淺談水泥混凝土構件裂縫的控制

摘 要：通過對混凝土構件裂縫產生的諸多原因進行分析，并且結合實踐經驗，提出從設計、施工及養護等環節，采取相對應的措施，最大限度地控制裂縫的產生；同時，對已產生的裂縫及時采取補救措施，從而使裂縫對混凝土結構的影響控制到最低。

關鍵詞：水泥混凝土；裂縫；原因；防控

1 概述

混凝土內部溫度取決于混凝土本身所貯備的熱能。在絕熱條件下，混凝土內部最高溫度為澆筑溫度與水泥水化熱溫度總和。實際施工過程中，由于混凝土內部溫度與外界環境溫度之間存在溫差，并且混凝土四周并不能充分散熱，所以新澆筑的混凝土與周圍環境之間便會發生熱能交換。混凝土模板、外界環境和養護條件等因素都會不斷改變混凝土內部所貯備的熱能，并促使混凝土內部溫度逐漸發生變化，表現為“由低到高，再由高到低”的變化過程，混凝土內部最高溫度實際上是入模澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕熱升溫和混凝土澆筑后的散熱溫度三者的疊加。

2 裂縫的產生原因

2.1 微觀裂縫的產生原因

在混凝土結構內部出現的一類裂縫是微觀裂縫。混凝土是由膠凝材料和集料組成的非均勻、不連續的復合材料，在水泥的水化過程中產生形變，當相互之間產生的約束超過極限時，就出現微觀裂縫。其次，水泥水化將骨料粘結，但粘結強度相對較低，混凝土干縮內部產生的拉應力大于粘結強度時，會出現界面破壞而導致微觀裂縫。微觀裂縫在一定的條件下會發展為宏觀裂縫。

2.2 宏觀裂縫

2.2.1 溫度差異引起的脹縮裂縫。當混凝土內外部溫差較大時，拉應力就會出現在混凝土的表面。當這種拉應力滿足其強度超過混凝土的抗拉強度的條件時，混凝土的表面就會出現裂縫。通常有兩種情況：混凝土硬化過程中，水泥水化反應釋放出大量的化學熱，由于混凝土內外部的散熱效率不同，內外的較大溫差就產生了；廣東潮汕地區由于冬天早晚氣溫溫差較大，因此在冬天施工過程，容易發生氣候溫差大的變化或者是寒潮的突然襲擊等情況，混凝土表面的溫度急劇下降進而產生收縮，混凝土的內部阻礙表面的收縮。

2.2.2 混凝土的收縮裂縫。混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必需的，而約80%的水分要蒸發，多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，在混凝土內部產生很大的收縮應力，導致混凝土的裂縫。

2.2.3 塑性收縮裂縫。混凝土在硬化前的無強度或者強度很低又或是剛剛終凝時的強度較小狀態，因未及時覆蓋、氣候干燥、風吹等外界條件的影響引起混凝土表面水分過快蒸發，混凝土體積會因為急劇收縮而產生裂縫。該類裂縫多出現于新澆注的混凝土構件，尤其是在它裸露的表面更為常見。

2.2.4 水化收縮裂縫及干縮裂縫。水泥具有干縮性，其水化反應后生成物體積較反應前減少的現象被稱為水化收縮，同時水化反應會不斷消耗混凝土內部毛細孔中的自由水，伴隨發生混凝土內部濕度降低的情況，出現自干縮現象。

2.2.5 塑性沉降裂縫。在混凝土的拌制過程中，混凝土拌合物中的粗細骨料因為密度不同的原因而會發生沉降現象。在沉降的過程中，固體顆粒必然會受到來自下側骨料、側面模板以及水平鋼筋的阻力。固體顆粒會因為阻力的作用而與周圍的其他物質形成沉降差，這種沉降差對混凝土本身造成的壓力在混凝土頂部表面集聚進而導致塑性沉降裂縫的產生。

2.2.6 化學反應產生的裂縫。混凝土的集料中含有豐富的化學物質，所以在拌制過程中會不可避免的發生各種各樣的化學反應，其中最常見的兩種會導致裂縫產生的化學反應：堿骨料反應和鋼筋骨架銹蝕。他們具有相同的破壞機理，即體積膨脹致使混凝土表面產生拉應力，導致混凝土表面開裂。

2.2.7 混凝土材料選擇及配合比設計不當導致裂縫。材料選擇不當可能會導致混凝土的強度等級達不到力學設計的要求，概括起來有三種情況：集料中的含泥量過大或者集料顆粒級配不當都是導致混凝土收縮增加的原因；在混凝土拌合過程中，選擇和使用不合適的、不能達到添加目的的外加劑、摻合料；使用的水泥強度等級達不到要求，導致混凝土實際強度低于設計強度。

2.2.8 外部荷載或其他作用力造成的裂縫。由于地基未夯實等問題，建筑物會受到不均勻沉降的影響，不均勻沉降導致混凝土構件受到剪切力的作用，當結構的抗剪能力不足以抵抗受到的剪切作用時就會發生剪切破壞，造成開裂。外荷載造成的裂縫：混凝土在達到設計強度之前就加荷或者按超出設計承受能力的負荷使用。

3 裂縫的防控措施

3.1 設計方面的防控措施

針對建筑工程的建設目的和使用要求，充分考慮混凝土構件在未來的使用過程中可能受到的永久荷載與可變荷載的最大值，進行滿足使用要求的科學、規范設計；對混凝土構件在符合力學和空間美觀設計的要求下合理的進行分縫分塊設計；注意直徑和強度的協調，合理選擇主筋，鋼筋要做適筋設計；通過對地基進行多次夯實以及合理設計，將不均勻沉降對混凝土構件和建筑物帶來的不利影響降到最低。

3.2 材料選擇與配合比方面的防控措施

嚴把材料入場關，保證材料的質量，比如集料含泥率、水泥強度等級、骨料級配等要符合使用要求。選擇終凝時間長、水化熱低的水泥，嚴格按照設計要求控制混凝土拌制過程中的的水灰比。合理選擇和使用外加劑和摻和料，比如緩凝劑和高效減水劑同時使用能同時減少用水量和水泥用量，能起到提高混凝土強度的作用。使用接觸面平滑、滿足承力要求的模版。剛進場的鋼筋應做好防潮處理，存放在干燥的倉庫內并采取密封處理，鋼筋加工如發現有銹跡，應除銹后方可進行綁扎及混凝土澆筑。

3.3 施工方面的防控措施

避免在惡劣的氣候環境中進行混凝土施工，如大風大雨天氣不適宜澆筑混凝土，如若必須在炎熱氣候進行混凝土施工，則應采取相應的降溫手段，此外，振搗棒的使用方法要正確，做到快插慢拔，運用二次振搗和二次抹面工藝。大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關，混凝土結構尺寸越大，溫度應力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。拆模要在合理的時間進行，避免發生因過早拆模導致混凝土強度達不到承受自重要求而斷裂的情況。

3.4 養護方面的防控措施

養護是要將混凝土自身和周圍環境的溫差變化和濕度變化對混凝土的破壞降到最小。采取適當的升降溫措施防止混凝土出現內外溫差過大和溫度表面梯度，保持混凝土周圍環境干濕度的適宜，都可以有效的防止裂縫產生。常用的方法是使用塑料薄膜養護，此外，按混凝土構件的設計承載能力使用，避免超荷使用也是規避混凝土裂縫的有效措施。

4 結束語

以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中應做到多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

參考文獻

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