混凝土結構工程的防裂措施

胡忠偉，趙恒樹

（山東億辰混凝土有限公司，山東　臨沂　276000）

混凝土結構工程的防裂措施

胡忠偉，趙恒樹

（山東億辰混凝土有限公司，山東臨沂276000）

由于在以往的混凝土結構工程施工中存在較多的地下車庫結構裂縫和墻梁板的早期和后期裂縫問題，為了防止在今后的工程中重復出現此類裂縫，特提出相應的預防措施。這些措施有設計方面的，有施工方面的，有原材料質量控制方面的，有混凝土配合比優化方面的，有混凝土養護方面的。

結構裂縫；后澆帶；混凝土

本文根據近些年的混凝土供貨和回訪總結，參照混凝土結構實際發生的裂縫現象，分析了其產生原因，提出了相應防裂措施。

1　后澆帶的設計問題

1.1伸縮縫的最大間距

規范規定不得大于45m，當結構長度超過45m 時，就需要增設后澆帶。這一規定過于籠統，因為材料的熱脹冷縮是與溫差成正比的。若在夏季澆筑混凝土的入模溫度在35℃ 左右（臨沂地區），而到冬季最冷的時候與外界接觸的混凝土結構的最低溫度可能達到-13℃ 左右，這時候的季節溫差就會達到48℃ 左右，在這時混凝土結構內部就會產生很大的拉應力，致使在結構較長的中部相對薄弱的位置拉開裂縫。伸縮縫或后澆帶留置的最大間距應根據季節溫差大小來確定。若在冬期澆筑的混凝土，其收縮溫差較小，但膨脹溫差很大；而在暑期澆筑的混凝土，其收縮溫差很大，而膨脹溫差較小。在春秋季澆筑的混凝土，其膨脹和收縮的溫差都比較適中。如果要想防止裂縫，就要盡量減少收縮溫差；但是當無法避免收縮溫差過大時，那就要在較長的結構中部設置后澆帶，其間距不宜超過30m。若在冬期澆筑混凝土結構時，后澆帶間距就可以加大到60m。因此，在確定后澆帶間距時，應考慮該混凝土結構在什么季節施工，應符合“冬長夏短”的原則。

1.2后澆帶之中的鋼筋連接

在許多大型住宅小區的地下車庫頂板中后澆帶之中的鋼筋都是按原設計施工的，后澆帶兩邊的鋼筋是聯通的，沒有把鋼筋斷開。當結構混凝土因溫度降低而產生收縮時，后澆帶兩側的混凝土會因對方的收縮而產生的拉應力通過鋼筋互相傳遞到另一邊，從而加大了結構內部的拉應力，導致裂縫產生。后澆帶兩邊4～7m 的范圍內出現裂縫就是這個原因導致的。我們在2006年曾經供應過一個地下車庫，該車庫東西方向長120m、寬20m，由兩個后澆帶均分為三段。該車庫頂板于5月下旬澆筑，在7月上旬就澆筑完了兩個后澆帶。等到10月下旬來了第一場寒流后，車庫頂板中段的中部就出現了8道橫向裂縫，并且在兩個后澆帶的兩側施工縫處也都拉開了。而東西兩段的中部就沒有出現裂縫，這就很清楚地表明了東西兩段的收縮拉應力是通過鋼筋向中段傳遞的。

因此，建議在4～10月份期間澆筑的混凝土結構若有后澆帶時，在鋼筋綁扎過程中，后澆帶處的鋼筋應采用人工搭接法或單面焊接法（焊接時應待到后澆帶混凝土澆筑前進行，不得過早連接）。這樣的后澆帶之中的鋼筋是可以自由伸縮的，不會相互傳遞應力。

2　后澆帶的施工

2.1后澆帶混凝土的澆筑時間

設置后澆帶是為了防止出現裂縫，所以應選擇不容易裂縫的時間段來澆筑后澆帶混凝土。建議在11～3月期間澆筑后澆帶混凝土，最好選擇日平均氣溫在3～10℃ 的日子里澆筑，因為當溫度過低時，混凝土容易遭受凍害。

