談混凝土裂縫成因及對(duì)其原材料的有效控制

田 超

（中煤建筑安裝集團(tuán)有限公司新疆分公司 新疆 烏魯木齊 830054）

0 引言

很久之前的房屋建設(shè)中，混凝土裂縫事件不足為奇，因?yàn)樗⒉挥绊懭藗兪褂茫⑶铱捎行аa(bǔ)救。隨經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，建筑施工企業(yè)承擔(dān)著城市建設(shè)之重任，需提高施工質(zhì)量，可在引進(jìn)原材料質(zhì)量、混凝土澆筑及攪拌、外加混凝土防護(hù)等工作中嚴(yán)格進(jìn)行有效控制，必然可杜絕混凝土裂縫[1]。 但是當(dāng)今時(shí)代所產(chǎn)出的混凝土多數(shù)為商品混凝土[4]，所引進(jìn)原材料質(zhì)量，混凝土材料配合比，混凝土攪拌機(jī)澆筑技術(shù)超前提高，后期混凝土即便如何高效養(yǎng)護(hù)，其裂縫必然存在。 隨時(shí)間的遷移，這種現(xiàn)象從稀有變成普遍，從可控制直至不可控制，最終成為建筑工程技術(shù)人員想盡辦法治理的“病癥”。

1 混凝土裂縫的主要原因

1995 年Rogdla 等人勘察美國(guó)混凝土橋板而做出以下結(jié)論[2]：在混凝土硬化期產(chǎn)生的荷載、震動(dòng)不是混凝土大部分裂縫的原因，因?yàn)闃虬迕娴牟馁|(zhì)是采用高強(qiáng)混凝土，具有高彈模，有足夠的適應(yīng)能力，溫度變化和干縮量都不成導(dǎo)致裂縫的原因。當(dāng)前水泥特征為高細(xì)度并且堿和C3S 占其所有材料比重大，因?yàn)槭菍?dǎo)致裂縫的原因。 由此可見(jiàn)導(dǎo)致混凝土裂縫的主因素在于混凝土的收縮[3]。

2 導(dǎo)致混凝土收縮的原因

2.1 水泥性能的影響

混凝土材料基本由水泥、砂、石頭和水混合組成。通常施工中為提高混凝土的性能會(huì)適當(dāng)添加外加劑和摻合料。混凝土通常使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。 根據(jù)實(shí)際需求還可采用快硬硅酸鹽水泥或其他水泥。但水泥性能標(biāo)準(zhǔn)要和國(guó)家規(guī)定相符合。前期認(rèn)為導(dǎo)致混凝土裂縫的主要原因不是水泥品種。 經(jīng)新研究指示，導(dǎo)致混凝土收縮度加大的主要因素是水泥抗裂性能差。 施工中為了追求高強(qiáng)度和早強(qiáng)，水泥中堿成分及C3S 成分越來(lái)越高，水泥細(xì)度變細(xì)，最終導(dǎo)致水泥抗裂性能降低。

2.2 外加劑性能的影響

高效減水劑是混凝土組成材料之一，其性能與混凝土收縮性能有直接關(guān)系。 《混凝土外加劑)GB8078-1997 條文規(guī)定高效減水劑的正常收縮率≤135%。 即同混凝土稠度下，添加高效減水劑混凝土的收縮比不加的收縮大35%。普通高校減水劑收縮值范圍在115%-135%。這些可以說(shuō)明泵送混凝土比非泵送混凝土及其它混凝土易裂縫的原因。

2.3 混凝土硬化前、后的收縮

以前往往重視混凝土硬化后期的收縮而忽視前期的收縮，因條件限制缺乏研究和相關(guān)人員的重視。 然后，現(xiàn)經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明在混凝土硬化后期收縮率相較前期收縮率小十至三十倍。

在特定溫度和適度的實(shí)驗(yàn)室中，觀察混凝土在硬化前期是可流動(dòng)的。其收縮不是導(dǎo)致混凝土開(kāi)縫因素，反而會(huì)被混凝土流動(dòng)所彌補(bǔ)。但在溫度及濕度不穩(wěn)定的室外情況卻截然相反，混凝土被澆灌后，模板和鋼筋等因素限制其變形[5]。 當(dāng)澆筑樓板混凝土?xí)r遇到干燥、大風(fēng)、高溫等天氣，那么混凝土表面因天氣影響加速硬化，表面硬化導(dǎo)致自身不能良好的流動(dòng)，但里層卻沒(méi)有真正硬化。 硬殼和內(nèi)部未硬化部分之間形成硬化梯度層，它阻礙了混凝土的變形，后期內(nèi)部混凝土的變形過(guò)程中帶動(dòng)表面硬化部分的變形，隨后表層慢慢裂開(kāi)，最終導(dǎo)致混凝土裂縫。 即使后期采取各種拍、壓、抹技術(shù)補(bǔ)救，但隨時(shí)間推移樓板表面裂縫數(shù)量和寬度會(huì)更多更寬。因此可以看出混凝土的裂縫多數(shù)在其未硬化前期。 只是表面細(xì)小的裂縫沒(méi)有及時(shí)察覺(jué)和重視。 小裂縫在混凝土收縮時(shí)，其尖端處應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫蔓延。

