淺談混凝土裂縫的產生原因及預防措施

劉貽勇

混凝土是由水泥、水、粗細骨料按一定的比例配合拌制而成的混合料,是廣泛應用于土木建筑工程中的主要建筑材料。由于混凝土澆筑、養護、內外不均勻收縮及地基不均勻沉降等原因,使混凝土在28 d養護期滿后產生形式多樣的裂縫,比如有干縮裂縫、溫度裂縫、不均勻沉降裂縫等。由于裂縫的擴展通常會使混凝土內部的受力鋼筋、預埋件等材料產生腐蝕,降低構件的承載力、整體性、耐久性及防水、抗滲能力。因此,在工程建設過程當中,應根據裂縫性質、大小、結構受力情況和使用要求,及時做好預防工作,盡可能避免裂縫的存在和擴展。

1 混凝土裂縫的產生原因

混凝土由骨料、水泥石以及存留其中的氣體和水組成,是一種非勻質脆性材料。混凝土裂縫產生的原因很多,在土木建筑工程中最常見的有以下幾種。

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫的特征是表面開裂,寬度多在0.05 mm～0.2 mm之間。其走向縱橫交錯,沒有一定規律性,呈龜紋狀。這類裂縫一般在混凝土經過一段時間的露天養護后,出現在混凝土的表面或側面,并隨著溫度和濕度的變化逐漸發展。

干縮裂縫產生的原因主要是:1)混凝土在澆筑后直至硬化前,會因為粒子沉降、氣泡上浮、水分蒸發的物理作用而發生塑性沉降收縮,導致混凝土產生干縮裂縫;2)由于混凝土成型后養護不當,表面水分散失過快,造成混凝土內外的不均勻收縮,引起混凝土產生干縮裂縫;3)由于混凝土體積收縮受到地基或墊層的約束,而出現干縮裂縫;4)由于混凝土內外材質不均勻和采用含泥量大的粉細砂配制混凝土,或是商品混凝土中加入過量粉煤灰、礦粉、高效緩凝減水劑等其他摻合料,都容易出現干縮裂縫。

1.2 溫度裂縫

溫度裂縫多發生在施工期間,裂縫的寬度受溫度影響較大,冬季較寬,夏季較窄,寬度一般在0.5 mm以下。這類裂縫可能出現表層、深層或貫穿裂縫,表層裂縫的走向沒有一定的規律性,深層或貫穿裂縫走向一般與主筋方向平行,對結構、構件的安全影響非常嚴重。

溫度裂縫產生的原因主要是:溫度裂縫是由混凝土內部和表面溫度相差較大而引起的。1)混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力,此外,混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮,因為受到約束力的限制,在內部產生了溫度應力。由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫;2)由于結構降溫過快,內外溫差過大,受到外界的約束而出現深層或貫穿裂縫;3)采用蒸汽養護的預制構件,混凝土降溫控制不嚴格,降溫過快,使混凝土表面劇烈降溫,而受到肋部或胎模的約束,導致構件表面或肋部出現溫度裂縫。

1.3 不均勻沉降裂縫

不均勻沉降裂縫大多數屬于貫穿性的,其走向一般與地面成45°～90°方向發展,裂縫的寬度與荷載的大小有較大的關系,而且與不均勻沉降值成比例。

不均勻沉降裂縫產生的原因主要是:1)由于結構和構件下面的地基未經夯實和未進行必要的加固處理,導致產生不均勻沉降裂縫;2)由于混凝土澆筑后,結構和構件下面的地基受到破壞,產生不均勻沉降,導致裂縫出現;3)由于模板、支撐沒有固定牢固以及過早拆模,或拆模時混凝土受到較大的外力撞擊等,導致產生不均勻沉降裂縫。

2 混凝土裂縫的預防措施

根據上述混凝土裂縫的特征及產生原因,土木建筑工程中所出現的混凝土裂縫形式多樣,裂縫的存在、深進、擴展對混凝土結構、構件的危害性極大。因此,在混凝土施工前應制定相應可行的預防措施,并按照措施嚴格控制、管理,確保工程建設質量。

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫在干熱、大風天氣的時候比較容易發生,其預防措施主要有:1)選用干縮性小、早期強度高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥拌制混凝土;2)嚴格控制混凝土水灰比,添加適量高效減水劑,減少用水量;3)澆筑混凝土之前必須充分濕潤基層和模板;4)在混凝土初凝之前進行混凝土表面二次抹壓,盡可能消除混凝土表面干縮裂縫,增加混凝土內部的壓實度;5)及時做好養護工作,避免高溫或大風導致水分的過量快速蒸發;6)設置合理的收縮縫。

2.2 溫度裂縫

溫度裂縫的預防措施主要有:1)合理選擇混凝土的原材料和配合比,采用級配良好的石子和中、低熱水泥拌制混凝土,砂、石的含泥量控制在規定范圍內,在混凝土中摻入適量的高效緩凝減水劑及粉煤灰,以至降低水泥用量,減少水化熱量;2)對細長結構、構件適當設置施工縫和后澆帶,以減少約束應力;對大體積結構采用分層、分塊澆筑,以利于水化熱的散發并減少約束作用;3)降低原材料進入攪拌機的溫度,如夏季在水箱內加冰塊,降低水溫;砂、石遮陽防曬,并灑冷水降溫;散裝水泥提前儲備,避免新出廠水泥溫度過高;4)夏季,混凝土運輸車加保溫套或對罐體噴淋冷水降溫,混凝土泵送管道遮陽防曬;冬季,應適當延長保溫和脫模時間,使混凝土緩慢降溫,防止溫差過大;5)混凝土澆筑作業面遮陽,減少混凝土冷量損失;6)混凝土澆筑后,表面及時用塑料膜、草袋等覆蓋,并定期灑水養護,深基礎可采取灌水養護,以提高混凝土的抗拉強度。

2.3 不均勻沉降裂縫

不均勻沉降裂縫的預防措施主要有:1)在進行建筑設計之前,應對工程地質進行詳細勘察,查明地基土質情況、分布范圍、承載力大小、地下水位等地質條件,對達不到設計要求的基土采取分層夯實、加固或換填等方法進行處理;2)避免基底被水浸泡和被外力擾動;3)充分保證模板的剛度和穩定性,支撐的間距嚴格按規范要求布置,支撐的持力層應達到足夠的強度、剛度,并固定牢靠;4)準確掌握混凝土結構的拆模時間和拆模順序。

3 結語

在土木建筑工程混凝土施工過程中,只要我們采用合理的設計措施,正確選擇合格的原材料,采用科學的施工措施,結合多種預防措施,嚴格施工管理,就可以減少混凝土裂縫的產生,抑制裂縫的擴展,保證工程質量,避免由混凝土裂縫導致質量事故和安全事故的發生。

[1] 尹 平.混凝土裂縫產生原因及預防處理措施[J].山西建筑,2008,34(10):159-160.