淺談混凝土結(jié)構(gòu)變形裂縫的成因及其控制

文/郝健 棗莊市政工程股份公司 山東棗莊 277000

淺談混凝土結(jié)構(gòu)變形裂縫的成因及其控制

文/郝健 棗莊市政工程股份公司 山東棗莊 277000

本文通過對混凝土結(jié)構(gòu)變形裂縫的成因的研究，并分析裂縫控制的各種方法，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的控制措施來預(yù)防裂縫。下文提出了控制混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形裂縫的各種措施。

混凝土結(jié)構(gòu)；變形裂縫；成因；控制

在混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，存在著一個相當普遍的質(zhì)量問題就是結(jié)構(gòu)的裂縫問題。混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，但其有害程度卻是可以控制的，裂縫控制的主要方法是通過設(shè)計、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)的。現(xiàn)就在工程實踐中所遇到的情況進行分析混凝土變形作用引起裂縫的原因，并提出應(yīng)如何進行裂縫控制的相關(guān)措施。

一、變形裂縫的成因分析

（一）溫度裂縫

水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。當這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產(chǎn)生裂縫。初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨著時間的推移而繼續(xù)擴大，甚至達到貫穿的情況。

（二）沉陷收縮裂縫

這種裂縫產(chǎn)生的原因是流動性過大和流動性不足以及不均勻，在凝結(jié)硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板移動、基礎(chǔ)沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3h出現(xiàn)，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。

（三）干縮裂縫

干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長時間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的。混凝土的干燥收縮由于集料的干燥收縮很小，因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。混凝土的水分蒸發(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里，逐漸發(fā)展的，由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細微。但是應(yīng)當特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積的混凝土的表面裂縫發(fā)展為更嚴重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力。

二、對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫可采取的控制措施

（一）溫度裂縫的控制措施

混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)。混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。因此控制大體積混凝土溫度裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫差。

1．宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸水泥，充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。大量試驗研究和實踐表明，每m3混凝土的水泥用量增減10kg，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升高或降低1℃。

2．摻加粉煤灰和外加劑。在滿足強度等設(shè)計指標要求的情況下，摻加原狀或磨細粉煤灰，可以降低混凝土中水化熱，減少絕熱條件下的溫升，提高混凝土的后期強度及抗裂能力，效果非常顯著。試驗表明：摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加劑由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水化熱，推遲放熱峰出現(xiàn)的時間，從而減少溫度裂縫發(fā)生的可能性。

3．控制混凝土出機溫度和澆筑溫度。最有效的辦法是降低石子溫度，混凝土中石子比熱最小，但每立方米混凝土中石子所占重量最大。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。

4．改進振搗工藝和養(yǎng)護工藝。對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振搗，可排除混凝土因泌水在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結(jié)力和抗拉強度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。

5．混凝土養(yǎng)護是十分重要和關(guān)鍵的工作。養(yǎng)護條件對混凝土的收縮影響很大，在潮濕的條件下，可使水泥水化充分、完全，從而提高混凝土的抗壓強度。

（二）沉陷（塑性）收縮裂縫的控制措施

1．要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在滿足澆筑要求時，盡可減少坍落度。

2．混凝土攪拌時間適當，過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷。

3．混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分。

4．在炎熱的夏季和大風(fēng)天氣，為防止水分激烈蒸發(fā)，形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應(yīng)采取措施緩凝和覆蓋。

5．遵循“精料供應(yīng)”的原則，混凝土中的較大含泥量及其它雜質(zhì)可以明顯地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入有害膨脹物會引起混凝土的崩裂。

（三）干縮裂縫的控制措施

1．宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。

2．嚴格控制單方混凝土用水量。混凝土的干燥收縮受用水量的影響最大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比，成直線關(guān)系。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。

3．合理使用“雙摻”技術(shù)。為降低用水量，摻加適當數(shù)量干燥收縮小的、減水率高、分散性好的外加劑是非常必要的。礦渣、硅藻土、火山灰等粉狀摻合料，一般都會增大混凝土的干燥收縮。

4．摻加膨脹劑補償收縮。摻加入適量的膨脹劑可以起到收縮補償作用，有利于防止裂縫。但一定要嚴格控制摻量保證混凝土有足夠的強度，否則混凝土?xí)[脹和開裂。

5．養(yǎng)護時間和方法。混凝土澆筑面受到風(fēng)吹日曬，表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。必須在混凝土終凝之前進行早期保溫、保濕養(yǎng)護。

6．合理配置構(gòu)造鋼筋、重視施工質(zhì)量。混凝土的配筋對于收縮值起一定的約束作用，但與配筋率的高低有關(guān)。構(gòu)造鋼筋細一點密一點可以提高混凝土的極限拉伸。

結(jié)論:

變形作用引起的混凝土裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力，影響結(jié)構(gòu)的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，降低材料的耐久性，影響結(jié)構(gòu)的承載能力，因此要對混凝土變形作用引起的裂縫進行認真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的控制措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展。

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.

[2]《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.

[3]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2015.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.