現(xiàn)代混凝土干縮裂縫的形成與處理

于劍

摘要：現(xiàn)代混凝土的塑性干縮裂縫現(xiàn)已成為混凝土的通病，因此裂縫處理成為施工的重要部分。文章歸納了現(xiàn)代混凝土與傳統(tǒng)混凝土的區(qū)別，并結(jié)合自身實(shí)例對(duì)裂縫的成因、危害進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)裂縫預(yù)控起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代混凝土；傳統(tǒng)混凝土；干縮裂縫；建筑養(yǎng)護(hù)；建筑工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU528 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0160-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.077

近年來，國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷增大。混凝土因造價(jià)低廉、施工速度快、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已成為了建筑工程的主要材料。隨著科技進(jìn)步，混凝土已由最初傳統(tǒng)的干硬性混凝土，發(fā)展為現(xiàn)代的高流態(tài)混凝土、自流平混凝土等，統(tǒng)稱高性能混凝土。混凝土的施工更為方便、快捷，工作性能也得到了很大改善。但在使用過程中其自身缺點(diǎn)也逐漸暴露，其中以干縮裂縫最為嚴(yán)重。這里說的嚴(yán)重不是指其對(duì)工程質(zhì)量造成了很大危害，而是指其普偏性、多發(fā)性。干縮裂縫本身并不是嚴(yán)重的技術(shù)問題，也構(gòu)不成質(zhì)量事故，但因其普遍性受到了社會(huì)的關(guān)注，夸大了問題的危害性，導(dǎo)致了正常的施工生產(chǎn)受到很大干擾。

1 干縮裂縫的形成及影響因素

混凝土是多元化的混合物，由液態(tài)的水、固態(tài)骨料、粉料、氣態(tài)的空氣所組成，可以看出混凝土本身就存在孔隙，是不連續(xù)的。干縮裂縫的形成原因有很多，主要是新澆筑的混凝土外表面受環(huán)境影響，表面失水干燥產(chǎn)生裂縫。多發(fā)生于混凝土初凝后1個(gè)小時(shí)內(nèi)，產(chǎn)生速度很快，裂縫寬度大小不均。就像人的皮膚，缺乏水分就會(huì)變得粗糙。

混凝土的凝結(jié)與硬化是水泥與水的一種化學(xué)反應(yīng)，在這個(gè)過程中水泥漿逐漸凝結(jié)、體積收縮，無論傳統(tǒng)混凝土還是現(xiàn)代高性能混凝土都是如此。但干硬性混凝土卻很少產(chǎn)生大面積的干縮裂縫，現(xiàn)代混凝土卻經(jīng)常發(fā)生這一現(xiàn)象，所以現(xiàn)在我們經(jīng)常會(huì)聽說某某工程為豆腐渣工程，混凝土大面積開裂。甚至在施工現(xiàn)場(chǎng)，我們也經(jīng)常會(huì)聽到一些人說，現(xiàn)在的混凝土質(zhì)量大不如前，前些年混凝土很少產(chǎn)生裂縫。不應(yīng)該使用混凝土外加劑和摻合料，應(yīng)該使用早期的砼配合比。我認(rèn)為這種觀念的造成有兩種原因：一是我們的工藝工法有問題。現(xiàn)代高性能混凝土剛一出現(xiàn)就得到了國(guó)家的大力推廣，很多人在剛剛結(jié)束的項(xiàng)目中使用的還是750L攪拌機(jī)和袋裝水泥。到了下一個(gè)工地，實(shí)然發(fā)現(xiàn)混凝土施工生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入到了集成化、自動(dòng)化的生產(chǎn)模式。混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑過程已經(jīng)完全不同，但養(yǎng)護(hù)、振搗等工藝方法還是老一套，應(yīng)該覆蓋的混凝土沒有得到及時(shí)覆蓋，流動(dòng)性好的混凝土振搗時(shí)就一帶而過。很大一部分裂縫就是這樣產(chǎn)生的；二是人們的思想觀念沒有跟上科技的發(fā)展。在享受著現(xiàn)代混凝土給我們帶來便利的同時(shí)，卻不想面對(duì)新事物產(chǎn)生的問題，導(dǎo)致社會(huì)上對(duì)現(xiàn)代混凝土的錯(cuò)誤認(rèn)知。

在內(nèi)蒙古滿洲里施工某立交橋時(shí)，工地曾做過類似的實(shí)驗(yàn)。滿洲里地處我國(guó)東北，氣候惡劣。冬期長(zhǎng)，其他季節(jié)風(fēng)沙大，空氣干燥。施工32m預(yù)應(yīng)力T型梁C40梁底座時(shí)，按泵送施工方案調(diào)整了混凝土配合比，加大了混凝土的水泥摻量，沒有使用粉煤料和減水劑。按著常規(guī)施工流程組織施工，在澆筑完成后不到2小時(shí)，混凝土大面積產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度最高達(dá)3mm左右，后經(jīng)處理才達(dá)到了使用要求。說明干縮并不是現(xiàn)代混凝土獨(dú)有現(xiàn)象，只是在傳統(tǒng)混凝土上表現(xiàn)得并不明顯。