3 對(duì)材料的有效控制

俗話說(shuō)治病需根治，混凝土裂縫也需找出“病”的根本，并有效進(jìn)行控制。原材料作為混凝土形成的源頭，需精心搭配混凝土配合比，做到混凝土“百病不侵”的目的。對(duì)混凝土原材料成分控制。（1）作為混凝土的主膠凝料的水泥，其為混凝土提供強(qiáng)度，選材時(shí)水泥的品種和細(xì)度等都是影響混凝土性能的因素。 水泥中含有的C3A、C3S 含量和水泥細(xì)度成正比，和水泥抗裂成反比。（2）單方用水量的多少可得知水對(duì)混凝土收縮的影響度。通常，單方用水量和混凝土干燥收縮成正比。如果單方水灰比小于0.35 時(shí)， 混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔不可貫通導(dǎo)致水分難以融入其中，混凝土自身收縮效應(yīng)加強(qiáng)，不利于其抗裂性能的形成。 （3）混凝土成分起骨架作用的粗、細(xì)骨料對(duì)凝膠料的收縮有抵抗作用。 集料的級(jí)配與混凝土骨架穩(wěn)定指數(shù)、抵抗變形能力、單方水和水泥用量成正比。 除此之外，泥塊吸水膨脹與失水收縮作用，泥量、泥塊含量和混凝土收縮利成正比。 混凝土成分添加碎石和卵石對(duì)其收縮更有利。（4）粉煤灰的活性好、堆積密度小，并且其水化熱比水泥低，作為混凝土組合成分有著改善其工作性、節(jié)約成本等作用。 添加粉煤灰可替換部分水泥，一方面減少水泥用量，另一方面有利于混凝土的收縮。 （5）商品混凝土使用外加劑已是普遍現(xiàn)象，市場(chǎng)中使用最多的外加劑是具有高效減水作用的。 混凝土使用高效減水外加劑后，其水灰比和混凝土孔結(jié)構(gòu)得到良好改善[6]。即減少泌水又確保混凝土定時(shí)內(nèi)的流動(dòng)性。有利于混凝土抗裂。 外加劑對(duì)混凝土收縮作用效果不一樣，建筑施工中需則取收縮率低的混凝土外加劑。 （6）水化產(chǎn)生膨脹作用的膨脹劑可較好改善混凝土應(yīng)力性能，即提高其抗拉強(qiáng)度。有利于防止裂縫。膨脹劑使用效果好壞與混凝土早期養(yǎng)護(hù)有直接性關(guān)系。 （7）纖維在混凝土中有加筋作用，大數(shù)量均勻分布在混凝土中，纖維和水泥基料緊密相聯(lián)形成其內(nèi)部支撐體系[7]，有效阻止細(xì)孔及龜裂現(xiàn)象，提高混凝土抗裂能力。事物有利有弊，纖維價(jià)格昂貴并造成單方用水量增加，實(shí)際施工難以有效控制。

總而言之，混凝土裂縫的有效控制是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，必須經(jīng)過(guò)科學(xué)依據(jù)對(duì)其成因精心研究證明。 隨混凝土裂縫成因深入探究、建筑技術(shù)水平提高， 堅(jiān)信未來(lái)建筑施工中混凝土裂縫問(wèn)題不再成為焦點(diǎn),得到圓滿解決。

［1］崔玲翠.淺談混凝土裂縫的成因與控制措施[J].山西建筑,2006,32(12):121-122.

［2］張勝偉.淺析混凝土裂縫的成因與分類[J].山西建筑,2006,32(12):135,136.

［3］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

［4］高天清.北京城市軌道交通預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的裂縫控制[J].商品混凝土,2004,1(1).

［5］何丹,韓立林,游寶坤,邱則有.超長(zhǎng)大面積現(xiàn)澆混凝土空心樓板的裂縫[J].建筑技術(shù),2002,33(4).

［6］馮麗,顧渭建.高層建筑超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)裂縫控制的建筑與結(jié)構(gòu)技術(shù)[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2002,35(2).

［7］李東,連之偉.現(xiàn)澆混凝土樓板設(shè)計(jì)施工過(guò)程中的裂縫控制[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,39(5).