夏季施工混凝土裂縫成因分析與防治

崔發(fā)乾　王　輝

摘要：在混凝土施工過程中，由于多種因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。文章分析了夏季施工中混凝土裂縫的原因，并提出了防治措施。

關鍵詞：混凝土裂縫；收縮裂縫；表面裂縫

中圖分類號：U445文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0102-02

在混凝土施工過程中，剛澆筑完成的混凝土表面不能被覆蓋而裸露在大氣中，由于種種原因，其表面往往在開始養(yǎng)護之前就產(chǎn)生裂縫，特別是夏季施工，具有較大水平表面的混凝土，裂縫產(chǎn)生更為突出，如夏季施工的水泥混凝土路面、水泥混凝土橋面和橋面鋪裝等，均出現(xiàn)了不同程度的養(yǎng)生前裂縫。針對這一現(xiàn)象，本文根據(jù)這類混凝土夏季施工的特點，提出了一些簡便易行的夏季施工裂縫防治措施。

一、大面積混凝土夏季施工主要特點

1．天氣炎熱、氣溫高。

2．混凝土的組成材料溫度高：由于氣溫、陽光照射，用于組成混凝土混合物的砂、石材料溫度較高；新出廠水泥，往往溫度高，由于氣候炎熱，水泥中的熱量不易散發(fā)，加上太陽照射等因素的影響，使得水泥的溫度較高，某些水泥的溫度可高達70℃。

3．混凝土基礎或模板等支承物的溫度高。

4．裸露面大，受環(huán)境影響大。

5．氣候多變。

二、混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要原因

1．表面水分蒸發(fā)率大，造成新澆混凝土表面失水，形成塑性并收縮，混凝土表面失水而塑性收縮是裂縫產(chǎn)生的主要原因。當混凝土表面蒸發(fā)率大于1kg／m².h時，其表面就容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。氣溫、混凝土混合料的溫度、空氣的相對濕度以及風速是影響混凝土表面水分蒸發(fā)的主要因素。混凝土自身的溫度越高，空氣相對濕度越小，風速越大，混凝土表面水分蒸發(fā)率越大，夏季由于氣溫較高，使得混凝土中的水泥水化熱在較短時間內(nèi)產(chǎn)生，促進了早期混凝土溫度的提升。有關資料表明，當氣溫為14℃時，混凝土拌和后的第1個24h產(chǎn)生全部水化熱的43％；當氣溫為30℃時，混凝土拌和后的第1個24h產(chǎn)生全部水化熱的62.5％。而粗、細集料和水泥自身的高溫一方面使早期混凝土溫度較高，另一方面，使得水泥水化熱更為集中，而環(huán)境的高溫使混凝土中的熱量不易散發(fā)，因而混凝土的整體溫度較其他季節(jié)施工的混凝土溫度高出很多。

高溫度的混凝土在夏季干燥風的影響下，加大了表面的水分蒸發(fā)率，使得表面迅速失水而產(chǎn)生嚴重的塑性收縮，而其內(nèi)部的高溫促進了水泥水化及混凝土硬化的快速進行。在表面嚴重塑性收縮和內(nèi)部約束的共同作用下，造成了混凝土表面塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。

水分蒸發(fā)不僅造成表面裂縫。而且由于失水，使得混凝土表面水泥水化水不足，影響表面混凝土硬化和強度增長。

2．混凝土斷面溫度差異使表面產(chǎn)生熱裂縫。混凝土在夏季施工中，由于基礎或模板受到太陽的暴曬等作用，溫度高于環(huán)境氣溫。其高度使得與其相鄰部位混凝土中的水泥水化速度及水化熱產(chǎn)生的速度大于表面，造成表面與內(nèi)部混凝土的溫差加大，當表面溫度與內(nèi)部溫度的差異超過15℃時，就容易產(chǎn)生表面熱裂縫。基礎或模板受到高溫混凝土的影響，也容易產(chǎn)生膨脹變形，而大表面混凝土一般厚度較小，下部膨脹變形對表面混凝土收縮產(chǎn)生反向約束，使其拉應力加大，對表面裂縫的產(chǎn)生造成不利的影響。