干縮裂縫的產(chǎn)生分為內(nèi)部因素和外界環(huán)境因素。內(nèi)部因素包括水泥組分、骨料形態(tài)、用水量和混凝土配合比等。外界環(huán)境因素影響混凝土收縮與失水速率，包括混凝土構(gòu)筑物的形狀、表比面積、外界環(huán)境、施工工藝。

1.1 干縮裂縫形成的內(nèi)部因素

1.1.1 水泥。傳統(tǒng)混凝土多為干硬性混凝土，混凝土結(jié)構(gòu)物形態(tài)較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)強(qiáng)度普遍較低，強(qiáng)度等級(jí)C40的混凝土就已經(jīng)算高強(qiáng)混凝土。所用水泥強(qiáng)度等級(jí)普遍為32.5級(jí)，水泥顆粒粒徑也較大。而現(xiàn)代混凝土強(qiáng)度多為C35以上，C50、C60的混凝土屢見不鮮，使用的水泥基本為42.5級(jí)，工藝、設(shè)備的進(jìn)步使水泥細(xì)度變得很細(xì)，水化過程釋放的熱量更大、更集中。值得注意的是，水泥的調(diào)凝劑石膏，水泥制造廠通過優(yōu)化石膏含量調(diào)節(jié)收縮，其摻加比例對(duì)混凝土收縮值有很大影響。同時(shí)，有些小廠為節(jié)約成本在水泥中摻入半水石膏，使混凝土需水量變大，用水量增多。

1.1.2 骨料類型和骨料用量。粗、細(xì)骨料限制了水泥漿體的自由收縮，使混凝土的收縮量減少至漿體收縮量的幾分之一，起到穩(wěn)定混凝土體積、減小混凝土收縮的作用。粗骨料的粒徑在制約混凝土收縮方面也有明顯效果。粒徑較大的骨料可以降低混凝土需水量，有效限制漿體收縮。級(jí)配良好的骨料可以降低砂率，使粗骨料用量增加，混凝土收縮減小。

傳統(tǒng)混凝土骨料占其總體積的70%左右，而現(xiàn)代混凝土為了滿足其工作性能，便于施工。在混凝土中大量加入摻合料，使骨料體積減少至65%左右，同時(shí)粗骨料由原來的每立方米約1300kg調(diào)整至1000kg左右，細(xì)骨料（砂）由原來每立方米約600kg調(diào)整至800kg左右，對(duì)混凝土裂縫控制產(chǎn)生不利的影響。

1.1.3 用水量。用水量是影響混凝土收縮的又一重要因素，用水量大會(huì)使骨料體積減小，從而加大混凝土收縮。

1.1.4 外加劑。現(xiàn)代混凝土使用外加劑多有減水組分，其使混凝土中的自由水增多，從而達(dá)到減少用水量的目的。但往往外加劑的使用會(huì)加劇混凝土坍落度的損失，澆筑后的砼如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，極易發(fā)生干縮裂縫。

1.1.5 摻合料。我國(guó)現(xiàn)在使用的摻合料的種類繁多、成分不一。現(xiàn)在常用的粉煤灰可降低水泥用量，減少水化熱，但如果超量摻加比例過大，會(huì)使骨料用量減少，增大收縮，反而會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生不利影響。

1.2 外界因素

1.2.1 構(gòu)件形態(tài)。混凝土構(gòu)件的形態(tài)、尺寸、表比面積主要影響混凝土的失水速率。表比面積大的構(gòu)件表面水分易喪失，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。而構(gòu)筑物的形態(tài)通常都是設(shè)計(jì)者在工程項(xiàng)目初設(shè)時(shí)制定的，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)很少會(huì)考慮到現(xiàn)代混凝土施工、養(yǎng)護(hù)等工藝流程，造成施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)預(yù)算不足，這也是現(xiàn)代混凝土頻繁出現(xiàn)裂縫的一個(gè)客觀原因。

1.2.2 工藝工法。同樣的構(gòu)筑物，現(xiàn)代混凝土在施工速度上至少比傳統(tǒng)混凝土快3～4倍，這也是為什么現(xiàn)代混凝土受到大力推廣的原因。但這也造成了混凝土在澆筑過程中水化熱釋放非常集中，如果施工順序不當(dāng)，造成混凝土內(nèi)外溫差過大，混凝土很有可能就會(huì)開裂。

