混凝土裂縫嚴重影響結(jié)構(gòu)耐久性和工程安全性，已受到業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注。混凝土開裂原因復(fù)雜，涉及設(shè)計計算、設(shè)計的構(gòu)造配筋、施工工藝、氣候條件、日常養(yǎng)護等各個方面[1-3]，具體包括荷載作用、塑性收縮和沉降、干燥和自干燥收縮、化學(xué)反應(yīng)、碳化收縮、溫度變化、沉陷、凍脹作用、原材料因素、外加劑因素、施工不當?shù)取Ｆ渲�，氣候、環(huán)境特征是影響混凝土開裂的重要外部因素。

　　我國西北地區(qū)，受西伯利亞寒流、多年凍土及現(xiàn)代冰川的影響，氣候干旱少雨，年均氣溫低，日溫差大，紫外線照射強烈，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)面臨干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、鹽堿腐蝕、風(fēng)蝕等多種自然因素的作用，混凝土結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生裂縫。而我國目前針對環(huán)境因素對混凝土的抗裂性的影響缺少考慮。因此，很有必要對西北地區(qū)混凝土工程開裂原因進行調(diào)查分析。只有對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分布和狀態(tài)進行認真研究和分類，才能有針對性的進行分析和提出防治裂縫的措施。

 

　　1.1 裂縫數(shù)量統(tǒng)計分析

　　本研究共調(diào)查了西北地區(qū)2002年、2003年施工的29座橋梁的混凝土橋墩和橋臺的裂縫情況，主要內(nèi)容為裂縫的形狀、方向、寬度、數(shù)量、長度及形成原因等。裂縫數(shù)量見表1。

　　表1 橋梁墩臺的裂縫情況

　　總的來看，0.1mm以下的裂縫占整個裂縫數(shù)量的60%，在橋臺、橋墩處大范圍內(nèi)出現(xiàn)此種裂縫；0.1～0.2mm的裂縫占整個裂縫數(shù)量的30%，在一定部位上出現(xiàn)，如靠近模板接縫處；0.2～0.5mm的裂縫占整個裂縫數(shù)量的10%，大多分布在個別部位，如橋臺側(cè)面比較常見；0.5mm以上未發(fā)現(xiàn)。

　　1.2 裂縫特征分析

　　裂縫形貌見圖1、圖2。調(diào)查的裂縫按形狀特征主要分成如下幾類：

　�。�1）表面龜裂：此類裂縫一般寬度小于0.1mm濕度，長度10cm左右，從機理上看，多為塑性收縮裂縫，少量干縮裂縫及碳化收縮裂縫。從調(diào)查的橋墩及橋臺看，大多數(shù)均出現(xiàn)了表面龜裂，尤以迎風(fēng)面，日照面較多，大多與未能及時有效覆蓋有關(guān)，一般來說，橋臺裂縫多于橋墩，也因橋臺較難包裹引起，屬于塑性收縮裂縫及干縮裂縫。另外，部分用火爐加熱的橋梁龜裂嚴重，可能因碳化收縮引起。

　�。�2）表面微裂縫：此類裂縫寬約0.1～0.2mm左右，長約10～50cm左右，從機理上看，多為干燥收縮裂縫，一般因混凝土在干燥環(huán)境下，保濕養(yǎng)護的時間不夠，收縮過大造成，如調(diào)查的橋梁及墩臺中，2002年施工的工程，保濕養(yǎng)護的時間一般為14天，出現(xiàn)此類裂縫的較多，2003年施工的工程，保濕養(yǎng)護的時間一般為兩個月以上，出現(xiàn)此類裂縫的較少，同時間施工的，地處干燥多風(fēng)環(huán)境中的工程，出現(xiàn)此類裂縫的幾率較大論文提綱怎么寫。

　�。�3）表面裂縫：此類裂縫寬0.2～0.5mm，長50cm以上，從機理上看，大多為溫度裂縫，也有一些干燥收縮裂縫。從調(diào)查的結(jié)果看，冬季施工的橋梁，此類裂縫較普遍，而夏季施工的，此類裂縫較少。

　�。�4）表面大裂縫：此類裂縫寬度在0.5mm，長度大小不等，從機理上看，大多為施工裂縫，少量為沉降裂縫濕度，與混凝土配合比、施工操作有關(guān)。

 

　　相比較我國其他普通地區(qū)，西北地區(qū)由于干燥寒冷的氣候環(huán)境，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂原因有以下特點：

