關(guān)于建筑混凝土施工裂縫的控制和預(yù)防分析

李梅

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們解決混凝土裂縫問(wèn)題的措施也在進(jìn)行不斷的變革，在實(shí)際的混凝土施工過(guò)程中，我們可以根據(jù)施工中所出現(xiàn)的問(wèn)題有針對(duì)性的進(jìn)行解決，以此來(lái)提高施工質(zhì)量。本文首先對(duì)影響混凝土施工裂縫出現(xiàn)的因素進(jìn)行分析，然后就其中最主要的溫度應(yīng)力因素展開(kāi)詳細(xì)的分析，之后根據(jù)影響混凝土施工裂縫產(chǎn)生的因素進(jìn)行采取措施的探討，最后根據(jù)以上內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，從而將混凝土施工裂縫控制及預(yù)防的分析過(guò)程呈現(xiàn)在讀者面前。

1 影響混凝土裂縫產(chǎn)生的因素

1.1 荷載導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

混凝土?xí)蚴艿浇Y(jié)構(gòu)上的次應(yīng)力及荷載而產(chǎn)生荷載裂縫，也可以將其稱(chēng)作是由于次應(yīng)力及直接應(yīng)力的影響而產(chǎn)生的裂縫。其中的次應(yīng)力及直接應(yīng)力主要包括重力及其他外作用力。通常是由于這些力作用于某一個(gè)部位時(shí)導(dǎo)致部位開(kāi)裂現(xiàn)象，并且進(jìn)一步產(chǎn)生裂縫。

1.2 自身收縮導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

還未參與施工的混凝土是一個(gè)由固、液、氣三種狀態(tài)共同組成的假固體，里面會(huì)包含一些沒(méi)有水化過(guò)的水泥，因此，這些水泥顆粒在施工前會(huì)吸收周?chē)乃郑瑥亩鴮?dǎo)致混凝土中部分結(jié)構(gòu)的水分散失，使得體積變小，從而導(dǎo)致收縮裂縫的產(chǎn)生。正是這個(gè)原因，混凝土裂縫中的收縮裂縫主要呈現(xiàn)出內(nèi)部收縮小、表面收縮大的現(xiàn)象，表面的收縮也會(huì)因內(nèi)部混凝土的影響而受到一定的拉力，一旦這種表面拉力超過(guò)混凝土的抗拉力極限，就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3 溫度變化導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

自然界的物質(zhì)都有熱脹冷縮的特性，混凝土也不例外，當(dāng)外界環(huán)境或混凝土結(jié)構(gòu)自身發(fā)生溫度變化時(shí)，混凝土?xí)S溫度的變化而產(chǎn)生形狀的變化，但由于混凝土自身具有一定的結(jié)構(gòu)性，因此會(huì)產(chǎn)生抗力阻礙形變的發(fā)生，一旦這種變化力超過(guò)混凝土的抗拉力強(qiáng)度時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。在實(shí)際的混凝土施工過(guò)程中，混凝土主要會(huì)因冬季施工、水化熱、施工環(huán)境溫度較高、蒸汽養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，混凝土新舊接縫處理不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐闪芽p的產(chǎn)生。

1.4 方向位移或基礎(chǔ)不均導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

在實(shí)際的施工過(guò)程中，混凝土?xí)驗(yàn)榉较蛭灰苹蚧A(chǔ)不均等原因使得自身產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，這種附加應(yīng)力一旦超過(guò)混凝土自身的抗應(yīng)力強(qiáng)度，地基就會(huì)產(chǎn)生不均沉降，使得結(jié)構(gòu)的負(fù)載差異變大、新舊建筑間的不均沉降以及地基凍脹等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象發(fā)生的最終結(jié)果便是混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.5 鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

混凝土自身具有碳化作用，這種碳化作用會(huì)破壞周?chē)摻畋砻娴难趸ぃ瑥亩鹬車(chē)摻畹匿P蝕，銹蝕的鋼筋會(huì)反作用于混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，引起混凝土保護(hù)層的開(kāi)裂及脫落，從而引起其他形式的混凝土裂縫現(xiàn)象。

