商品混凝土裂縫的成因及預防措施

鄭云生 陳玉 李青

(北京建筑材料科學研究總院有限公司 固廢資源化利用與節能建材國家重點實驗室，北京 100041)

0 引言

商品混凝土，也叫預拌混凝土，簡稱為“商混凝土”，是由水泥、骨料、水及根據需要摻入的外加劑、摻合料等組分按照一定的比例，在混凝土攪拌站經計量、攪拌后采用運輸車，在規定時間內運送到使用地點的混凝土拌合物。與現場攪拌混凝土相比，商品混凝土具有質量穩定性好，節省原材料，環保程度高，施工進度快等優點。

目前發達國家商品混凝土的產量已經占全部混凝土產量的80%以上。我國在十八大報告中提出要堅持走中國特色的城鎮化道路，專家預計，到2020年，中國城鎮化率將超過60%。隨著各地基礎設施和商品住宅建設如火如荼的進行，必將迎來商品混凝土發展的新時期。然而，由于商品混凝土中原材料的性質、配合比、養護條件、構件形狀和尺寸、配筋率等影響因素，再加上各種外加劑的使用，使得商品混凝土容易出現收縮，繼而產生裂縫。混凝土裂縫不僅影響到表面美觀，而且還會使混凝土更容易受到外部環境的侵蝕，影響其耐久性。分析混凝土裂縫出現的機理，并使用一些方法來預防裂縫的出現，是迫切需要解決的問題。

1 常見商品混凝土裂縫類型及成因

混凝土在澆筑成型以后，其表面與內部會存在許多裂縫。這些裂縫的成因是多方面的，除外力因素外，混凝土結構內外溫差、干燥收縮會造成裂縫，其他諸如混凝土堿—骨料反應、化學侵蝕、凍融破壞、鋼筋銹蝕等均能使混凝土產生裂縫。

1.1 結構性裂縫

結構性裂縫主要是由于混凝土結構上部荷載引起的，表明混凝土承載力不足或存在較大問題。直接影響構件的承載力和結構安全。主要原因有以下幾種情形:結構設計有差錯，構造不合理，配筋量不足;改變房屋用途，加大了使用荷載，從而使構件受到破壞，引起裂縫。

1.2 沉降裂縫

沉降裂縫的成因主要是由于混凝土結構地基土質不均勻、浸水或回填土沒夯實、凍土化凍而造成的不均勻沉降所致。沉降大的部位與沉降小的部位發生相對位移，在混凝土結構中產生剪力和拉力，當這種附加內力超過混凝土本身的抗拉抗剪強度時，就會產生裂縫，且這些裂縫會隨地基的不均勻沉降的增大而增大，甚至會形成錯位。裂縫一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發展。地基變形穩定之后，沉降裂縫也趨于穩定。

1.3 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在混凝土澆筑初期出現(一般在澆筑后4h左右)。由于地基、模板、骨料的吸水或因高溫、大風使混凝土表面水分丟失過快等原因，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，同時這種收縮又受到骨料、鋼筋等約束而引起應力，此時混凝土本身的強度很低，故混凝土在這種塑性收縮作用下會產生裂縫。裂縫多呈中間寬，兩端細且長短不一，互不連貫狀態。

1.4 干縮裂縫

干縮裂縫多出現在混凝土澆筑后的養護期。由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同:混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。

1.5 溫差裂縫

引起溫差裂縫的原因主要有內部水化熱與外部環境影響。

混凝土內部由于水泥水化熱的積蓄，造成與表面的溫差過高，產生不均勻膨脹從而導致混凝土開裂。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就造成較大的內外溫差，由于內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工的中后期。外部環境原因主要是氣候突變、冰雪作用引起的。當混凝土受到寒潮的襲擊時，會導致表面溫度急劇下降，從而產生收縮，表面收縮的混凝土受內部的約束，會產生很大的拉應力而產生裂縫。這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。溫差裂縫有表層、深層和貫穿縫。表層裂縫走向無一定規律，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。深層和貫穿裂縫一般與短邊平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現，中間較密。裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。

