淺談混凝土施工的裂縫與預防措施

【摘要】工程質(zhì)量是決定工程建設成敗的關鍵，質(zhì)量的優(yōu)劣對工程建成后的使用有直接影響，控制工程建設質(zhì)量是參建各方工作的重點及共同的職責。近幾年來，我國基礎建設迅速發(fā)展，各地興建了大量的混凝土建筑，但混凝土裂縫現(xiàn)象極為普遍，裂縫的存在不僅影響到砼結構強度、整體性和耐久性，甚至引起嚴重滲漏，影響并縮短建筑物的使用壽命，成為影響建筑物的正常使用和結構安全的主要因素之一，如何預防、控制砼裂縫，是現(xiàn)代建筑工程施工中普遍關注的問題。

【關鍵詞】施工；裂縫；溫度；應力；措施

1.緒論

（1）隨著混凝土商品化及泵送混凝土技術的大量推廣，水泥混凝土施工在現(xiàn)代工程建設中占有很重要的地位，而在今天，建筑工程施工中混凝土的裂縫較為普遍，盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。

（2）混凝土是一種由骨料、水泥、水及其他外加劑混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，由于這些初始缺陷的存在使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷的擴展和連通，最終形成肉眼可見的宏觀裂縫，也就是混凝土工程中常說的裂縫。此種裂縫對結構影響很大，應盡量避免出現(xiàn)。為控制砼產(chǎn)生裂縫，尤其是宏觀裂縫，有必要找出裂縫的原因，采取有效的措施，避免裂縫的發(fā)生。

2.溫度裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，突發(fā)性的外力，溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降，養(yǎng)護環(huán)境不當和化學作用引起的裂縫等。施工中遇到的主要是溫度裂縫，因此本文簡要闡述施工中混凝土溫度裂縫的成因和預防措施做一探討。在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。

2.1裂縫的成因。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內(nèi)出現(xiàn)了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結構裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗?jié)B能力等。

2.2混凝土溫度應力的分析。根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下三個階段：

2.2.1早期。自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應力。

2.2.2中期。自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

2.2.3晚期。混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。

2.3溫度應力分類：

2.3.1自生應力。邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。例如，橋梁墩身，結構尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應力，在中間出現(xiàn)壓應力。

2.3.2約束應力。結構的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。

3.混凝土裂縫預防措施

3.1減輕溫度應力。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。

3.1.1控制溫度的措施如下：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；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；熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；規(guī)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(fā)生急劇的溫度梯度；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(jié)采取保溫措施；

3.1.2改善約束條件的措施是：合理地分縫分塊；避免基礎過大起伏；合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；

3.2正確使用外加劑。

（1）為保證混凝土工程質(zhì)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。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。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(fā)，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，比單純的靠改善外部條件，會更加簡捷、經(jīng)濟。

（2）例如使用減水防裂劑，總結其主要作用為：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%。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。提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)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。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。

3.3養(yǎng)護。

（1）養(yǎng)護不好不僅對混凝土強度影響很大，還極易產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護的方法很多，不管采用哪種方法，能使混凝土保持濕養(yǎng)，散發(fā)水分越慢越好。采用塑料薄膜進行封閉式的養(yǎng)護方法較為理想，即簡單、養(yǎng)護效果好，并能充分利用施工余水進行養(yǎng)護。采用塑料薄膜進行封閉式養(yǎng)護法，由于塑料透水率很低，又能保溫，不僅充分利用了施工余水進行養(yǎng)護，而且對減少收縮裂縫起著重要作用。

（2）混凝土的早期養(yǎng)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度、濕度變形的影響，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。

3.4施工方法。對軟硬地基，應采取必要的防沉降措施，以避免出現(xiàn)沉降裂縫。防止沉降裂縫，施工前應進行必要的夯實和加固；保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻；防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡；模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。冬季施工注意防凍，基礎部分要及時回填、保溫，防止凍脹裂縫。拆模時防止受到劇烈沖擊、振動，鋼模采用有效的隔離劑。

3.5其它預防措施。

（1）合理確定混凝土配合比，混凝土配合比對干縮率影響很大，單位用水量、水泥用量和含砂率越大，混凝土干縮率也越大。選定骨料最佳級配方案，減少空隙率，使混凝土獲得最密實的體積。依靠混凝土本身的密實性達到提高混凝土的抗拉強度、減小收縮裂縫的目的。改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)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(fā)生為主。

（2）混凝土的振搗：實行快插慢拔、分層振搗的振搗方法。振搗上一層時插入下一層混凝土5cm以消除兩層間的接縫。通過二次振搗可以使混凝土更加密實，對提高混凝土的抗拉能力很有力。

4.結論

混凝土施工的裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現(xiàn)象，由于它的出現(xiàn)會降低建筑物的抗?jié)B能力和承載能力，影響到砼結構強度及砼結構的整體性和耐久性，甚至引起嚴重滲漏，影響并縮短建筑物的使用壽命，因此對混凝土的各類裂縫要區(qū)別對待、認真研究，并在施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現(xiàn)和擴大，保證建筑物和結構安全、穩(wěn)定地使用。溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著、不容忽視的影響，施工過程中主要預防溫度裂縫，在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義，還應對施工進行嚴密的組織，嚴格管理，以保證工程質(zhì)量。具體施工管理中我們要多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結，采取多種處理辦法和預防措施。