3．高溫對混凝土微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。一般認為，當混凝土溫度在50℃之下時，基微觀結(jié)構(gòu)變化可以忽略不計，當混凝土溫度在70℃以上時，其微觀結(jié)構(gòu)的變化認為是不利的，大體積混凝土的高溫影響往往被忽略，在夏季施工的一般混凝土構(gòu)造物，由于氣溫、材料溫度、模板或基礎溫度以及水泥水化熱集中釋放的影響，造成的溫升往往會使其溫度超過不利的最高溫度，由于早期混凝土抗變形能力小，混凝土微觀結(jié)構(gòu)的變化不僅影響混凝土的整體強度，而且容易在表面形成熱裂縫。

由于夏季施工氣候多變，如突然降雨等，會使氣溫突然下降，混凝土表面溫度的突然下降會使表面產(chǎn)生溫度收縮而生產(chǎn)表面溫縮裂縫。

4．施工中水泥用量和水灰比加大增加了混凝土塑性收縮變形。夏季施工在拌和、運輸?shù)冗^程中由于蒸發(fā)等因素的影響，容易造成混凝土混合料失水而使其和易性降低。因此，在施工中容易加大水泥用量和水灰比來提高混凝土的和易性，而水泥用量和水灰比的加大更容易造成收縮，當收縮受到約束時，就容易形成裂縫。

5．在高溫下施工硬化的混凝土，形成固體的溫度確定了混凝土的基長，當整體冷卻時，就從這個長度和溫度開始收縮，極易產(chǎn)生整體溫度收縮裂縫，如產(chǎn)生路面斷板等。

三、防治措施

1．選擇適宜的養(yǎng)護方法，盡早開始養(yǎng)護。盡早開始養(yǎng)護并保持混凝土表面濕潤，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進行。對采用各種養(yǎng)護的新澆混凝土，爭取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養(yǎng)生，但養(yǎng)生時一般不能污染或損傷混凝土已成型表面，因此必須選擇適宜的養(yǎng)護方法及最佳的養(yǎng)護開始時間。

2．增大空氣相對濕度。增大空氣相對濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發(fā)率，在新澆混凝土上風向或周圍采用噴水霧的辦法來增加空氣的相對濕度，是一種簡便易行、費用低廉的有效措施。簡易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設在新澆混凝土工地四周或上風向，通過注入一定水壓的水使其形成針孔噴霧。也可以在還沒有初凝的混凝土表面覆蓋塑料薄膜，防止因大風、混凝土自身蒸發(fā)，造成的水分流失。

3．降低混凝土溫度。降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。降溫可采用以下辦法：（1）用搭棚遮蓋等措施使新澆混凝土免受陽光直接照射，降低混凝土表面的環(huán)境溫度；（2）對混凝土的各種組成材料進行降溫，控制混凝土新拌合物的溫度在32℃以下。

4．夜間或早晨施工。夜間和早晨氣溫較低，基礎或模板的溫度也較低，因此，可以有效降低混凝土溫度和混凝土表面水分蒸發(fā)率。

5．控制集料含泥量。黏土的收縮遠遠大于水泥石的收縮，集料中含有小量的某些黏土會引起混凝土的高收縮性而引起開裂，因此，夏季施工更應嚴格控制集料的含泥量。

6．優(yōu)化混凝土配合比設。設計通過優(yōu)化混凝土配合比設計，選用級配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比或摻加能減小收縮、防止開裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。

四、結(jié)語

混凝土早期裂縫產(chǎn)生的原因復雜多樣，各地的主要影響因素也不盡相同，對混凝土構(gòu)筑物的危害也輕重不同。因此，加強對混凝土早期裂縫產(chǎn)生原因分析及防治措施的研究，因地制宜，找出適合于當?shù)靥攸c和工程特點的防治措施，是減少混凝土產(chǎn)生早期裂縫的有效途徑。

作者簡介：崔發(fā)乾，男，河南省第一建筑集團有限責任公司助理工程師，項目副經(jīng)理，研究方向：項目生產(chǎn)技術施工管理；王輝，男，河南省第一建筑集團有限責任公司助理工程師，項目副經(jīng)理，研究方向：項目生產(chǎn)技術施工管理。