探討混凝土裂縫控制技術(shù)

摘要：在近期內(nèi)及未來的相當一段時間里，混凝土結(jié)構(gòu)將成為住宅建筑的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。混凝土裂縫可能會對建筑物的整體受力造成嚴重影響，或是影響人們的觀感舒適度，給人們造成不安全感。因此我們不但要對混凝土的裂縫有足夠的了解，還要采取一些必要的措施對混凝土裂縫進行控制。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；原因分析；控制措施；技術(shù)指標

目前的土木建筑工程，以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用不可避免地存在裂縫，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。建筑物的破壞往往是從裂縫開始，如果裂縫的發(fā)展有可能對建筑物的整體產(chǎn)生不可轉(zhuǎn)移的影響。

1 國內(nèi)外發(fā)展概述

防止混凝土開裂是國內(nèi)外土木工程共同關(guān)心的課題。引起混凝土開裂的原因非常復(fù)雜，但主要可分為荷載因素和非荷載因素。過去對大體積混凝土的溫度裂縫關(guān)注較多，世界各國都在建造混凝土大壩時進行了詳細的溫度分析，并用埋冷卻水管的方式進行控制。目前認為可通過在材料選擇、配合比參數(shù)調(diào)整方面優(yōu)選出抗裂性好的混凝土配合比，然后在施工中加以控制，可以明顯改善結(jié)構(gòu)混凝土的早期及后期開裂。

2 基本原理

混凝土的裂縫較為普遍，盡管在施工中采取了各種措施，但在工程施工中其仍然存在。

常見的裂縫種類及原因如下。

2.1 收縮裂縫

常說的收縮裂縫實際包含凝縮裂縫和冷縮裂縫。

所謂凝縮裂縫，是指混凝土在結(jié)硬過程中因體積收縮而引起的裂縫。通常混凝土2～3個月后出現(xiàn)，且與構(gòu)件內(nèi)的配筋情況有關(guān)。當鋼筋的間距較大時，鋼筋周圍混凝土的收縮因較多地受鋼筋約束，收縮較小，而遠離鋼筋的混凝土的收縮自由，收縮較大，從而產(chǎn)生裂縫。

2.2 干縮裂縫

干縮裂縫發(fā)生在混凝土結(jié)硬前的最初幾小時內(nèi)。裂縫呈無規(guī)則狀，縱橫交錯。裂縫的寬度較小，大多為0.05～0.15mm。干縮裂縫是因混凝土澆搗時，多余水分的蒸發(fā)使混凝土

體積縮小所致。影響干縮裂縫的主要原因是混凝土表面的干燥速度。當水分蒸發(fā)速度超過泌水速度時，就會產(chǎn)生這種裂縫。與收縮裂縫不同的是，干縮裂縫與混凝土內(nèi)的配筋情況以及構(gòu)件兩端的約束條件無關(guān)。干縮裂縫常出現(xiàn)在大體積混凝土的表面和板類構(gòu)件以及較薄的梁中。

2.3 沉縮裂縫

沉縮裂縫是指混凝土結(jié)硬前沒有沉實或沉實能力不足而產(chǎn)生的裂縫。新澆混凝土由于重力作用，較重的固體顆粒下沉，迫使較輕的水分上移，即所謂“泌水”。由于固體顆粒受到鋼筋的支撐，鋼筋兩側(cè)的混凝土下沉變形相對于其他變形就較小，形成了鋼筋長度方向的縱向裂縫。裂縫深度一般至鋼筋頂面。

2.4 溫度裂縫

溫度裂縫有表面溫度裂縫和貫穿溫度裂縫兩種。

1）表面溫度裂縫是因水泥的水化熱而產(chǎn)生的，多發(fā)生在大體積混凝土中。

2）大多數(shù)貫穿溫度裂縫是由于結(jié)構(gòu)降溫較大，其收縮受到外界的約束而引起的。

2.5 張拉裂縫

張拉裂縫是指在預(yù)應(yīng)力張拉過程中，由于反拱過大，端部的局部承載力不足等原因引起的裂縫。

2.6 施工裂縫

在施工過程中，常會引起裂縫。例如，當澆搗混凝土的模板較干時，模板吸收混凝土中的水分而膨脹，使初凝的混凝土拉裂。又如，在構(gòu)件翻身、起吊、運輸、堆放過程中引起的施工裂縫。此外，混凝土拌制時加水過多，或養(yǎng)護不當，也會引起裂縫。

