一、防治混凝土裂縫的重要性

混凝土裂縫是工程建設(shè)中的質(zhì)量通病,混凝土的裂縫不僅會影響工程質(zhì)量的整體外觀形象,而且會降低抗?jié)B和抗凍能力,并會導致鋼筋銹蝕,影響結(jié)構(gòu)物的耐久性,對某些結(jié)構(gòu),由于裂縫會引起漏水,將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用功能,裂縫進一步擴大甚至可能會導致坍塌事故。因此,研究裂縫產(chǎn)生的原因及其影響因素,能更好地防治裂縫,提高工程質(zhì)量。 
 
二、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素
經(jīng)國內(nèi)外無數(shù)施工現(xiàn)場實踐和試驗證明在混凝土攪拌過程中,骨料(石子)的表面吸附一層水膜;成型時,混凝土種多余的水分上升,在粗骨料的底面停留并形成水囊;加上凝結(jié)時水泥石的收縮,使得骨料和水泥石的結(jié)和面上形成了局部的結(jié)和面微細裂縫。這種裂縫在混凝土種是不可避免的,但當裂縫寬度較小時對使用功能并無多大害處。但由于荷載作用、溫差作用、不均勻沉降或施工操作不規(guī)范等原因,裂縫進一步擴展,并逐漸串通,形成較大裂縫,這對構(gòu)件影響很大。裂縫進一步擴大甚至可能會導致坍塌事故;炷廉a(chǎn)生裂縫的原因極為復雜,主要有荷載作用引起的裂縫和非荷載因素引起的裂縫兩大類。 
(一)荷載作用引起的裂縫
荷載作用引起的裂縫主要包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載引起的裂縫。一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在使用荷載的作用下,截面的混凝土拉應(yīng)變大多是大于混凝土極限拉伸值的,因而作用于截面上的彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等這些正常荷載效應(yīng)都可能引起鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。比如施工過程重點的制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等引起的裂縫均屬于荷載作用引起的混凝土裂縫。
(二) 非荷載因素引起的裂縫
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)除了由外在荷載作用引起裂縫外,很多非荷載因素,例如溫度變化、混凝土自身的收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降、塑性坍塌、冰凍、鋼筋銹蝕以及堿骨料化學反應(yīng)等都有可能引起裂縫,F(xiàn)主要介紹由溫度變化、收縮變形、堿-骨料化學變化引起的裂縫。 
1.溫度變化引起的裂縫
混凝土在攪拌、運輸、澆筑、凝固、硬化過程中,由于水泥的水化將產(chǎn)生并釋放大量的水化熱,造成混凝土構(gòu)件內(nèi)外部溫差較大,從而導致混凝土膨脹不一致,混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,而內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,當這種拉應(yīng)力超過了混凝土抗應(yīng)力時便產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫多為貫穿性的,且較深,嚴重降低結(jié)構(gòu)的整體剛度,一般在施工結(jié)束幾個月后出現(xiàn)。
二是若施工中過早拆模板或冬季施工,構(gòu)件表面溫度不均勻,就會產(chǎn)生溫度收縮,這種收縮會受內(nèi)部混凝土的約束,在混凝土表面就產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當這種拉應(yīng)力發(fā)展到一定成度,超過混凝土拉應(yīng)力時,混凝土表面就形成了裂縫。此外,在混凝土養(yǎng)護期間,若突然受到寒流的侵襲,也會在混凝土表面引起裂縫,但較淺,危害性也較小。
三是由于施工中人為因素引起的溫度變化如新舊混凝土接合面(如施工縫、后澆帶等)、分層分塊不合理、養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護不到位等均會引起混凝土構(gòu)件深入貫穿裂縫,這種裂縫危害性極大。
