混凝土施工裂縫的原因與預防控制措施

劉韋巍 邢 樂

鄭州市市政工程質量監督專業站（450000）

0 概述

混凝土在現代工程建設中占有重要地位。混凝土是由水泥和水形成的水泥漿體水化硬化后的水泥石膠結砂石骨料所組成,在鋼筋混凝土結構領域，一個相當普遍的質量問題就是結構的裂縫問題，且有日趨增多的趨勢。

在橋涵工程中裂縫幾乎無所不在。盡管在施工中采取了各種減少裂縫的措施，但裂縫仍然不可避免。裂縫問題已嚴重影響到工程施工人員的正常施工,并困擾著大批工程技術人員和管理人員，是一個迫切需要解決的技術難題。

混凝土的水泥漿體在硬化過程中發生體積變化，收縮值較大，而混凝土中的砂石骨料則限制了水泥漿體的收縮，這種約束作用使混凝土內部從水化硬化開始就在水泥漿體與骨料的粘結界面上，甚至水泥石體出現了裂縫，這種在沒有外力的作用下出現的裂縫為微裂縫。當微裂縫在外力或變形作業時,微裂縫會發展成為肉眼可見的寬度在0.5 mm以上的宏觀裂縫。通常在施工中所遇見的為宏觀裂縫。鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度卻是可以控制的。

1 宏觀裂縫產生的原因

實際工程中混凝土裂縫產生的原因很多、很復雜，并非單一因素所致。一般情況下，裂縫產生主要由下列因素所致:

1）混凝土的配合比不合理及組成材料選定不當導致的裂縫。

2）施工過程中的技術措施不當或施工工藝欠妥導致的裂縫。

3）基礎不均勻沉降，模板變形引起的裂縫。

4）荷載和約束或外加變形引起的裂縫。

2 裂縫的預防和控制

2.1 優化混凝土的配合比

試驗研究與工程施工實踐證明,混凝土材料中，水泥品種、用量及用水量是影響混凝土開裂的最主要原因，因此在設計混凝土配合比時，應在滿足試配強度要求下注意以下幾點:

1）充分利用混凝土后期強度，力求減少水泥用量，以減少水泥的水化熱，降低混凝土的溫度。通過試驗研究和施工證明,水泥在水化中釋放出50.2 J/g的熱量，混凝土的水泥用量每增減10 kg/m3，其水化熱將使混凝土溫度相應升高或降低1℃。同時要嚴格控制混凝土的單位用水量在170 kg/m3以下。水灰比越小,收縮越小，水灰比控制在0.6 kg以下，在可能的情況下減小混凝土的坍落度，配制出滿足技術規范要求的抗裂性能較好的配合比。

2）優先選用低水化熱，C3A、C3S 較少，C2S、C4AF含量較少，C3ASO3比值較低，含堿量較少，粒度較粗的有利于改善混凝土抗裂性能的水泥品種。

3）依據配合比的等級，盡可能選用較大粒徑、膨脹系數較低、質地細密、吸水率較低的巖石粗骨料，級配良好的粗細骨料及較小的砂率，以減少水泥漿的用量，減少混凝土的收縮性，滿足拌合料的和易性。

4）遵循“精料供應”的原則，嚴格控制粗細骨料的含泥量。混凝土中的較大含泥量及其他雜質會明顯地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入有害膨脹物會引起混凝土的崩裂。

5）如果條件允許，優先選用粉煤灰摻合料，有利于降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的升溫，效果非常明顯。同時摻用適量減水劑及引氣劑。外加劑由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水化熱，推遲熱峰出現的時間,從而減少溫度裂縫發生的可能性。摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，減少水分蒸發，減少干燥收縮。同時摻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。

2.2 改善施工工藝

1）控制攪拌時間:混凝土拌合料攪拌時間或運輸時間過長，或摻用混合料攪拌時間過短，均會使拌合物均勻性破壞，澆筑后出現沉降裂縫。按照橋涵施工技術規范，混凝土的混和料拌合時間因混凝土的坍落度、攪拌機類別和容量不同而不同，但攪拌時間不能少于60 s。摻外加劑時時間適當延長1～2 min。

2）控制混凝土拌合料的澆筑溫度:高溫施工時，混凝土的澆筑溫度直接影響裂縫的產生。試驗證明,較低的澆筑溫度有利于提高混凝土的28 d強度，降低混凝土拌合料澆筑溫度是最有效的防止產生裂縫的措施。為了控制新拌混凝土拌合料的澆筑溫度,一方面要采取必要的措施控制原材料的溫度，主要是降低石子的溫度。另一方面縮短從拌合站出料到入模的時間及減小拌合料在運輸過程中環境的影響，以減小混凝土的升溫、坍落度及含氣量等不利影響。

3）加強振搗操作:混凝土澆筑時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分，在熱天澆筑混凝土時減少澆筑層厚度。澆筑過程中因振搗不充分或超振會產生裂縫。在混凝土澆筑中振搗時間要控制好，振動到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿。這樣可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。在一般情況下，振搗時間約為20～30 s，任何情況下不宜少于10 s。

4）加強混凝土成品養護工作:混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件，是一個十分重要和關鍵的工作。工程實踐證明，養護條件對混凝土的收縮影響很大，養護14 d的收縮比養護3 d的收縮降低約20%。混凝土澆筑后如養護不到位，會出現不同深度的表面裂縫。養護措施到位能使混凝土表面經常保持濕潤,一方面能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，另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和防止產生塑性干縮裂縫、干燥收縮裂縫、溫度收縮裂縫。所以應視澆筑構件和環境不同，根據公路橋涵施工技術規范養護的規定采取必要的養護措施。

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且有余。但由于蒸發等原因常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化，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,必須在混凝土終凝前進行早期養護、保溫養護。

5）合理掌握拆模時間:在混凝土的施工中，當澆筑完成達到一定的強度后即可拆模。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。新澆筑混凝土拆模過早，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輕型保溫材料,如泡沫海綿等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力具有顯著的效果。拆模時間應視水泥類別、結構形狀、荷載情況及環境溫度等不同而不同，在施工中應注意掌握。

2.3 減少地基不均勻沉降

地基不均勻沉降（膨脹）變形,其特征是結構要求變形，當受到約束和限制時產生內應力，應力超過混凝土的抗拉強度后產生裂縫，裂縫出現后變形得到滿足，內應力松弛。這種裂縫寬度大、內應力小，對荷載的影響小，但對耐久性損害大。因此在混凝土施工中，宜使地基盡量穩固，承載力達設計要求，使地基沉降一致。

2.4 減少外加荷載和改善約束條件

1）混凝土澆筑完后，強度未達到一定要求時，不能過早地承受施工荷載或施工擾動、支撐底模等,以免使混凝土產生不能愈合的裂縫。

2）改善約束條件的措施: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 結語

鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度卻是可以控制的，有害與無害的界限是由結構使用功能決定的，具體施工中要多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施。主要方法是通過施工、材料、配合比等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。