2.2后澆帶混凝土的補償收縮

設計上都要求在后澆帶處要澆筑微膨脹混凝土，其限制膨脹率不得小于0.025%（JGJ/T178－2009《補償收縮混凝土應用技術規程》中3.0.3規定），混凝土的強度等級都要提高一個等級。但是，有哪個工地去試驗過微膨脹混凝土的限制膨脹率呢？又有幾個需方或監理員到供方生產地點進行監督，察看其是否摻加了合格的膨脹劑呢？這方面存在的問題還望引起有關部門的重視。

3　地下車庫外墻和頂板

3.1地下車庫和主樓筏板

隨著高層建筑的迅速崛起，主樓筏板也越來越厚，大多數都超過了1m 的厚度，成為大體積混凝土。由于大體積混凝土內部的水化熱較高，如果控制不好，容易引起混凝土表面裂縫。經過這些年的實踐可以看出，只要把中心溫度與表面溫度的溫差控制在25℃ 以內，側模拆除不要過早（1d 就拆模），就不容易裂縫。因此，有些設計人員在筏板設計中要求摻加抗裂纖維，實在是沒有必要。

3.2地下室外墻和頂板

由于地下室外墻的混凝土等級較高，都具有防水抗滲要求，長度較大，受到環境因素影響又較多，外墻比較容易產生豎向裂縫；頂板容易在后澆帶兩側附近裂開。裂縫的規律是：混凝土強度等級越高越容易裂；混凝土的入模溫度越高越容易裂；外墻和頂板的長度越長越容易裂；混凝土的自收縮率越大越容易裂。因此，應結合施工現場的實際情況制定混凝土施工方案，然后才能澆筑混凝土。具體防裂措施如下：

3.2.1摻加膨脹劑或抗裂纖維

因為外墻和頂板都是抗滲混凝土，所以應在混凝土內摻加膨脹劑。摻加原則是：當平均大氣溫度低于10℃ 時，可以按膠凝材料的5% 摻加膨脹劑；當平均大氣溫度低于20℃時，可以按膠凝材料的7% 摻加膨脹劑；當平均大氣溫度大于20℃ 時，可以按膠凝材料的9% 摻加膨脹劑，并同時摻加0.6～0.8㎏/m3抗裂纖維；當平均大氣溫度大于30℃ 時，可以按膠凝材料的10%摻加膨脹劑，并同時摻加0.8～1.0㎏/m3 抗裂纖維。當混凝土的強度等級為 C35時，抗裂纖維摻加量取下限，C40時取中值，大于 C40時取上限。

3.2.2外墻和頂板在后澆帶處的縱向鋼筋應采用搭接法連接

若采用單面搭接焊時，焊口應在后澆帶混凝土澆筑前進行焊接。若在4～10月份澆筑外墻和頂板混凝土的，后澆帶處的縱向鋼筋必須采用上述方法連接，否則，容易在后澆帶兩側附近產生裂縫。若在12～2月份澆筑外墻和頂板混凝土的，后澆帶處的縱向鋼筋可按設計要求連接。

3.2.3使用質量較好的原材料

水泥使用 P·O42.5級，其標準稠度不得大于29%（標準稠度越小越好）。砂子應采用符合標準要求的中砂，近期要特別控制砂子的含泥量不得超過3%，10mm 以上的鵝卵石含量不得大于15%，用于 C40以上混凝土時，其鵝卵石含量不得大于10%。石子應采用符合標準要求的5～25mm 連續粒級的石灰巖碎石，其頁巖和黃皮顆粒含量不得過多，含泥量不得超標。 粉煤灰應采用Ⅰ級、Ⅱ級，Ⅱ級粉煤灰的需水量比不得大于102%（粉煤灰的需水量比越小越好），Ⅲ 級灰不得用于結構混凝土中。礦粉應采用 S95級或 S105級的，其活性越高越好。外加劑應采用聚羧酸型的，因為該外加劑的收縮率比較小。