2.7 膨脹裂縫

沿筋開裂：鋼筋銹蝕常導(dǎo)致沿筋裂縫的出現(xiàn)。

堿-骨料反應(yīng)裂縫：當混凝土中同時具備活性骨料、含堿量過高的水泥、足量水分三個條件時，水泥中的堿性成分會和這骨料引起化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)硅酸鈉。硅酸鈉遇水膨脹，致使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力而引起裂縫，這種反應(yīng)通常在混凝土長期使用過程中發(fā)生，嚴重時可導(dǎo)致重大工程事故。

3 主要技術(shù)內(nèi)容及特點

混凝土裂縫控制與結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、施工工藝等多個環(huán)節(jié)相關(guān)，其中選擇抗裂性好的混凝土是控制裂縫的重要途徑。

3.1 原材料要求

1） 水泥必須采用符合現(xiàn)行國家標準規(guī)定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，水泥比表面積宜小于350m2/kg；水泥堿含量應(yīng)小于0.6%。

2）應(yīng)采用二級或多級級配粗骨料，粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3，緊密密度的空隙率宜小于40%。

3）應(yīng)采用聚羧酸系高性能減水劑，并根據(jù)不同季節(jié)、不同施工工藝分別選用標準型、緩凝型或防凍型產(chǎn)品。

4）采用的粉煤灰礦物摻合料，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596 的規(guī)定。粉煤灰的級別不應(yīng)低于Ⅱ級，且粉煤灰的需水量比應(yīng)不大于100%，燒失量應(yīng)小于5%。

3.2 配合比要求

1）混凝土配合比應(yīng)根據(jù)原材料品質(zhì)、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求，通過計算、試配、調(diào)整等步驟選定。

2）混凝土最小膠凝材料用量不應(yīng)低于300kg/m3，其中最低水泥用量不應(yīng)低于220kg/m3 配制防水混凝土?xí)r最低水泥用量不宜低于260kg/m3。混凝土最大水膠比不應(yīng)大于0.45。

3）單獨采用粉煤灰作為摻合料時，硅酸鹽水泥混凝土中粉煤灰摻量不應(yīng)超過膠凝材料總量的35%，普通硅酸鹽水泥混凝土中粉煤灰摻量不應(yīng)超過膠凝材料總量的30%。預(yù)應(yīng)力混凝土中粉煤灰摻量不得超過膠凝材料總量的25%。

4）如果用礦渣粉作為摻合料時，應(yīng)采用礦渣粉和粉煤灰復(fù)合技術(shù)。混凝土中摻合料總量不應(yīng)超過膠凝材料總量的50%，礦渣粉摻量不得大于摻合料總量的50%。

5）配制的混凝土除滿足抗壓強度、抗?jié)B等級等常規(guī)設(shè)計指標，還應(yīng)考慮滿足抗裂性指標要求。有條件時，使用溫度——應(yīng)力試驗機進行抗裂混凝土配合比的優(yōu)選。

3.3 施工要求

1） 大體積混凝土施工前，宜對施工階段混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進行計算，確定施工階段混凝土澆筑體的溫升峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標，制定相應(yīng)的溫控的技術(shù)措施。

2）超大體積混凝土施工，應(yīng)按設(shè)計要求留置變形縫，當設(shè)計無規(guī)定時，宜采用下列方法：后澆帶施工；跳倉法施工

3）在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，混凝土入模溫度應(yīng)小于30℃，應(yīng)避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射。混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應(yīng)超過40℃。

4）在相對濕度較小、風速較大的環(huán)境下澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)采取適當擋風措施，防止混凝土失水過快，此時應(yīng)避免澆筑有較大暴露面積的構(gòu)建。雨期施工時，必須有防雨措施。

5）混凝土養(yǎng)護期間應(yīng)注意采取保溫措施，防止混凝土表面溫度受環(huán)境因素影響而發(fā)生劇烈變化。

6）混凝土的拆模時間需考慮拆模時的混凝土強度外，還應(yīng)考慮到拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時澆涼水養(yǎng)護。

結(jié)束語

在施工中，混凝土裂縫是常見的問題，然而，裂縫的產(chǎn)生對橋梁壽命的影響是巨大的。必須在施工中，全面分析裂縫產(chǎn)生機理，控制施工溫度，對于產(chǎn)生的裂縫必須采取積極有效的措施，這樣才能確保建筑質(zhì)量。

參考文獻

[1] 蔣曉燕，肖備，王彥理，等.GRF 現(xiàn)澆混凝土空心樓板裂縫分析與防治[J].施工技術(shù)，2010（2）

[2] 史訓(xùn)蘭，姜華.建筑施工混凝土裂縫的預(yù)防和處理[C]/土木建筑學(xué)術(shù)文庫，2010.

[3] 王詠梅，夏利娟.基礎(chǔ)大體積混凝土的裂縫預(yù)控[C]/土木建筑學(xué)術(shù)文庫，2010.