水利工程預(yù)拌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及控制措施

胡積元

摘 要：預(yù)拌混凝土以其性能優(yōu)越、質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、損耗低、施工方便等優(yōu)勢而逐漸為水利工程普遍采用，但預(yù)拌混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題， 因此研究預(yù)拌混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施是非常重要的。

關(guān)鍵詞：預(yù)拌混凝土 干縮裂縫 塑性收縮裂縫 沉陷裂縫

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0039-01

混凝土是非均質(zhì)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，裂縫的存在和發(fā)展通常會使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土的承載能力、抗?jié)B等耐久性，影響著建筑物的外觀、使用壽命。混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，有變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫，有外載作用引起的裂縫，有養(yǎng)護不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區(qū)別對待，根據(jù)實際情況解決問題。

1 混凝土工程中常見裂縫原因及控制措施

1.1 干縮裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土澆筑后仍處于塑性狀態(tài)時，由于表面水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則，長短不一，呈龜裂狀，深度一般不超過5 cm。此類裂縫的主要原因是混凝土澆筑后3～4小時左右其表面沒有被覆蓋，以及混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，而此時混凝土強度幾乎為零，不能抵抗這種變形力而導(dǎo)致開裂，混凝土中水分蒸發(fā)和被吸收的速度越快，干縮裂縫越易產(chǎn)生。平面結(jié)構(gòu)及薄殼等結(jié)構(gòu)的混凝土較易產(chǎn)生早期干縮裂縫。

1.2 干縮裂縫的控制措施

主要包括以下幾點：（1）合理選擇水泥品種。一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大。（2）控制水泥用量，混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著，在滿足混凝土性能的同時，應(yīng)盡可能降低水泥用量。（3）用水量的控制，混凝土的干燥收縮受用水量的影響最大，混凝土的干燥收縮和用水量成正比，為直線關(guān)系，水灰比越大，干燥收縮越大。（4）最佳砂率的確定，混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。（5）化學(xué)外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。（6）正確選擇養(yǎng)護時間和方法。混凝土澆筑表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。混凝土終凝之前進行早期保溫保濕養(yǎng)護，對減少干縮有一定作用。

2 塑性收縮裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

2.1 塑性收縮裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土澆筑成型后，因拌合物各組分材料的密度差異使骨料在膠結(jié)材料漿體中產(chǎn)生下沉趨勢，當(dāng)下沉的固體顆粒遇到水平鋼筋或受到側(cè)面模板的摩擦阻力時，就會與周圍的混凝土形成沉降差，因而在混凝土表面容易形成塑性沉降裂縫。加上混凝土澆筑后其內(nèi)部水分不斷向表面遷移，形成混凝土在塑性階段體積收縮，混凝土表面失水干縮受下層混凝土約束，在混凝土表面就會出現(xiàn)不規(guī)則的塑性收縮裂縫。

2.2 塑性收縮裂縫的控制措施

主要包括以下幾點：（1）選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。（2）嚴格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度，減少水泥及水用量。（3）澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻潤濕透。（4）及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤。（5）在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時養(yǎng)護。（6）加強混凝土振搗，混凝土澆筑1～3 h后進行二次復(fù)振與抹壓收面，以消除混凝土內(nèi)骨料分層，改善骨料界面狀況，以減少早期收縮裂縫的產(chǎn)生。（7）嚴禁向混凝土中任意加水，在澆筑前宜對混凝土進行再次快速強拌。（8）加強混凝土澆筑成型后的養(yǎng)護工作。澆筑完畢后12 h內(nèi)覆蓋，并應(yīng)保持混凝土表面有凝結(jié)水，若采用澆水養(yǎng)護（氣溫低于5 ℃時不得澆水），養(yǎng)護期應(yīng)不少于7 d，當(dāng)混凝土摻有緩凝外加劑或有抗?jié)B要求時，不得少于14 d。

3 沉陷裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

3.1 沉陷裂縫產(chǎn)生的原因

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致，或因模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

3.2 沉陷裂縫的控制措施

主要包括以下幾點：（1）對松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進行必要的夯實和加固。（2）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。（3）防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。（4）模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。（5）在凍土上搭設(shè)模板時要注意采取一定的預(yù)防措施。

4 溫度裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

4.1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因

水泥水化是一個放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，其間產(chǎn)生一定的水化熱，大部分水泥水化熱在3 d內(nèi)釋放出來。內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力，外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力，由于此時混凝土拉抗強度較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過其抗拉強度時，混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5 d，初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大。

4.2 溫度裂縫的控制措施

主要包括以下幾點：（1）盡量避免在炎熱和嚴寒天氣澆筑混凝土。（2）合理組織混凝土澆筑施工作業(yè)，大體積混凝土澆筑時應(yīng)合理分層、分塊或跳倉分縫間隔澆筑施工，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部宜埋設(shè)循環(huán)冷卻水管便于內(nèi)部溫度散熱。（3）混凝土在澆筑成型抹面收光后，應(yīng)及時用薄膜進行覆蓋保濕，冬季注意保溫。

5 化學(xué)反應(yīng)引起裂縫的原因及預(yù)防

5.1 化學(xué)反應(yīng)引起裂縫的原因

化學(xué)反應(yīng)引起裂縫的原因主要是無水熟料與水起化學(xué)反應(yīng)，使固相體積逐漸增加而水泥—水體系的總體積逐漸減少的緣故。具體地說是由水化前后反應(yīng)物和生成物的平均密度不同所引起。如果進一步分析，則可以認為是水泥與水起化學(xué)反應(yīng)過程中，原來的自由水成為水化產(chǎn)物的一部分，使它的比容由原來的1 cm3/g變成約0.75 cm3/g 的緣故。

5.2 化學(xué)反應(yīng)引起裂縫的控制措施

主要的預(yù)防措施：（1）選用堿活性小的砂石骨料。（2）選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。（3）選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。（4）應(yīng)盡量使用C3A含量低的水泥。

6 結(jié)語

混凝土工程結(jié)構(gòu)裂縫是難以避免的，其裂縫的存在是一種可以接受的材料特征，但可通過設(shè)計、生產(chǎn)、施工等技術(shù)措施將裂縫及其有害程度控制在一定范圍。嚴格按照相關(guān)規(guī)范標準執(zhí)行，結(jié)合相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗措施，預(yù)拌混凝土結(jié)構(gòu)的有害裂縫可得到有效的控制。

參考文獻

[1] 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].GB50204-2002.

[2] 混凝土質(zhì)量控制標準[S].GB50164-1992.

[3] 預(yù)應(yīng)力混凝土路面工程技術(shù)規(guī)范[S]. GB50422-2007.

[4] 建筑工程施工手冊[S].