混凝土結(jié)構(gòu)施工裂縫的控制與預(yù)防

　　摘　要：分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，從改善施工工藝、優(yōu)化混凝土的配合比、減少外荷載和改善約速條件等方面提出了裂縫的防治措施，以保證混凝土工程的施工質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu),裂縫,預(yù)防

　　一、概述

　　混凝土的水泥漿體在硬化過程中發(fā)生體積變化，收縮值較大，而混凝土中的砂石骨料則限制了水泥漿體的收縮，這種約束作用使混凝土內(nèi)部從水化硬化開始就在水泥漿體與骨料的粘結(jié)界面上，甚至水泥石體出現(xiàn)了裂縫。這種在沒有外力的作用下出現(xiàn)的裂縫為微裂縫。當(dāng)微裂縫在外力或變形作業(yè)時(shí)，微裂縫會(huì)發(fā)展成為肉眼可見的寬度在0.05mm以上的宏觀裂縫。通常在施工中所遇見的為宏觀裂縫，鋼筋混凝土結(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。

　　二、裂縫產(chǎn)生的原因

　　實(shí)際工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，很復(fù)雜，并非單一因素所政協(xié)委員。一般情況下，裂縫產(chǎn)生主要由下列因素所致：施工過程中的技術(shù)措施不當(dāng)或施工工藝欠妥導(dǎo)致的裂縫;混凝土的配合比不合理及組成材料選定不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫;荷載和約束或外加變形引起的裂縫;基礎(chǔ)不均勻沉降，模板變形引起的裂縫。

　　三、裂縫的預(yù)防和控制

　　(一)改善施工工藝

　　1.控制攪拌時(shí)間

　　混凝土拌合料攪拌時(shí)間或運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)，或摻用混合料攪拌時(shí)間過短。均能使拌合物均勻性破壞，澆筑后出現(xiàn)沉降裂縫。按照橋函施工技術(shù)規(guī)范，混凝土的混各料拌和時(shí)間因混凝土的坍落度、攪拌機(jī)類別和容量不同而不同，但攪拌時(shí)間不能少于60s。摻外加劑時(shí)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)1min-2min。

　　2.控制混凝土拌和料的澆筑溫度

　　混凝土的澆筑溫度直接影響裂縫的產(chǎn)生。試驗(yàn)證明較低的溫度有利于提高混凝土的28d強(qiáng)度，降低混凝土拌合料澆筑溫度是最有效的防止產(chǎn)生裂縫的措施。為了控制新拌混凝土拌合料的澆筑溫度。一方面，要采取必要的措施控制原材料的溫度，主要是降低石子的溫度;另一方面，同縮短從拌合站出料到入模的時(shí)間及減小拌合料在運(yùn)輸過程中環(huán)境的影響，以減小混凝土的升溫、壩落度及含氣量等不利影響。

　　3.加強(qiáng)振搗操作

　　混凝土澆筑時(shí)，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分，在熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑層百防范。澆筑過程中因振搗不充分或超振會(huì)產(chǎn)生裂縫。在混凝土澆筑中振搗時(shí)間要控制好，振動(dòng)到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿，這樣可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下都形成的空隙和水分，提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。在一般情況下，振搗時(shí)間約為20s-30s，任何情況下不宜少于10s。

　　4.加強(qiáng)混凝土成品養(yǎng)護(hù)工作

　　混凝土養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件，是一個(gè)十分重要和關(guān)健的工作。工程實(shí)踐證明，養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土的收縮影響很大，養(yǎng)護(hù)14d的收縮比養(yǎng)護(hù)3d的收縮降低約20%�；炷�土澆筑后如養(yǎng)護(hù)不到位，會(huì)出現(xiàn)不同深度的表面裂縫。養(yǎng)護(hù)措施到位能使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤(rùn)，一方面，能使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮;另一方面，使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和防止產(chǎn)生塑性干縮裂縫，干燥收縮裂縫、溫度收縮裂縫。因此，應(yīng)視澆筑構(gòu)件和環(huán)境不同，根據(jù)公路橋函施工技術(shù)規(guī)范養(yǎng)護(hù)的規(guī)定采取必要的養(yǎng)護(hù)措施。