2.收縮變形引起的裂縫
混凝土在空氣中凝結(jié)硬化時體積要縮小,產(chǎn)生一定的收縮變形,這種變形不同成度地受到邊界的約束作用。對于這些受到約束而不能自由伸縮的構(gòu)件,混凝土的干縮就可能導致裂縫的產(chǎn)生。另外在配筋較高的構(gòu)件種,即使邊界沒有約束,由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用增強,混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力,有可能引起構(gòu)件產(chǎn)生局部裂縫
3.堿骨料化學反應(yīng)引起的裂縫
堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學反應(yīng),引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。堿骨料反應(yīng)給混凝土工程帶來的危害是相當嚴重的,因堿骨料反應(yīng)時間較為緩慢,短則幾年,長則幾十年才能被發(fā)現(xiàn)。發(fā)生堿骨料反應(yīng)需要具有三個條件:首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加劑和水中含堿量高;第二是骨料中有相當數(shù)量的活性成分;第三是潮濕環(huán)境,有充分的水分或濕空氣供應(yīng)。當混凝土中含有堿活性骨料和堿含量高的水泥,或受到含可溶性硫酸鹽的水作用時,反應(yīng)生成物遇水可產(chǎn)生膨脹,但由于各種組成體積變化特性的差異所造成混凝土不均勻應(yīng)力,會破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu),并影響水泥石與骨料顆粒之間的膠結(jié),形成裂縫。另外某些介質(zhì)與水泥結(jié)合會形成一種可溶性較低的化合物,由于這種化合物的體積比生成這些化合物的水泥漿的體積大,而使混凝土產(chǎn)生裂縫。
 
三、預(yù)防混凝土裂縫的對策和措施
(一)提高全員質(zhì)量意識,充分認識裂縫危害
近年來隨著工程建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展,這就要求建設(shè)工作者的技術(shù)管理人員不斷加強自身的學習和提高,充分認識裂縫產(chǎn)生的危害,加強對混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對混凝土性能的影響、新工藝新過程的學習了解,監(jiān)理單位、設(shè)計單位和施工單位一起對操作人員進行技術(shù)交底,對工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施,與施工班組研究討論,共同努力實現(xiàn)控制質(zhì)量目標,有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。 
(二)加強設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控,做好施工方案設(shè)計 
設(shè)計質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的重要因素,設(shè)計過程的質(zhì)量控制是質(zhì)量預(yù)控的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)理單位要充分發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,匯同建設(shè)、施工單位技術(shù)人員共熟悉圖紙,充分了解建設(shè)、設(shè)計意圖,做好技術(shù)交底;炷僚浜媳仁怯绊懥芽p的重要內(nèi)部因素,施工前應(yīng)做好混凝土配合比設(shè)計和試配檢驗,在滿足混凝土設(shè)計標號的前提下,盡量減少單位用水量、拌制混凝土時摻入一定量的磨細粉煤灰,降低水泥用量以減少水化熱量。另外還要對裝料順序、攪拌時間、澆筑點坍落度、入模溫度、留茬部位進行規(guī)劃,對模板進行設(shè)計,充分做好施工前的準備工作。 
(三)加強對進場材料的控制 