1.2.3 外界環(huán)境。在混凝土澆筑過程中，對(duì)其產(chǎn)生影響的外界環(huán)境包括氣溫、風(fēng)速、空氣濕度。適宜的環(huán)境可有效地減小混凝土干縮裂縫產(chǎn)生，而當(dāng)氣溫高、風(fēng)速大、空氣濕度低時(shí)會(huì)使混凝土失水速率增大。當(dāng)混凝土內(nèi)部泌水速度低于水分蒸發(fā)速度，就會(huì)產(chǎn)生塑性干縮，當(dāng)混凝土表面的約束應(yīng)力低于塑性干縮應(yīng)力，就會(huì)產(chǎn)生開裂。環(huán)境因素對(duì)混凝土失水速率的影響見表1：

2 塑性干縮裂縫對(duì)混凝土的危害

如本文前部分所述，干縮裂縫并不是嚴(yán)重的技術(shù)問題。裂縫寬度沒有達(dá)到一定程度時(shí)，也構(gòu)不成質(zhì)量事故，但如果不及時(shí)處理，就會(huì)對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)生不良影響。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，混凝土表面會(huì)發(fā)生剝落、裂縫加深等現(xiàn)象，既影響結(jié)構(gòu)物美觀，又會(huì)降低鋼筋保護(hù)層厚度，使鋼筋發(fā)生銹蝕。

3 干縮裂縫控制與處理

3.1 原材料及配合比的選擇

原材料的選擇首先應(yīng)符合規(guī)范要求，在此基礎(chǔ)上建立合格供應(yīng)商名冊(cè)，選擇信譽(yù)良好、實(shí)力雄厚的廠商供貨。這樣的供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、貨源充足，使生產(chǎn)出的混凝土穩(wěn)定可控。我國(guó)每年的9、10月都會(huì)進(jìn)入施工的繁忙階段，各種生產(chǎn)材料價(jià)格都會(huì)不同的上漲，造成水泥、砂、石供不應(yīng)求，質(zhì)量得不到保障。施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)水泥28天強(qiáng)度比平時(shí)低3～5MPa，造成混凝土水泥用量增大，而且水泥出廠溫度較高，不經(jīng)儲(chǔ)存根本無法使用，對(duì)裂縫控制產(chǎn)生不利影響。

配合比應(yīng)盡量選擇低水膠比、用水量少的，其次應(yīng)根據(jù)不同用途選擇粗骨料粒徑和較小的砂率。骨料的級(jí)配也很重要，良好的骨料級(jí)配可以達(dá)到降低水泥用量和用水量的目的。

3.2 攪拌設(shè)備的管理

混凝土拌合站應(yīng)有足夠的粉料倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，半封閉式砂石料堆場(chǎng)。在施工高峰期能夠保證原材料不斷檔。拌合站計(jì)量設(shè)備應(yīng)期校檢，保證計(jì)量準(zhǔn)確。因?yàn)楣橇现泻猩倭筐ね辆湍芤l(fā)混凝土的高度收縮，有條件的工地應(yīng)引進(jìn)碎石清洗設(shè)備。

3.3 外界環(huán)境的干涉

混凝土干縮裂縫多發(fā)生在初凝后1小時(shí)以內(nèi)，其養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)和方式就顯得尤為重要。在外界環(huán)境惡劣的條件下，混凝土應(yīng)隨澆隨蓋，成型一處覆蓋一處。因現(xiàn)場(chǎng)施工條件有限或沒有工作面的，應(yīng)因地制宜采取相應(yīng)措施，防止陽(yáng)光直射和干燥空氣直接作用于混凝土表面。例如某懸澆梁施工中，梁體為C50混凝土，水泥用量為450kg/m3。施工過程中在掛藍(lán)四周布設(shè)鋼花管噴水、噴霧，封頂后及時(shí)覆蓋，較好地避免了因水泥用量過大混凝土產(chǎn)生大面積干縮裂縫的情況。

3.4 干縮裂縫的處理

干縮裂縫基本出現(xiàn)在混凝土初凝階段，這時(shí)的混凝土并沒有完全喪失塑性，可以通過抹面、壓光、提漿等措施進(jìn)行處理。如未能在前期修復(fù)裂縫，可視裂縫性質(zhì)進(jìn)行修飾或注漿處理。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代混凝土在我國(guó)已推行多年，在未來許多年還會(huì)繼續(xù)應(yīng)用，但裂縫問題卻始終無法徹底解決。混凝土自身原因是一方面，還有很大一部分原因在于施工過程中的質(zhì)量控制。現(xiàn)代混凝土對(duì)施工工藝、養(yǎng)護(hù)方法均有較高的要求，只有做好關(guān)鍵工序的把控，才能防患于未然，盡量避免裂縫的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：小 燕）