淺談現澆混凝土裂縫的產生與控制

摘 要:文章分析現澆混凝土裂縫產生的原因，提出施工中如何采取措施減少混凝土水化熱的影響，達到預防現澆混凝土裂縫的產生。

關鍵詞:現澆混凝土裂縫水化熱外加劑

中圖分類號:TU71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0029-01

1前言

隨著現澆混凝土在建筑工程中的廣泛使用，但現澆混凝土產生的裂縫也應引起足夠的重視。大多學者對外界荷載引起的開裂問題研究得較多。但對溫度荷載引起的裂縫尚無最權威的分析解釋和消除的辦法。

2現澆混凝土裂縫的成因與控制

現澆混凝土裂縫產生的原因因材料性質與組成比較復雜，裂縫產生的原因也不盡一致，處理方法也無統一的規則可套用。只能在施工中采取一些措施進行預防或控制。

2.1 溫度裂縫

2.1.1 水泥放熱

水泥水化是一個放熱的化學反應過程，其間釋放一定熱量稱之為水化熱。大部分水泥水化熱在3d內釋放出來。混凝土是熱的不良導體，產生的大量水化熱不容易散發，內部溫度不斷上升，而混凝土表面散熱快，使混凝土內外截面產生溫度梯度，特別是晝夜溫差大時，內外溫度差別更大，內部混凝土熱脹變形產生壓力，外部混凝土冷縮變形產生拉力，由于此時混凝土拉抗強度較低，當混凝土內部拉應力超過其抗拉強度時，混凝土便產生裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現在混凝土澆筑后的3～5d，初期出現的裂縫很細，隨著時間的發展而擴大，甚至達到貫穿的情況。

2.1.2溫度裂縫的控制措施

混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關。混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內部溫度越高，形成溫度應力越大，產生裂縫的可能性越大。

混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對裂縫的產生有著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高;如果外界溫度降低則又會增加混凝土的內外溫度梯度。外界溫度下降過快，會造成很大的溫度應力，極易引發混凝土的開裂。因此防止混凝土出現裂縫的措施就是控制混凝土內部和表面的溫度差，降低溫度梯度。措施為:①選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，②在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。③可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。另一方面，應當嚴格控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。對于出機溫度和澆筑溫度的控制，可以采取下面的辦法:

(A)降低原料溫度。每1m3混凝土中集料所占重量最大，最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。

(B)在攪拌混凝土時加冰塊冷卻或用地下水進行攪拌。

(C)生產砼時避開當天高溫時段。

(D)對攪拌運輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。

2.2 干縮裂縫。

2.2.1干縮裂縫產生的原因

混凝土的干燥收縮主要是由于水泥石干燥收縮造成的。混凝土的水分蒸發、干燥過程是由外向內、由表及里，逐漸發展的。由于混凝土蒸發干燥非常緩慢，裂縫多數持續時間較長，而且裂縫發生在表層很淺的部位，裂縫細微，有時呈平行線狀或網狀。由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發展成為更嚴重的裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。

2.2.2干縮裂縫的控制措施

(A)合理選擇水泥品種。水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同品種水泥混凝土的干燥收縮程度不同，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。在商品混凝土中適量增加粉煤粉或礦石粉料。

(B)控制水泥用量。混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量。

(C)用水量的把握。

(D)最佳砂率的確定。

(E)化學外加劑的選用。

(F)正確選擇養護時間和方法。

2.3 收縮裂縫

2.3.1收縮裂縫產生的原因

裂縫產生的原因主要是混凝土流動性不足以及振搗不均勻，在凝結硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3h出現，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。

2.3.2收縮裂縫的控制措施

(A)控制混凝土單位用水量和水灰比，在滿足澆筑要求時，盡可能地減小坍落度;

(B)摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷;

(C)商品混凝土車運時間長，應不停地轉動商品混凝土，防止離析;

(D)混凝土應振搗密實，在變截面處宜分層澆筑、振搗;

(E)澆筑后應采取措施覆蓋和及時養護。

3現澆混凝土裂縫的防治及處理措施

3.1 裂縫的防治

設計合理的結構形式，減少工程數量，降低水化熱。

充分利用混凝土在基坑有側限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下成一定的預壓力，補償混凝土內部溫度、收縮產生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產生。

由于邊界存在約束才會產生溫度應力，采用改善邊界約束的構造設計。

在設計構造方面還應重視合理配筋對混凝土結構抗裂的有益作用。可采取增配構造鋼筋，在混凝土表面增設金屬擴張網等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

對大體積混凝土可在內部增加冷卻系統，以降低混凝土內部水化熱所產生的溫升。

3.2 處理措施

混凝土的裂縫按發展程度可分為3種:表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因其對結構力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風鎬、風鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設I～2層的鋼筋后再繼續澆筑新混凝土。對比較嚴重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度在5mm以上時，對于裂縫寬度小于0.5mm時應采取化學灌漿。化學灌漿材料一般使用環氧、甲凝或丙凝漿液。