1.6 凍脹導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

對(duì)于溫度低于冰點(diǎn)溫度的寒冷地區(qū)，混凝土?xí)驕囟冗^(guò)低而出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致混凝土自身產(chǎn)生一種膨脹應(yīng)力，膨脹應(yīng)力的產(chǎn)生在一定程度上降低了混凝土的抗應(yīng)力能力，因此很容易導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生澆灌凍脹，從而產(chǎn)生裂縫。

1.7 材料質(zhì)量導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

在制備混凝土的過(guò)程中，如果所使用的原材料中含有劣質(zhì)水泥、泥量大的砂石等，會(huì)很容易造成裂縫的產(chǎn)生。此外，進(jìn)行拌和的水及添加劑中所含的氯化物較多也會(huì)很容易引起鋼筋的銹蝕，從而致使混凝土質(zhì)量不過(guò)關(guān)，最終導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.8 施工工藝導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫

在制備混凝土的過(guò)程中，攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼筋位置偏移、運(yùn)輸時(shí)期過(guò)長(zhǎng)、早期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)以及初期受凍等不合理的工藝操作都會(huì)導(dǎo)致混凝土易出現(xiàn)不規(guī)則的裂痕，最終產(chǎn)生裂縫。

2 溫度應(yīng)力的影響因素及形成過(guò)程

2.1 影響溫度應(yīng)力產(chǎn)生的因素

影響混凝土產(chǎn)生裂縫的一個(gè)主要因素是溫度應(yīng)力，而促進(jìn)溫度應(yīng)力形成的主要因素則包括以下兩點(diǎn)：①約束應(yīng)力。所謂的約束應(yīng)力指的是在混凝土整體結(jié)構(gòu)或邊界受到外界環(huán)境的約束時(shí)，自身無(wú)法發(fā)生形變而產(chǎn)生的應(yīng)力，這種約束應(yīng)力很容易引起混凝土的裂縫。②自生應(yīng)力。在混凝土邊界未受到約束時(shí)，其內(nèi)部的溫度變化會(huì)呈現(xiàn)出線性分布，當(dāng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間相互進(jìn)行約束時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。例如，在高層展開(kāi)施工時(shí)，其基礎(chǔ)建筑的結(jié)構(gòu)尺寸往往很大，在進(jìn)行混凝土預(yù)冷的過(guò)程中，其表面溫度會(huì)迅速降低，而內(nèi)部的溫度一般不會(huì)發(fā)生明顯變化，這時(shí)其表面就會(huì)出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，該力的強(qiáng)度在中間時(shí)達(dá)到最大，因此導(dǎo)致混凝土中間出現(xiàn)裂縫。圖1即為混凝土中溫度應(yīng)力的分布圖。

圖1 溫度應(yīng)力分布示意圖

2.2 溫度應(yīng)力的形成過(guò)程

溫度應(yīng)力的形成主要包括以下三個(gè)階段：第一階段大約要耗時(shí)一個(gè)月，該階段的主要工作是進(jìn)行混凝土的澆筑，此時(shí)的混凝土主要表現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn)：①在該階段中水泥與水混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱；②混凝土彈性模量變化較大。正因?yàn)榇藭r(shí)混凝土的彈性模量會(huì)出現(xiàn)較大的變化，其內(nèi)部才擁有較大的應(yīng)力。第二階段為水泥放熱到混凝土冷卻這一段時(shí)間，該階段的混凝土?xí)蜃陨砝鋮s及外界溫差而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，同時(shí)與第一階段的殘留應(yīng)力疊加，但是，該階段的彈性模量應(yīng)在可控范圍中。第三階段是混凝土完全冷卻時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，該階段的應(yīng)力主要受外界溫度的影響，再加上第一階段、第二階段的殘留應(yīng)力，便極易致使混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 混凝土施工裂縫的控制及預(yù)防措施

3.1 正確使用外加劑

3.1.1 使用水化熱較低的水泥

在混凝土施工過(guò)程中使用水熱化較低的水泥，可以對(duì)骨料級(jí)配進(jìn)行一定的改善。通常我們可以采取在混凝土澆筑時(shí)加入蠻石、毛石的方式進(jìn)行熱量的吸收，值得注意的是，這些石塊的總體積需在20～30%之間。

3.1.2 使用合適的復(fù)合液

在混凝土施工的過(guò)程中，在確保混凝土強(qiáng)度的前提下，可以添加含有膨脹劑、緩凝劑、防水劑、減水劑的復(fù)合液，以減少水泥使用量，從而降低水化熱。此外，添加復(fù)合劑之后的混凝土還具有表面易涂平、易性好、保持水分、防止干燥收縮等優(yōu)點(diǎn)。