1.6 化學裂縫

引起這類裂縫的原因較多，如水泥安定性不好、堿—骨料反應、鋼筋銹蝕、各種介質對混凝土的有害侵蝕等均可導致混凝土的開裂。

1.7 施工裂縫

引起此類裂縫的原因主要是在混凝土尚未達到足夠強度時過早拆模、起吊或加載;施工人員的違規操作等。

2 商品混凝土裂縫的預防措施

商品混凝土裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力。因此，必須采取預防措施，避免裂縫的出現。

主要預防措施如下:1)正確進行結構設計，按規定要求荷載;合理配筋，設置足夠厚度的鋼筋保護層。2)施工前對地基進行夯實加固，避免地基被水浸泡。如果是凍土地基，應將建筑物基礎設在最大凍融深度以下，在樁基工程中采用渣油等材料，減少樁與周圍凍土的聯結力，從而減少樁基周圍凍土融脹時對樁基產生的凍拔力。3)商品混凝土澆筑前，將地基和模板澆水均勻濕透，避免澆筑后地基、模板過多吸水。4)正確養護，采取防風措施，在混凝土表面覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊等，保持混凝土終凝前表面濕潤或者噴灑混凝土養護劑進行養護以防止水分過多蒸發。5)嚴格控制水灰比，使用高效減水劑來提高混凝土的工作性，減少水的用量。6)選用抗腐蝕性外加劑或摻入一定量的礦物摻合料抑制堿—骨料反應。7)夏季施工時可以采取降低混凝土出料溫度，對運輸車進行保溫處理，澆筑現場搭設遮陽板，灑水降溫來控制混凝土的溫升。8)冬季施工時要監測養護溫度，達不到5℃時要采取加熱養護，負溫下不得灑水養護，應采取噴涂養護劑、覆蓋保水材料等措施。9)對于大體積混凝土，應合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱。10)選用收縮較少、釋放熱量低的低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中摻適量粉煤灰;或者減少水泥用量，降低水化熱。11)細骨料宜選用中砂，細度模數控制在2.5～3.0，砂子過粗，拌制的混凝土易產生離析、泌水現象。砂子過細，水泥用量較多，增加混凝土自身收縮量。砂子級配要良好，減少顆粒間空隙，減少水泥用量。12)粗骨料級配應合理，減小粗骨科孔隙率，在滿足施工要求前提下，粗骨料最大粒徑盡量增大，以節約水泥，提高混凝土密實度。控制粗骨料的針、片狀含量，減少混凝土的薄弱層面。13)科學設計配合比，確定適宜的水灰比、水泥用量、砂率。在保證強度的前提下，不宜過多增加水泥用量，坍落度不宜過大。14)鋼筋表面涂刷阻銹劑，防止鋼筋銹蝕。15)在混凝土結構中設置合適的伸縮縫。16)加強現場施工管理，禁止施工人員為了澆筑方便，在商品混凝土中兌水。

3 結語

商品混凝土建筑是否產生裂縫，與結構設計、混凝土材料本身的特性、配合比、現場施工都有密切的關系。由于設計規范和相關標準的日趨完善，因為設計原因出現的裂縫已經大大的減少。由于混凝土材料本身的特性和配合比以及施工方面的原因出現的裂縫正在逐步增多。這就要求從事建筑行業的科研人員盡快研制出低水化熱的水泥，生產單位設計出合理的混凝土配合比，施工單位加強現場管理，按施工規范操作，共同保證商品混凝土建筑的質量。

［1］鞠麗艷.混凝土裂縫抑制措施的研究進展［J］.混凝土，2002(5):132-134.

［2］段 崢，馬朝雷，王莉莉.現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治［J］.混凝土，2003(5):89-90.

［3］朱耀臺，詹樹林.混凝土裂縫成因與防治措施研究［J］.材料科學與工程學報，2003(5):17-18.

［4］梁國榮.淺談混凝土裂縫之預防［J］.山西建筑，2011，37(5):85-86.