　　2.1 溫度變化影響劇烈

　　（1）在結(jié)構(gòu)成型期，不同的養(yǎng)護期混凝土溫度與環(huán)境溫度溫差大，蒸養(yǎng)時混凝土處于較高的溫度和濕度中，而蒸養(yǎng)結(jié)束后，溫度降低迅速，混凝土由表及里產(chǎn)生收縮變形。之后，每日較大的日溫差變化將會導(dǎo)致處于成型期混凝土的熱脹冷縮變形。

　　（2）在使用階段，白天溫度由外向內(nèi)逐漸升高，混凝土產(chǎn)生膨脹變形，外部產(chǎn)生的變形比內(nèi)部大；晚上溫度由外向內(nèi)逐漸降低，混凝土產(chǎn)生由內(nèi)向外的收縮變形，這種反復(fù)變形日積月累逐漸增加，受到各種約束時產(chǎn)生的疊加應(yīng)力會導(dǎo)致裂縫的引發(fā)和擴展。

　�。�3）在調(diào)查的墩臺中，西南方向的墩臺面開裂較多，主要原因是西南方向的墩臺面在白天受陽光直射，表面溫度更高，導(dǎo)致日夜溫差更大，溫度變化產(chǎn)生裂縫的可能性增加。

　　2.2 干濕變化作用明顯

　　西北地區(qū)年平均溫度低，冬季長，日溫差大，風(fēng)沙多，干燥，存在干濕變化頻繁的問題，這些因素會使混凝土產(chǎn)生不可恢復(fù)的一些變形，當變形受到限制時，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

　�。�1）混凝土在濕熱蒸氣養(yǎng)護時相對濕度大于90%，養(yǎng)護結(jié)束后處于環(huán)境中，相對濕度50%左右，混凝土由表及里干燥過程中產(chǎn)生產(chǎn)生不可恢復(fù)的干燥收縮。

　�。�2）在使用階段，隨著白天的溫度升高以及陽光紫外線照射，水不斷蒸發(fā)，相對濕度減小，表層混凝土產(chǎn)生干縮，由表及里干縮逐漸減�。煌砩想S著溫度的降低，水蒸氣冷凝，混凝土表面濕度增加，首先是表層混凝土吸水，一部分收縮可以恢復(fù)，但大多數(shù)因凝膠體失水引起的收縮難以恢復(fù)。

　　（3）較大風(fēng)速也將增加水的蒸發(fā)速度導(dǎo)致干縮增大，從而造成迎風(fēng)面混凝土表面的開裂較多。

　　2.3 自干燥收縮較大

　　混凝土蒸養(yǎng)完后水化仍在繼續(xù)進行濕度，由于高強高性能混凝土較致密，混凝土內(nèi)部從外部吸收水分較為困難，同時混凝土內(nèi)部的水分也會因水化的消耗而減少，其內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低。這種自干燥將引起收縮，根據(jù)有關(guān)資料對于水灰比0.3左右的高性能混凝土，這種自干燥收縮占到干縮的一半。

　　2.4 易受氯鹽腐蝕

　　西北地區(qū)基本都屬于冬季下雪的地域。采用除冰鹽除冰化雪的方法導(dǎo)致人為制造了氯鹽環(huán)境。除冰鹽的使用使得混凝土表面粉化掉皮，氯離子沿混凝土裂縫滲透到內(nèi)部而使得鋼筋銹蝕，最終導(dǎo)致混凝土順筋開裂。

　　2.5 凍融及鹽漬土腐蝕易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂

　　西北地區(qū)鹽漬土分布廣泛，在這樣的環(huán)境中，混凝土主要受到凍融破壞和鹽漬土破壞�；炷�土一方面在冬季施工過程中混凝土中水分受凍結(jié)冰時體積膨脹會造成開裂；另一方面凍融循環(huán)會造成混凝土的破壞；加之鹽漬土無疑是嚴酷的腐蝕環(huán)境。在反復(fù)作用下，混凝土發(fā)生開裂、剝落破壞。

　　2.6 水泥用量偏大

　　由于西北地區(qū)考慮耐久性技術(shù)條件要求，水泥用量都比較大，這樣水泥水化熱較高，水泥的水化熱引起的內(nèi)外溫差是使混凝土產(chǎn)生龜裂縫的主要原因。另外水泥的異常膨脹，也可以使混凝土在凝結(jié)硬化階段產(chǎn)生小裂縫。

