混凝土裂縫成因及病害防治

摘 要：橋梁混凝土裂縫是混凝土建筑結構常見也是難以避免的一種質量通病，混凝土結構裂縫、孔隙的存在使混凝土內部鋼筋產生銹蝕，降低了鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，不僅影響建筑物的使用壽命，甚至威脅建筑物的安全性能。

關鍵詞：混凝土裂縫；原因；質量問題；病害防治

引言

水泥、石、水和天然砂等材料可以組成普通的混凝土，適當的添加摻合幾個外加劑可以提高混凝土的品質。混凝土在硬化過程中處理不好會導致裂縫的存在，水泥石和集料間的粘結強度為水泥石抗拉強度的40%-70%。這些微裂縫在荷載或其它物理化學作用下，在集料和水泥石的接觸面上傳播和發展。

1 混凝土裂縫產生的原因

混凝土收縮會引起混凝土裂縫的產生，一般來講，總結起來有以下幾個因素：

1.1 水泥性能的影響

水泥的抗裂性能的降低導致了混凝土收縮的增大，堿在水泥中的含量越高，水泥細度越細，C3S含量的超標也會導致抗裂性能的降低。

1.2 外加劑的影響

泵送混凝土不可缺少的材料之一是高效減水劑，而它的性能將直接影響混凝土的收縮性能。由于泵送混凝土比非泵送混凝土、現場攪拌混凝土加更多的高效減水劑，所以其更容易產生裂縫。

1.3 硬化前的收縮影響

實驗研究證明，硬化前的收縮率和硬化的收縮率是10-30倍之差。因此，在澆筑橋體混凝土時，橋體表面溫度相對較高，混凝土中的水量蒸發很大，導致其很快硬化，而內部混凝土卻為硬化。當未硬化的混凝土變形到一定程度時，表層硬化就被拉裂。

1.3.1 混凝土結構受力裂縫

在荷載作用下的混凝土構件，特別是混凝土梁下部受拉區比較容易出現裂縫，加之混凝土抗拉能力相對較弱，這使得局部的拉伸就會產生裂縫，鋼筋保護層的開裂雖然不影響結構的安全，但是鋼筋的銹蝕卻是不可避免，會導致使用年限降低。

1.3.2 混凝土化學反應導致裂縫產生

氯離子及氯鹽廣泛的存在于混凝土的原料中，比如水泥、外摻料、細骨料、粗骨料、外加劑和水等等，容易形成連續的化學反應。鋼筋表面在被銹蝕過后，容易產生縱向裂縫，嚴重的裂縫會是外面的水汽滲入內部，加速鋼筋的腐蝕，導致其保護層脫落、剝離。同時，堿骨料也會導致裂縫的產生，二氧化硅發生的化學反應的生成物導致體積膨脹，從而引發裂縫。

1.3.3 溫度裂縫

對于大體積混凝土在澆筑后，初凝過程中因水化熱得不到及時散發和排放，導致混凝土內部溫度較高，內外溫差較大，使混凝土的變形超過極限引起裂縫。

2 混凝土裂縫的病害防治措施

混凝土中有裂縫表明結構的力學性能或使用功能或工程整體性受到某種傷害，甚至警示人們將要發生破壞。在某些特定條件下，混凝土內部的某種化學反應膨脹也能引起工程表面開裂，情節嚴重的甚至可使結構的使用功能或工程耐久性受到損害。因此，非常有必要采取有效地病害防治措施。

2.1 預防裂縫的措施

為了確保不發生沉降，要做好模板、支架及各支撐處基礎和地基處理。如果有條件，橋梁墩臺混凝土應一氣澆灌，不設施工縫。在混凝土初凝前，進行二次振搗。在滿足使用要求的基礎上，建筑平面早些力求簡單；其次，嚴格控制建筑物的長高比，調整不均勻的沉降能力和增加整體剛度。第三，正確適當的設置沉降縫、變形縫，位置寬帶。第四，控制混凝土保護層的厚度，不宜過厚或過薄。第五，應采用加筋砌體來構建磚混結構底層窗臺下。第六，構件配筋要合理，間距要適當。第七，對于跨度和厚度較大的現澆板，上面中心部位宜配置構造鋼筋。

