對混凝土裂縫控制的思考

摘要:混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發病，本文主要分析了混凝土裂縫產生的原因和施工溫度的關系，以及應采取的措施。

關鍵詞:混凝土 溫度應力 裂縫 控制

近年來，隨著建筑業的飛速發展，混凝土在建筑工程中的使用量越來越大，混凝土工程在整個單位工程中的份額也逐步增大，其重要性也日漸彰顯。而混凝土的裂縫也成為質量事故誘發的主要原因，根據權威部門的調查顯示，約有40%以上質量事故的起因是從混凝土裂縫開始的。因此控制混凝土裂縫是目前當務之急的工作，是確保建筑工程結構安全和使用功能的重要環節。

混凝土的裂縫根據其成因，大致可分為沉降裂縫和溫度裂縫。沉降裂縫完全由人為因素造成，其控制方法比較簡單，只須加強對人的因素的管理和監督，就能很好地解決裂縫問題。而溫度裂縫的生成因素比較復雜，控制溫度裂縫的難度也較大。現在我就將本人多年來對控制混凝土溫度裂縫的一些研究成果匯報如下，希望能通過拋磚引玉，得到業界人士的更大支持。

混凝土的溫度裂縫產生的主要原因是溫度和濕度的，混凝土在施工階段常受外界氣溫變化的影響。混凝內部溫度為水泥水化熱的絕熱溫度和澆筑溫度二者的疊加值，其中澆筑溫度與外界溫度有直接關系。一般而言，外界氣溫愈高， 混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，混凝土的澆筑溫度也愈高，當氣溫下降，會大大增加外層混凝土內部的溫度梯度，造成溫差和溫度應力，使大體積混凝土出現裂縫。

為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

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)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;

(4)在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫;

(5)規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;

(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保溫措施;

改善約束條件的措施是:

①合理地分縫分塊;

②避免基礎過大起伏;

③合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露;

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一組拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。

為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，其主要作用為:

(1)混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發后毛細管中產生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。

(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。

(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。

(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

(5)提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。

(6)混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

(7)摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

(8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。

(9)摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發，減少干燥收縮。

許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經濟。

實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數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的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫和保濕對防止表面早期裂縫尤其重要。

從溫度應力觀點出發，保溫應達到下述要求:

①防止混凝土內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，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。

③防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

從溫度應力觀點出發，保濕應達到下述要求:

混凝土的早期養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，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行，以期達到設計的強度和抗裂能力。

適宜的溫濕度條件是相互關聯的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。

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。但由于蒸發等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，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護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。

總之，混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施要靠我們多觀察、多比較，具體施工中出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

作者簡介:

李軍 性別:男 學歷:本科 出生年月:1970年4月

籍貫:江蘇建湖

職稱:工程師

研究方向:建筑施工技術的創新、應用和推廣

工作單位:江蘇省南通一建集團有限公司