水工水泥混凝土面層開裂控制

摘要：我國是水泥生產(chǎn)大國，水泥混凝土作為一種結(jié)構(gòu)材料，在我國工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。水泥混凝土結(jié)構(gòu)物的開裂會帶來一系列麻煩的工程難題，細(xì)微的疏忽就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物本身的耐久性甚至結(jié)構(gòu)安全，故混凝土的開裂問題一直以來都是廣大工程技術(shù)人員的心病。文章通過對混凝土裂縫產(chǎn)生原因的分析，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗與國內(nèi)外最新研究成果，提出了解決混凝土開裂的多種有效措施供，以廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；面層；裂縫；控制

中圖分類號：U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0126-02

混凝土構(gòu)建不可避免的出現(xiàn)不同程度的裂縫，對于建筑外表會產(chǎn)生一定的影響，同時也會影響到建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性，個別情況下還可能對建筑結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成威脅。混凝土是一種各向異性的非均勻脆性材料，混凝土的開裂主要是由于混凝土中拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，或由于拉伸應(yīng)變達(dá)到或超過混凝土的極限拉伸值而引起的。本文就裂縫產(chǎn)生的原因?qū)ΠY下藥，提出混凝土抗裂的有效措施。

1 裂縫產(chǎn)生的主要原因及裂縫的形式

建筑結(jié)構(gòu)在施工以及使用過程中，會受到外界各種荷載的影響，主要包括了外荷載和變形荷載，外荷載主要包括了永久荷載、活荷載等外界施加給建筑的荷載，變形荷載主要因為環(huán)境溫度、混凝土收縮以及地基不均勻沉降所引起的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載。這兩種荷載是造成混凝土裂縫的主要原因。根據(jù)工程統(tǒng)計分析得出，約85%的裂縫是變形荷載所造成的，15%裂縫是外部荷載引起的。

2 抗裂措施

①加強(qiáng)基礎(chǔ)施工。加強(qiáng)基礎(chǔ)施工質(zhì)量，控制基礎(chǔ)的不均勻沉降，避免混凝土開裂和底層混凝土反射裂紋。樁基與削坡挖泥施工應(yīng)按照勘察文件設(shè)計、設(shè)計文件要求與規(guī)范規(guī)定施工，遇到特殊地質(zhì)應(yīng)及時報告處理，避免碼頭施工完成后因不均勻沉降或者樁基水平以為導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)破壞即混凝土構(gòu)件開裂。碼頭面層施工中，梁槽板縫應(yīng)在面層施工前做好隱蔽驗收并澆筑至預(yù)制構(gòu)件平齊，這將有效的避免因底層的不均在面層中產(chǎn)生的反射裂紋。預(yù)制構(gòu)件安裝需座漿飽滿，擺放穩(wěn)固，以免因下層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致面層開裂損壞。

②合理選擇集料與水泥等混凝土材料控制裂紋的產(chǎn)生。混凝土澆注后內(nèi)部溫度會升高，這主要與水泥用量以及所用水泥水化熱有關(guān)，所以為有效控制混凝土內(nèi)部溫度，就要求我們在保證混凝土各項技術(shù)指標(biāo)的同時，盡量減少水泥用量，并選用水化熱較小的水泥。為減少水泥用量，通常情況下我們可以再混凝土中摻入減水劑，為減小水化熱，可以選用水化熱較小的水泥，如粉煤灰水泥。

混凝土的骨料優(yōu)先選用線膨脹系數(shù)、彈性模量較小的骨料，骨料集配宜為三級。工程實踐證明，采用多棱角的石灰?guī)r碎石及人工砂作混凝土骨料對混凝土的抗裂性能的加強(qiáng)效果明顯。

③在混凝土中摻入纖維控制裂紋。在混凝土中摻入聚丙烯纖維后，水泥將作為砂、石等骨料的膠凝材料，同時握裹了大量的微細(xì)纖維。這些均勻分散的纖維互相搭連成為亂向分布的網(wǎng)狀撐托系統(tǒng)，起承托骨料的作用 ，從而有效減少骨料的離析，減少泌水，提高粘聚性和保水性，減少了沉降收縮。在混凝土硬化過程中，由于每立方米混凝土中摻入含有高達(dá)1.35億根的聚丙烯纖維后，這些纖維起著微細(xì)配筋的作用，有效的消耗了能量。可以抑制混凝土的開裂過程，提高混凝土的韌性，也在一定程度上提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度，凝結(jié)后的微裂縫即使在內(nèi)部或外部的應(yīng)力作用下，它的擴(kuò)展也必然受到纖維在基體內(nèi)部已構(gòu)成的致密網(wǎng)狀系統(tǒng)的重重阻擋，難以擴(kuò)展成裂縫，從而有效達(dá)到防裂的目的。

從表1可以看出，大摻量粉煤灰混凝土以60 d齡期作為強(qiáng)度設(shè)計考核指標(biāo)是確實可行的。摻加粉煤灰使得早期混凝土的抗拉強(qiáng)度有所降低，但實驗表明早期彈性模量的降低幅度更大，并考慮到早期因為抗壓強(qiáng)度低、徐變作用下的應(yīng)力松弛能力較高，這對于抵抗早期各種收縮變形、抑制裂縫生成有利。