建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量,對進場的建筑材料一定要把好關(guān)。混凝土在澆筑至硬化期間,水泥會放出大量水化熱,水化熱越大,產(chǎn)生裂縫的可能性就越大,因此應(yīng)盡量采取措施降低水化熱。一是盡量選用水化熱較小的水泥品種,必要時可以加入緩凝劑,減緩澆筑速度以利散熱,或加入適當?shù)臏p水劑,改善和易性,減少水泥用量,降低水化熱。二是選用良好級配的骨料,嚴格控制粗細骨料的含泥量,細骨料宜用干凈的中砂或中粗砂,最好用中粗砂,粗骨料宜用粒徑較大、連續(xù)級配好的石子,嚴禁混入煅燒過的白云石或石灰石。 
(四)施工過程的質(zhì)量控制 
1.混凝土澆筑
(1)混凝土入模,不得集中傾倒沖擊模板或鋼筋骨架,當澆筑高度大于2M時,應(yīng)采用串筒,溜管下料,出料管口至澆筑層的傾落自由高度不得大于1.5M。
(2)混凝土必須在5小時內(nèi)澆筑完畢(從發(fā)車時起),為防止混凝土澆筑出現(xiàn)冷縫(冷縫:指上下兩層混凝土的澆筑時間間隔超過初凝時間而形成的施工質(zhì)量縫),兩次混凝土澆筑時間不超過1.5小時,交接處用振搗棒不間斷的攪動。
(3)澆筑過程中,振搗持續(xù)時間應(yīng)使混凝土表面產(chǎn)生浮漿,無氣泡,不下沉為止。振搗器插點呈梅花形均勻排列,采用行列式的次序移動,移動位置的距離應(yīng)不大于40CM。保證不漏振,不過振。
(4)澆筑梁板混凝土時,先澆筑梁混凝土,從梁柱節(jié)點部位開始,保證梁柱節(jié)點部位的振搗密實,在用趕漿法循環(huán)向前和板一起澆筑,但不得出現(xiàn)冷縫。
3.混凝土的振搗
每層澆筑厚度按下列規(guī)定:用插入振搗棒搗時,為振動器作用部分的1.25倍;表面振動器為200mm;人工振搗時,基礎(chǔ)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)250 mm;配筋密肋結(jié)構(gòu)為150 mm,每次澆筑向前推進長度宜為1.0~1.5m。
插入式振搗棒應(yīng)與混凝土表面垂直或成40°~45°傾向振搗,插點應(yīng)均勻排列,可以行列式或交錯式順序移動,但不能混用;每次移動距離不大于振搗棒作用半徑的1.5倍,且操作時應(yīng)快插慢拔,并插入下層尚未初凝的混凝土中50~100mm,以促進上下結(jié)合形成整體。振搗棒在每一點振動延續(xù)時間約在20~30秒,以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)浮漿和不再有氣泡、不再沉落為度,禁止振動棒觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等。 
4.對模板的要求
混凝土模板安裝不但要求軸線、平面布置、斷面尺寸及標高等滿足設(shè)計,而且要平整穩(wěn)定,澆筑前要設(shè)專人不斷檢查模板是否變形、松動、跑模、跑漿,以便發(fā)現(xiàn)問題及時解決。 
另外,在混凝土澆筑過程中,舊混凝土表面一定要清除干凈,再用清水沖洗干凈;填倉的砂漿一定要均勻,嚴格控制水灰比,混凝土澆筑速度不宜過快,同時振搗一定要振透、振勻,振搗時間以振搗至混凝土表面呈水平、不再顯著下降、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準;炷辽喜糠值哪0灞砻嬗盟芰蠈痈采w,可以有效地防止裂縫的出現(xiàn)。在晝夜溫差大時,對混凝土要采取保溫措施,及時對混凝土體進行澆水養(yǎng)護;炷猎谶\輸中應(yīng)保持均勻性,做到不分層、不離析、不漏漿,要有良好的坍落度等。
5.混凝土的養(yǎng)護
混凝土澆搗后,之所以能逐漸凝結(jié)硬化,主要是因為水泥水化作用的結(jié)果,而水化作用則需要適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件,因此為了保證混凝土有適宜的硬化條件,使其強度不斷增長,必須對混凝土進行養(yǎng)護。混凝土的養(yǎng)護目的,一是創(chuàng)造各種條件使水泥充分水化,加速混凝土硬化:二是防止混凝土成型后暴曬、風吹、寒冷等條件而出現(xiàn)的不正常收縮、裂縫等破損現(xiàn)象。
混凝土分為自然養(yǎng)護和加熱仰浮兩種:現(xiàn)澆混凝土在正常條件下通常采用自然養(yǎng)護。自然養(yǎng)護基本要求:在澆筑完成后,12h以內(nèi)應(yīng)進行養(yǎng)護;混凝土的強度未達到以前,嚴禁任何人在上面行走、安裝模板支架,更不得作沖擊性或上面任何劈打的操作。