3.1.3 使用合理的水灰比

引起混凝土收縮的一個(gè)重要原因是水灰比，可以采取使用減水防裂劑與減少水泥使用量的方式進(jìn)行水灰比的調(diào)整。減水防裂劑具有降低混凝土的泌水性、提高水泥漿的稠度、降低混凝土的沉縮變形性等優(yōu)勢(shì)，合理的水灰比可以使混凝土的骨料與水泥漿具有較好的粘合力，從而在較大程度上提高混凝土的抗碳化能力，降低碳化收縮程度。

3.2 嚴(yán)格控制溫度

3.2.1 嚴(yán)格控制入模溫度

選擇好澆注材料之后，要進(jìn)行溫度的調(diào)整，確保混凝土入模過(guò)程中具有合適的溫度值。例如，在澆筑較大體積的承臺(tái)時(shí)，我們可以采取向碎石灑水的方式進(jìn)行降溫，并將入模溫度調(diào)節(jié)在25℃以下。這樣不僅可以控制混凝土的溫升值，也可以縮短混凝土的養(yǎng)護(hù)周期。

3.2.2 嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)溫度

混凝土的制備過(guò)程中通常會(huì)采取連續(xù)澆筑的方式，因此要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度進(jìn)行合理的控制。例如在對(duì)體積較大的承臺(tái)進(jìn)行澆筑時(shí)，通常會(huì)采取在基坑周?chē)O(shè)置雨棚、集水溝及盲溝的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度的控制，該方式主要運(yùn)用了循環(huán)保溫的原理。

3.2.3 嚴(yán)格控制混凝土溫度與濕度

嚴(yán)格控制混凝土的溫度對(duì)預(yù)防其產(chǎn)生裂縫具有重要意義，我們主要針對(duì)混凝土表面溫度梯度及內(nèi)外溫度差進(jìn)行控制。在對(duì)混凝土進(jìn)行早期養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，主要目的是：①確保水泥的水化作用；②確保混凝土不受濕度及溫度的影響而變形。所以，濕度和溫度對(duì)混凝土所產(chǎn)生的影響存在一定的聯(lián)系性。例如，新制成的混凝土中的水分可以滿(mǎn)足水泥的水化需求，但因?yàn)樗终舭l(fā)等原因會(huì)阻礙該過(guò)程的進(jìn)行，所以要采取一定的措施對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以此來(lái)確保混凝土的濕度。

3.3 及時(shí)養(yǎng)護(hù)與監(jiān)測(cè)

3.3.1 及時(shí)進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)

及時(shí)進(jìn)行混凝土的后期養(yǎng)護(hù)可以對(duì)混凝土的性能進(jìn)行一定的優(yōu)化，可以預(yù)防其表面的干縮，提高其抗裂能力，對(duì)確保混凝土的質(zhì)量與防止其產(chǎn)生裂縫具有重要意義。

3.3.2 及時(shí)進(jìn)行混凝土的監(jiān)測(cè)

對(duì)混凝土的監(jiān)測(cè)過(guò)程主要包括原材料的監(jiān)測(cè)、施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)兩大部分。在施工前對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)對(duì)確保施工順利完成具有重要意義。在施工過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)施工進(jìn)行程度，按照施工方案進(jìn)行明確的分工，分責(zé)任于個(gè)人，及時(shí)進(jìn)行記錄，例如，能夠?qū)炷翝仓^(guò)程中所出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的解決，并且還能夠通過(guò)采取措施實(shí)現(xiàn)預(yù)防目的。

4 總結(jié)

為了能夠?qū)炷亮芽p的控制及預(yù)防展開(kāi)詳細(xì)的討論，本文作者查閱了許多文獻(xiàn)，在進(jìn)行文獻(xiàn)查閱的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，建筑領(lǐng)域?qū)?dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的原因持有不同的觀點(diǎn)，但在如何對(duì)混凝土施工裂縫進(jìn)行控制方面擁有幾乎相同的意見(jiàn)，以上幾種措施是進(jìn)行較為詳細(xì)的總結(jié)而得出的，但其具體效果如何，還需要相關(guān)人員根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行選擇與檢驗(yàn)。

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