 

　　3 西北地區(qū)混凝土開裂預(yù)防措施

　　3.1 嚴格控制原材料的質(zhì)量

　�。�1）考慮到混凝土溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以盡量采用早期水化熱低的水泥，盡量避免使用早強水泥。

　�。�2）改善粗骨料級配，使其空隙率減至最少；適當減少粗骨料最大粒徑，降低粗細骨料的粒徑梯度[5]。

　�。�3）采用級配良好且含泥量少、細顆粒少的中砂和中粗砂，因其孔隙率小，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥的用量就可以減少，水化熱降低，裂縫減少。

　　3.2 科學(xué)設(shè)計混凝土的配合比

　　若要降低混凝土的開裂，必須從優(yōu)化混凝土配合比及外加劑的復(fù)配等方面入手。

　�。�1）盡量降低水泥用量、用水量、坍落度、砂率。混凝土坍落度越大，意味著水泥漿越多，對控制溫度裂縫、干縮裂縫均不利。采用“三摻”技術(shù)，最好對粉煤灰、礦渣粉、硅灰、化學(xué)外加劑進行復(fù)配，通過試驗確定化學(xué)外加劑和礦物摻合料的品種及摻量。

　�。�2）在混凝土重點關(guān)鍵部位可摻加纖維材料，如聚合物纖維、鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維等，纖維在混凝土中起到“拉結(jié)”作用，不同程度的抑制裂縫的發(fā)展。此法大面積使用成本高。

　　3.3 加強施工質(zhì)量控制及管理

　�。�1）如有條件，可以對影響混凝土開裂的主要因素（如：水泥用量、用水量、砂率、坍落度、環(huán)境溫度、濕度、混凝土內(nèi)外溫度、振搗時間、拆模時間、養(yǎng)護時間等）建立裂縫質(zhì)量控制圖，以便系統(tǒng)的總結(jié)在西北地區(qū)特殊氣候及環(huán)境條件下如何更好的控制混凝土質(zhì)量論文提綱怎么寫。

　�。�2）在施工各環(huán)節(jié)中，對混凝土裂縫影響較大的是澆注振搗的質(zhì)量及養(yǎng)護的條件，要避免過度振搗。否則，由于分層離析，表層水泥漿過大，易產(chǎn)生裂縫。盡早開始養(yǎng)護，拆模前要做好保濕、保溫措施。

　　（3）混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃之內(nèi)。環(huán)境溫度太低時，用火爐加熱要注意適當通風(fēng)，避免發(fā)生碳化收縮裂縫。當環(huán)境溫度不低于外加劑規(guī)定使用溫度時濕度，就不必采用蒸汽、火爐等加熱措施，用適當方法包裹避免過大溫差即可。

　�。�4）寒流來臨時，要注意防凍，避免凍脹裂縫。拆模時間根據(jù)強度發(fā)展時間確定，不宜過早。拆模時避免震動，減少開裂。養(yǎng)護中斷時要防止迅速干燥或過度干燥，防止風(fēng)吹及太陽直射。低溫環(huán)境下拆模時應(yīng)防止混凝土表面溫度迅速降低產(chǎn)生溫差裂縫。

　�。�5）加強施工管理，減少人為失誤，提高技術(shù)隊伍的素質(zhì)，施工過程中嚴格進行質(zhì)量控制，從原材料質(zhì)量、外加劑選用、配合比設(shè)計和各施工環(huán)節(jié)等進行嚴格控制和管理。

　　3.4 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　在設(shè)計上，應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變（或斷面突變），當不能回避時，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓角，突變處做成漸變過渡。同時加強構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時可在周邊設(shè)置護邊角鋼。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，可考慮適當預(yù)留伸縮縫或施工縫。

 

　　西北地區(qū)由于干燥寒冷的氣候環(huán)境，致混凝土結(jié)構(gòu)面臨干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、鹽堿腐蝕、風(fēng)蝕等多種自然因素的作用，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性帶來了非常不利的影響，特別是巨大的溫濕變化導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂很多，造成影響西北地區(qū)混凝土開裂的因素有別于其他普通地區(qū)。因此，必須有針對性的從對外加劑復(fù)配來優(yōu)化配合比設(shè)計、加強施工質(zhì)量控制和管理、嚴格控制原材料質(zhì)量等方面入手做好預(yù)防開裂措施。

 

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