2.2 砼配合比設計及原材料的控制

第一，嚴格控制選用水泥的品種。這不僅要考慮水泥的抗裂性能，還要求控制含堿量。低水化熱的水泥品種能夠有效地降低水化熱、減少內外溫差，實驗證明，礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等效果比較好。第二，摻合料和外加劑。為了提高混凝土的流動性、粘聚性及泵送性能，同時具有較強的抗滲性能，必須選用具有減水、增強和緩凝的外加劑。通常，減水劑和膨脹劑是泵送混凝土主要采用的形式，采用具有減水、分散功能的高效減水劑的泵送混凝土能夠提高混凝土的泵送性能，降低水化熱，降低水泥和水的用量，減少溫度裂縫。第三，骨料的選擇。在增大粗骨料比例的基礎上，并保持骨料良好的級配，減少孔隙率，增加密實度，這可以有效地減少膠結材料的數量，降低水化熱和減少收縮，提升整體性能。第四，水灰比的控制。為了保證混凝土的泵送性能，水灰比一般控制在0.4～0.6之間，不宜過小，同時單方用水量控制在170kg/m3以內。對抗裂有較高要求的，可采用在混凝土中加入纖維如鋼纖維、杜拉纖維等提高混凝土抗裂性能。

2.3 施工過程工藝控制

為了保證預拌混凝土的質量，必須在橋梁施工中，提高混凝土的密實性、均勻性，減少混凝土的收縮。商品混凝土泵送施工是橋梁混凝土施工采用的最廣泛的方式，施工時首先嚴格保證商品混凝土的質量，同時把關原材料的質量，通過高質量，高效率的原材料和摻合劑，混凝土攪拌均勻從而保證商品混凝土質量。其中重點做好摻合料、外加劑保存、計量工作，保證混凝土的均勻性。坍落度和溫度的控制。商品混凝土要嚴格控制混凝土坍落度，到施工現場后應逐車檢查泵車泄料口混凝土坍落度，對坍落度大的混凝土車堅決退場，以保證砼半成品的質量。控制混凝土車運輸、停留時間，防止因運輸、停留時間過長造成坍落度損失。對于面積較大的版面，對澆筑后混凝土在振動界限前用平板振動器給予二次振搗，能夠防止采用振動棒振搗導致的局部密實不均勻，同時能夠排除凝土在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土的抗裂性能和密實度。

2.4 加強混凝土的保濕保溫養護

從養護的角度著手，在減少混凝土內部溫升的基礎上，通過提高混凝土的表面溫度，加強對大體積混凝土的養護，以保持適宜的溫度和濕度條件，減少混凝土表面的熱擴散，減少內外溫差。在初凝到終凝之間的時間段，使用木抹拍打，使混凝土的漿液滲出；然后再用力進行抹壓，直至抹壓平整；完畢后不宜立即澆水，防止混凝土表面溫度降低而導致內外溫差比較大的情況，引起早期收縮裂縫，當混凝土澆筑完后的3-5d內，可用一至二層塑料薄膜覆蓋，按計算的厚度覆蓋保溫材料，水化熱高峰期過后即應澆水保溫保濕養護，時間不少于兩周，養護工作要派專人負責。

3 結束語

由于混凝土在橋梁建筑中，多作為基礎、承臺或者梁柱等重要結構部分，因此其控制混凝土施工裂縫的產生對于確保建筑物或者構筑物施工質量，提高其可靠性具有重要的作用。合理的選擇混凝土生產原材料，科學的選擇設計方法進行配比設計，并提高混凝土的施工工藝水平，完善養護檢測手段是預防大體積混凝土裂縫的有效途徑，對于提高橋梁整體施工質量也具有非常重要的作用。

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