摘要; 混凝土是現代工業發展和城市建設中廣泛使用的結構材料，伴隨這類材料的生產研究與應用，混凝土結構的裂縫問題一直受到人們關注。

 

　　關鍵詞;混凝土; 施工期; 裂縫; 措施；防治

 

　　Abstract; Concrete structural materials widely used in modern industrial development and urban construction, accompanied by the production of research and application of such materials, the cracks of the concrete structure has been subject to attention.

 

　　Key words; concrete; construction period; cracks; measures; prevention

 

　　中圖分類號：TV544+.92 文獻標識碼： A 文章編號：

 

　　1 概述

 

　　近幾年來，隨著超長、超大混凝土結構的發展，高強及各種外加劑、外摻料混凝土的廣泛應用，使得混凝土裂縫控制變得更為復雜。而混凝土結構的破壞乃至建筑物的倒塌，往往是從混凝土結構的微裂縫發展而來的。現代混凝土科學的研究及大量的工程實踐表明，混凝土結構裂縫是難以避免的，裂縫也應是一種人們可以接受的材料特性，只是如何將其有害的程度控制在一定的范圍內。由于影響混凝土施工期開裂的因素較多，故應著重分析混凝土施工期裂縫產生的原因來認識混凝土裂縫的形成機理。

 

　　2 混凝土裂縫的分類

 

　　混凝土產生裂縫的原因很多，按其裂縫產生的原因可分為以下幾類：

 

　　1）混凝土塑性凝縮、自生收縮、溫降收縮、失水干縮引起的裂縫；

 

　　2）大體積混凝土水化熱內外溫差引起的裂縫；

 

　　3）混凝土遭受早期凍脹引起的裂縫；

 

　　4）堿- 骨料或有害物反應引起的裂縫；

 

　　5）結構基礎不均勻沉陷引起的裂縫；

 

　　6）鋼筋銹蝕膨脹引起的裂縫；

 

　　7）荷載作用引起的裂縫。

 

　　其中，前三種裂縫發生的時間一般在施工后三個月內較為突出，在此期間要重點防治，故屬于施工期間形成的裂縫。國內外有關的調查資料表明，混凝土施工期裂縫占裂縫起因的80%，其中由于各種收縮引起的裂縫又約占80%左右。

 

　　3 混凝土結構施工期收縮裂縫形成機理

 

　　由混凝土水化過程的凝縮、自生收縮、溫降收縮、失水干縮等引起的混凝土收縮表現在混凝土硬化的不同時段及不同部位，也呈現出不同量值大小，如若這種收縮不受任何約束，則混凝土不會開裂。但各種約束是客觀存在的，因而開裂也是難以避免的。例如:溫度變形。混凝土是有熱脹冷縮的性質，其線膨脹系數一般為l×10-5/℃，當環境溫度發生變化時，就會產生附加應力，當這種應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產生裂縫，這類裂縫在現澆屋面板上、大體積混凝土中較常見。當然，還有濕度變形，施工工藝中養護不當等都將產生干縮裂縫。溫度變形和濕度變形引起裂縫的起因常常是結構首先要求變形，當變形達不到滿足時，才引起應力(有約束就有應力)，應力與結構剛度大小有關，只有當應力超出混凝土的抗拉強度時才產生裂縫，裂縫一旦出現，變形得到滿足，應力就發生松強。

 

　　總之，結構中混凝土收縮裂縫的表觀形式往往是多種多樣，主要是收縮量的大小和所受到的約束部位和約束程度不同而異。如基礎底板收縮可能受到底板下巖土的約束而出現底部裂縫；地下室墻板收縮可能受到剛度較大的附壁柱的約束而出現裂縫，次梁的收縮可能受到剛度大的主

 

　　梁約束而出現裂縫。

 

　　4 施工期混凝土裂縫形成的影響因素

 

　　施工期混凝土的裂縫是由于復雜因素作用下所產生的拉應力引起的，研究混凝土施工期開裂的機理，應主要從以下幾個方面的影響分析。

 

　　4. 1 混凝土的原材料與配合比的影響

 

　　4. 1. 1 水泥的選用影響

 

　　混凝土早期強度發展快可以給業主和承包商帶來明顯的利益，水泥生產商將水泥產品中的硅酸三鈣的含量，提高的越來越多，粉磨細度也越來越大，這就導致了混凝土的早期強度越來越高，水化放熱越來越快，這也就意味著混凝土的早期溫升越來越大；在一般溫度環境中會造成混凝土構件中心與表面之間的溫度梯度過大。有專家認為：如果溫度梯度超過20℃/m，在冷卻時就會引起裂縫。

 