⑤在混凝土中摻入膨脹劑、減水劑等外加劑控制裂紋。使用微膨脹水泥或者在混凝土中摻入適量膨脹劑，能讓混凝土成型后成為以壓應(yīng)力為主的受力系統(tǒng)，能消減溫差、收縮引起的拉應(yīng)力。混凝土抗壓強(qiáng)度較好而抗拉強(qiáng)度很低易于開裂，這種整體受力系統(tǒng)的改變對混凝土的抗裂是很有利的。在混凝土中加入減水劑是為了減少水用量，達(dá)到降低混凝土水化熱進(jìn)而縮小溫差梯度從而達(dá)到抗裂目的的。大量工程實踐證明，膨脹劑和減水劑等外加劑的摻入，對混凝土早期抗裂性能的加強(qiáng)效果顯著。

⑥合理選擇混凝土澆筑時間控制混凝土開裂。控制混凝土成型時的溫度，盡量選擇低溫施工。低溫環(huán)境能減少混凝土澆筑后表面水分蒸發(fā)導(dǎo)致的降溫，減少混凝土內(nèi)外溫差；混凝土低溫成型，溫度上升后結(jié)構(gòu)是受壓應(yīng)力，比高溫成型低溫受拉應(yīng)力安全，更有利于防止裂縫的產(chǎn)生。水泥、集料應(yīng)遮陽降溫后使用，拌合用水盡量選擇低溫水。混凝土成型時的溫度可由混凝土拌合物的溫度、混凝土拌合物的出機(jī)溫度及混凝土拌合物運(yùn)輸及澆筑時的溫度增量等計算確定。

⑦加強(qiáng)質(zhì)量控制，提高混凝土均勻性、多次抹面收光控制表觀裂紋的產(chǎn)生。從混凝土的拌和到現(xiàn)場施工攤鋪，應(yīng)采取措施保證混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性，結(jié)構(gòu)的不均勻會在外界環(huán)境產(chǎn)生變化時會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力集中使混凝土破壞開裂的風(fēng)險大增。多年工程實踐表明，面層混凝土攤鋪找平后，等到混凝土開始凝固，水分揮發(fā)一部分后，先用機(jī)械抹面壓光2～3遍，再由人工采用鐵抹收面2～3遍，能有效的抑制混凝土表明空洞和龜裂。

⑧及時劃塊切縫控制裂紋的產(chǎn)生。混凝土面層宜采取跳倉澆筑法，條件合適的情況下，也可以整體澆筑，分塊切縫的施工方法，注意縱向分塊長度應(yīng)在15 m以內(nèi)，在混凝土強(qiáng)度形成后應(yīng)及時安排切縫作業(yè)，以免局部應(yīng)力集中致使面層產(chǎn)生開裂，并不利于與下層結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。

⑨在混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未達(dá)到許可時，嚴(yán)格控制外加荷載控制裂紋產(chǎn)生。在施工現(xiàn)場最為常見的是行人荷載，車輛荷載，施工機(jī)具與材料堆放，附近沖擊成孔類工程鉆機(jī)，附近錘擊沉樁等。

⑩控制溫差并及時采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施。在混凝土早期溫升應(yīng)采取有效散熱措施，在混凝土降溫階段應(yīng)采取合適的保溫措施，控制混凝土內(nèi)外溫差，防止混凝土開裂。混凝土表面實行保溫潮濕養(yǎng)護(hù)，使其保持一定溫度，或加熱養(yǎng)護(hù)，是防止混凝土內(nèi)部和外表面產(chǎn)生過大的溫差而引起表面裂縫的有效措施。應(yīng)特別注意潤濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間宜長不宜短，可參見相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。熱天可以采用流水養(yǎng)護(hù)，在不凍地區(qū)，冷天可采用滯水養(yǎng)護(hù)。應(yīng)根據(jù)氣候條件采取保溫保濕或降溫措施，減少混凝土內(nèi)外溫差梯度，一般情況溫差不宜超過25℃。通常可采取土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)（特別的高溫或者低溫環(huán)境除外），養(yǎng)護(hù)應(yīng)在混凝土澆筑后及時跟上。

3 結(jié) 語

為了提高工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)量于耐久性，作為工程建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)材料——混凝土的抗裂性能研究不管在過去、現(xiàn)在以至將來的很長一段時間都是一個很有經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義的重要課題。本文所列抗裂措施為目前工程建設(shè)中簡便易行且行之有效的幾種方法，但愿能為廣大同行解決一些實際問題，筆者也將繼續(xù)和大家一道，探索更為科學(xué)便利有效的施工方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高壯，白陽.大體積混凝土抗裂施工技術(shù)解析[J].建筑與預(yù)算，2008，(3).

[2] JTJ268-96，水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范[S].

[3] 于暉.合成纖維混凝士抗裂性能分析[J].安徽建筑，2007，(2).