　　從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求且有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從前推遲或妨礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此，混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來，必須在混凝土終凝前進(jìn)行早期養(yǎng)護(hù)、保溫養(yǎng)護(hù)。

　　5.合理掌握拆模時(shí)間

　　在混凝土的施工中，當(dāng)澆筑完成達(dá)到一定的強(qiáng)度后即可拆模。為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新生澆筑的混凝土盡量拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆混凝土拆模過早，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力具有顯著的效果。拆模時(shí)間應(yīng)視水泥類別、結(jié)構(gòu)形狀、荷載情況及環(huán)境溫度等不同而不同，在施工中應(yīng)注意掌握。

　　(二)優(yōu)化混凝土的配合比

　　試驗(yàn)研究與工程施工實(shí)踐證明，混凝土材料中，水泥品種、用量及用水量是影響混凝土開裂的最主要原因，因此在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)在滿足試配強(qiáng)度要求下注意以下幾點(diǎn)。

　　第一，充分利用混凝土后期強(qiáng)度，力求減少水泥用量，以減少水泥的水化熱，降低混凝土的溫度。通過試驗(yàn)研究和施工證明，水泥在水化中放出50.2j/g的熱量，混凝土的水泥用量增減10kg/m3，其水泥熱將使混凝土溫度相應(yīng)升高或降低1℃。同時(shí)，要嚴(yán)格控制混凝土的單位用水量在170kg/cm以下，水灰比越小，收縮越小，水灰比控制在0.6以下，在可能的情況下減小混凝土的坍落度，配制出滿足技術(shù)規(guī)范要求的抗裂性能較好的配合比。

　　第二，優(yōu)先選用低水化熱，C3A、C3S較少，C2S、C4A含量較多，C3ASO3比值較低，含堿量較少，粒度較粗的有利于改善混凝土抗裂性能的水泥品種。

　　第三，依據(jù)配合比的等級(jí)，盡可能選用較大粒徑，膨脹系數(shù)較低，質(zhì)地細(xì)密、吸水率較低的巖石粗骨料、級(jí)配良好的粗細(xì)骨為及較小的砂率，以減少水泥漿的用量，減少混凝土的收縮性，滿足拌合料的和易性。

　　第四，遵循“精料供應(yīng)”的原則，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量。混凝土中的較大含泥量及其他雜質(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引起混凝土的崩裂。

　　第五，如果條件允許，優(yōu)先選用粉煤灰摻合料，有利于降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的升溫，效果非常明顯;同時(shí)，摻用適量減水劑及引氣劑。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(qiáng)度的同時(shí)，還可以降低水化熱，推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間，從而減少溫度裂縫發(fā)生的可能性。摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。摻外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

　　(三)減少外荷載和改善約速條件

　　第一，混凝土澆筑完后，強(qiáng)度未達(dá)到一定要求時(shí)，不能過早地承受施工荷載或施工擾動(dòng)，支撐底模等，以免使混凝土產(chǎn)生不能愈合的裂縫。

　　第二，改善約束條件的措施。合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏，合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

　　第三，減少地基不均勻沉降。地基不均勻沉降(膨脹)變形，其特征是結(jié)構(gòu)要求變形，當(dāng)受到約束和限制時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度后產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足，內(nèi)應(yīng)力松馳。這種裂縫寬度大、內(nèi)應(yīng)力小，對(duì)荷載的影響小，但對(duì)耐久性損害大。因此，在混凝土施工中，宜使地基盡量穩(wěn)固，承載力達(dá)設(shè)計(jì)要求，使地基沉降一致。

　　鋼筋混凝土結(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，有害與無害的界限是由結(jié)構(gòu)使用功能決定的，具體施工中要多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施。主要方法是通過施工、材料、配合比等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。