　　混凝土廠家除了想辦法減少配方中的水泥用量，選用低熱水泥外，還應想辦法盡可能的降低混凝土出機時的溫度，包括預冷拌和物原材料，使用冷水攪拌，必要時在水中加冰等措施，以降低混凝土的水化溫升峰值，抑制溫度裂縫的產生。

 

　　4. 1. 2 骨料選用的影響

 

　　砂石的質量，尤其是粗骨料的級配在混凝土原材料中常被忽視。骨料的粒形、級配對孔隙率影響很大。國內石場常用落后的鄂式破碎機加工，其石子外形及級配均不良，針片狀偏多，缺少5～10mm 的骨料，使得骨料堆積的空隙率大，相應地用于填充的水泥漿體量也大，既浪費了水泥等膠凝材料，又使得混凝土的收縮加劇，容易出現塑性收縮裂縫。此外，粗骨料應潔凈，軟弱顆粒和含泥量要少；細骨料一般要較粗一些，細度模數在2.7～3.0 之間為好。

 

　　4. 1. 3 外加劑選用的影響

 

　　所選用的外加劑要與水泥膠凝材料相容性良好，相容性良好的表征為混凝土拌和物易于澆灌而不離析，并能保持所需要的坍落度。使用緩凝劑可以延緩混凝土的凝結時間，延緩溫升峰值的出現；使用高效減水劑要嚴格控制摻量，過量會造成嚴重泌水的現象，削弱混凝土抗滲透的能力。

 

　　4. 1. 4 摻和料選用的影響

 

　　1)摻粉煤灰對施工期開裂的影響

 

　　粉煤灰是工業廢料，我國的粉煤灰排放量位居世界首位，其中Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰和磨細的粉煤灰具有很好的水化膠凝性能，是混凝土很好的摻合料。目前國內的大體積混凝土施工時都采用了大摻量粉煤灰來減少水泥用量，降低溫升，改善混凝土的孔隙結構和徐變能力，減少施工期混凝土形成溫度裂縫的危險。

 

　　粉煤灰摻入對混凝土的干縮有一定的抑制作用，經試驗結果對比，在風吹干燥的條件下，摻粉煤灰混凝土比不摻粉煤灰混凝土開始出現裂縫的時間推遲，裂縫貫穿整個混凝土表面所需的時間隨粉煤灰摻量的增加而延長。這是因為加入粉煤灰后混凝土早期水化反應速度降低，水化收縮減少的緣故。

 

　　2)摻硅灰對施工期開裂的影響

 

　　摻硅粉是高強混凝土的實現途徑之一，但對混凝土的早期開裂有很大影響。經試驗結果對比，在風吹條件下，摻硅灰混凝土比不摻硅灰混凝土開始出現裂縫的時間提前，裂縫貫穿整個混凝土表面所需時間縮短，最終裂縫的條數增多，最大裂縫寬度也增大。在同樣暴露于室溫空氣條件下，未摻硅灰混凝土表面始終沒有出現裂縫，而摻硅灰混凝土在1 天內甚至幾個小時就有裂縫出現。這主要是因為硅灰顆粒小，細度大，對水的吸附作用大，使水分不易蒸發；同時硅灰的加入使混凝土中大孔隙減少，密實度增加，內部水分向表面的遷移遠遠小于表面水分的蒸發速度，因而表面層部分提前進入干燥狀態，易產生表面裂縫，同時結構致密的細孔在缺水狀態下會產生更大的毛細張力，因而開裂更嚴重。因此摻硅粉的混凝土必須保證早期覆蓋濕水養護。

 

　　4. 1. 5 混凝土配合比選用的影響

 

　　應盡可能的減少水泥用量以減少水泥水化時產生的水化熱，在保證新拌混凝土作業所需坍落度前提下，應盡量降低水灰比，降低沙率，從而減少混凝土的孔隙率，減少收縮，提高混凝土的抗裂性能。

 

　　4. 2 混凝土結構設計方面的影響

 

　　研究表明混凝土的強度與混凝土的孔隙率有一定關系，孔隙率越小，強度越高，混凝土的抗滲能力就越強。在這種觀念影響下，有的結構設計人員盲目地使用高強度的混凝土，特別象一些抗滲性能要求較高的地下室底板和壁板等部位，混凝土設計強度達到了C50～C60。帶來的后果就是使得單方水泥用量大幅度提高，而水泥用量大，則又是易引起混凝土收縮開裂的主要原因之一。

 

　　隨著強度的提高，混凝土的彈性模量會增大，徐變系數會變小，使混凝土的脆性增加，延伸率(抗裂性)減小；隨著水泥用量的增加，水化熱也大幅度增加，造成后期干燥收縮和溫度收縮增大，引起混凝土開裂。這也就是高強混凝土比中等或低強度混凝土更容易開裂的主要原因。因此，在對抗滲要求高的結構設計中，設計人員應改變以往認為高抗滲就必須使用高強混凝土的單一觀念。而應提倡通過多種途徑來實現混凝土的高性能，增強抗滲性，而不是單一強調高強混凝土。

