混凝土裂縫成因及防治措施的探討
關(guān)鍵詞：大體積混凝土，裂縫原因，防裂措施
1、前言
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，大型現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)施或構(gòu)筑物不斷增多，而混凝土結(jié)構(gòu)以其材料廉價(jià)物美，施工方便，承載力大，可裝飾強(qiáng)的特點(diǎn)，日益受到人們的歡迎，于是大體積混凝土逐漸成為構(gòu)成大型設(shè)施或構(gòu)筑物主體的重要組成部分。所謂大體積混凝土，一般理解為尺寸較大的混凝土，一般這樣定義：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。這就提出了大體積混凝土開裂的問題，開裂問題是在工程建設(shè)中帶有一定普遍性的技術(shù)問題，裂縫一旦形成，特別是基礎(chǔ)貫穿裂縫出現(xiàn)在重要的結(jié)構(gòu)部位，危害極大，它會降低結(jié)構(gòu)的耐久性，削弱構(gòu)件的承載力，同時(shí)會可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個(gè)值得關(guān)注的問題。
2、大體積混凝土裂縫形成的原因
裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)性裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力及其他的結(jié)構(gòu)此應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。其中具體原因如下。
2.1溫度的控制
控制溫度的措施如下：
(1)采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。
(2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。
(3)在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。
(4)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。
2.2收縮引起裂縫
收縮有很多種，包括干燥收縮，塑性收縮，自身收縮，碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。
2.2.1干燥收縮
混凝土硬化后，在干燥的環(huán)境下，混凝土內(nèi)部的水分不斷向外散失，引起混凝土由外向內(nèi)的干縮變形裂縫。
2.2.2塑性收縮
在水泥活性大，混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時(shí)得到補(bǔ)充，這時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加大，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。
3、防止裂縫的措施
由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為了防止裂縫的產(chǎn)生，就要最大限度的降低溫差和減少混凝土的收縮，具體措施如下。
3.1優(yōu)選原材料
3.1.1水泥的選用
盡量選用低熱或中熱水泥，減少水泥用量。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫，產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻和泵送或粉煤灰時(shí)也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有，可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑來減少水泥用量，降低水化熱。
3.1.2摻加粉煤灰
為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用：一是由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%-60%，三氧化二鋁含量17%-35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；二是由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；三同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中的總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。
值得一提的是：由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振搗時(shí)比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，是上部混凝土中的摻和料較多，強(qiáng)度較低，表面容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。因此，粉煤灰的摻量不宜過多，在工程中我們應(yīng)根據(jù)具體情況確定粉煤灰的摻量。
3.1.3骨料
（1）粗骨料
盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑，因?yàn)榇止橇狭皆酱�，級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對防止裂縫的產(chǎn)生有利。
(2)細(xì)骨料
宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最后是中粗砂，因?yàn)槠淇紫堵市�，總面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫就減少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴(yán)重，因此細(xì)骨料盡量用干凈的中粗沙。
3.1.4合理使用外加劑
為了保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機(jī)會，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：
�。�1） 減水劑對混凝土開裂的影響
減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的。
（2） 緩凝劑對混凝土開裂的影響
緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度會隨齡期的增長而增大，所以等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的幾率，二是改善和易性，減小運(yùn)輸過程中的塌落度損失。
�。�3） 引氣劑對混凝土開裂的影響
引氣劑在混凝土的應(yīng)用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在這里值得注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產(chǎn)生負(fù)面影響，在GB8076-1977中規(guī)定，摻有外加劑的混凝土，28d的收縮比不得大于135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準(zhǔn)混凝土的收縮不得大于35%。
3.2采用合理的施工方法
3.2.1混凝土的拌制
�。�1）在混凝土的拌制過程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度。
�。�2）要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風(fēng)對拌合物進(jìn)行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6度左右。
3.2.2混凝土澆筑、拆模
�。�1）混凝土澆筑過程質(zhì)量控制
澆筑過程中要進(jìn)行振搗方可密實(shí)，振搗時(shí)間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時(shí)要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。
�。�2）澆注時(shí)間控制
盡量避開在太陽輻射較高的時(shí)間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時(shí)段，澆注盡量安排在夜間進(jìn)行。
�。�3） 混凝土拆模時(shí)間控制
混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝中心與表面最低溫度控制在25度以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9度以上允許拆模。
3.2.3混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：
1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面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。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)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的�；炷恋谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч�
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而有余。但由于蒸發(fā)等原因常常引起水分損失，從而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。
3.2.4通水冷卻
若是在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來降低混凝土最高溫度峰值，但注意，通水時(shí)間不能過長，因?yàn)闀r(shí)間過長會造成降濕幅度過大而引起較大的溫度應(yīng)力。為了削減內(nèi)外溫差，還應(yīng)在夏末秋初進(jìn)行中期通水冷卻，中期通水一般采用河水，通水歷時(shí)兩個(gè)月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達(dá)到接縫灌漿的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相結(jié)合的方案。
4結(jié)語
以上對混凝土裂縫產(chǎn)生及預(yù)防進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一的，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠施工工作者多觀察、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，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
要根據(jù)實(shí)際受力情況采取正確的構(gòu)件計(jì)算簡圖，在滿足設(shè)計(jì)承載力、局部承壓的同時(shí)，還要根據(jù)具體情況采用合理的細(xì)部構(gòu)造措施；更要注意理論與實(shí)踐相結(jié)合，合理利用混凝土的特性，取其長避其短，多多利用混凝土的抗壓性能，減少混凝土的受拉應(yīng)力，或采用混凝土受拉區(qū)配置直徑較小，間距較小的鋼筋，從而減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。另外在設(shè)計(jì)中還要兼顧某些重要的次應(yīng)力作用，避免混凝土裂縫對建筑物美觀、結(jié)構(gòu)安全及耐久性產(chǎn)生不良影響。
參考文獻(xiàn)：
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[3]GB50203-2002,砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]