 

　　另外，為了滿足泵送混凝土施工的需要，混凝土必須是大流動性的。其體積穩定性往往較差，主要表現為收縮較大。因此，在原有普通混凝土結構配筋量的基礎上適當提高配筋率。減小鋼筋間距是有必要的。

 

　　4. 3 混凝土施工方面的影響

 

　　研究試驗表明，即使制作工藝良好的混凝土構件也存在著大量的微小裂縫，以目前的建筑施工條件要完全避免微小裂縫是不可能的。微小裂縫屬于亞微觀結構范疇的缺陷，如果沒有進一步引起大的開裂，一般視其對混凝土結構的使用沒有影響。但是，它對混凝土其它性能的潛在影響有可能誘發不良的后果，理應引起我們足夠的重視。

 

　　由于混凝土早期強度發展快可給承包商帶來明顯的效益，因此，目前存在一種盲目追求早期強度高的施工現象。如果養護稍有疏忽，就會導致混凝土開裂的情況出現，特別對于抗滲性能要求較高的地下室墻板結構，要特別注意濕養護，并保持足夠長的養護時間，直到回填掩蔽。

 

　　目前，大中城市使用的混凝土基本上是由商品混凝土廠家生產后運到工地交付使用的，如果工地施工不當，再好的混凝土也會出問題。例如，有部分施工人員在使用混凝土輸送泵時，往往認為混凝土坍落度越大越好泵送，因而盲目加水，使得水膠比增大，澆灌后的混凝土泌水、離析嚴重，較輕的粉煤灰上浮分層，使混凝土的勻質性不良，力學性能和耐久性自然受到影響。摻加粉煤灰的混凝土比較黏稠，使混凝土在運輸和澆灌過程不容易離析，對改善均勻性有明顯的好處，而且易于泵送和振搗密實。但由于摻粉煤灰混凝土黏度大，施工振搗時要加密振點，快插慢拔，同時要避免過振、平拖。否則，會使較輕的粉煤灰上浮分層，造成人為的離析

 

　　現象出現。

 

　　5 施工期混凝土裂縫的控制措施

 

　　混凝土施工期裂縫產生的原因往往是很復雜的，有時是單一方面的原因，有時則是多方面綜合所致。我們可以根據裂縫產生的原因采取有效的防治措施，使裂縫的出現降低到最低程度。下面著重從施工方面談一下裂縫的控制措施：

 

　　1)施工現場嚴格控制水灰比或塌落度值；

 

　　2)注意控制施工荷載對樓板產生的振動；

 

　　3)混凝土輸送管的周期振動作用要注意，要選擇泵管的行走路線避開結構的薄弱環節；

 

　　4)加強混凝土澆筑過程的振搗工序，不得漏振，也不要過振，防止浮漿過多。同時要調整好混凝土的流動性，特別是鋼筋較密集部位更應注意，以防止混凝土沉降裂縫的產生；

 

　　5)加強混凝土的養護，采用澆注完混凝土后立即覆蓋，壓蓋濕潤麻袋或草氈并及時澆水養護的方法，盡量縮短澆筑與開始養護的時間間隔。混凝土在硬化過程中應保持一定的濕度和溫度，以防止混凝土表面干裂和塑性裂縫：

 

　　6)對于大體積混凝土工程，應分層澆筑，每層厚度不大于30cm，以加快熱量散發，并使溫度分布均勻；混凝土下料不宜過快：對于要求較高的混凝土構件，在混凝土澆筑1h一2h后，對混凝土可進行二次振搗，表面拍打，收光等；

 

　　7)在混凝土澆筑前，應將木模澆水濕透，脫模應選用有效的隔離劑，拆模應平穩，并需控制好構件的拆模時間，以防引起結構裂縫：

 

　　8)對于面積較大或較長混凝土工程，宜采用澆完一段養護一段的方法，混凝土表面應及時抹壓、覆蓋養護。長期露天堆放預制構件，除避免曝曬外，還需要定期適當灑水，保持濕潤。薄壁構件應在陰涼地方堆放井覆蓋，避免發生過大溫度和濕度變化；

 

　　9)合理制定施工方案，盡早回填土，盡早封閉房屋和進行裝修。

 

　　6 結束語

 

　　施工期混凝土裂縫的控制不能僅從施工方面著手，而應綜合從結構設計、施工、原材料及配合比等方面綜合控制，以提高裂縫的防治效果。