3.2.4做好混凝土配合比的優化

若要想配制出收縮率較小的混凝土，必須注意以下幾點：

（1）選用合格的中砂，其細度模數控制在2.7～3.1較好，砂率宜控制在40%～46%，膠凝材料越多，砂率越小；反之越大。

當只有細砂時，可采用細砂與機制砂搭配使用，即細砂比機制砂為3:7較合適。

若配制抗滲防裂混凝土時，不宜摻加礦粉，因礦粉的收縮率較大。也可適量少摻一些，按膠凝材料計算，其摻量不得超過15%。

若混凝土強度等級較高時（大于 C40），最好選用Ⅰ級粉煤灰，使用聚羧酸泵送劑，采用 P·O52.5級水泥。

3.2.5降低拌合用水溫度

當在暑期遇到大于 C45的混凝土澆筑較長的剪力墻或地下室外墻時，可以采用冰塊降溫法。就是根據熱工計算，在生產高等級混凝土前先把一定量的冰塊放入水池內，使冰塊融化來降低水的溫度，以此達到降低混凝土出機溫度和入模溫度。盡量控制混凝土的入模溫度不大于30℃，這樣所澆筑的混凝土結構就不容易出現裂縫。

3.2.6增加地下室外墻的水平配筋率

若處在暑期施工，混凝土強度等級又大于 C40時，其外墻的水平配筋間距不得大于150mm，Ⅱ 級鋼筋直徑不小于16mm。當設計圖紙不符合該要求時，應向設計單位提出變更。

3.2.7加強對混凝土公司的質量監督

由需方技術人員和監理員共同到攪拌站主控室查看生產配合比是否與供方出具的配合比報告相一致。現場察看砂石的表觀質量。查看水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑和外加劑的合格證。特別要查看膨脹劑的出廠過磅單。當前在山東省范圍內，合格膨脹劑的送貨單價都不低于750元/噸。應要求供方在膨脹劑大貨進場時通知需方派人到攪拌站見證取樣，并快速測試其膨脹性能。即：稱取 P·O42.5級水泥1350g，膨脹劑150g，水675g，倒入凈漿攪拌機，攪拌成水泥漿。然后用漏斗插在啤酒瓶上（瓶子的容積不小于600mL），把水泥漿倒入啤酒瓶內，將瓶子輕輕振動使水泥漿密實，蓋上瓶蓋。放在試驗室內，在瓶子上貼上經雙方簽字的標簽。靜置7d 觀察瓶子是否出現裂縫，若出現一條裂縫，說明其膨脹率接近合格，若出現2～3條裂縫，則說明其膨脹率達到合格要求；若出現的裂縫大于3條，就說明其膨脹率較高；若瓶身沒有出現裂縫，則該批膨脹劑不合格。不合格的膨脹劑絕對不能用于抗滲防裂混凝土中。

膨脹劑的顏色呈微紅色，察看膨脹劑罐的進料管口是否有微紅色的粉末，如果沒有，這個罐內就不是膨脹劑。應追究供方責任。

4　對結構混凝土的養護

（1）混凝土終凝后應即時對混凝土構件進行覆蓋養護。由于混凝土拌合物中摻有粉煤灰和外加劑，按國家標準要求混凝土構件的養護時間不得少于14d。若混凝土構件早期養護不夠，其28d 強度將大受影響。因此為了保證混凝土工程質量，除嚴格按標準、規范施工澆搗混凝土外，施工單位一定要做好混凝土的養護工作。對于墻、柱等部位的混凝土構件，在拆模后立即安排專人噴水養護，每小時不少于一遍（噴水養護不少于14d），柱子可用塑料薄膜包裹養護，包裹前先灑水潤透。請注意：墻柱若想使用混凝土養護液養護時，必須先到有資質的檢測部門檢測合格后才能使用。

（2）現澆板澆筑一段后，用振動棒水平拉振板面達到密實，然后用木搓板把板面搓平，再把塑料薄膜自前向后隨抹隨苫上（每一段薄膜的開頭和收尾用抹子拍壓一下，使薄膜與板面黏結好）。這是防止現澆板早期裂紋的有效方法。若遇有大風天氣，可在薄膜上灑一些砂子，防止塑料膜被風刮起。也可用水管捏扁向板面灑水，并設專人看護，發現有薄膜刮起，及時灑水重新苫蓋好。放線后應保證灑水養護不少于14d。

（3）混凝土進入冬期施工時，現澆板面的養護同上第（2）條，柱子采用塑料薄膜纏裹。墻面在拆除模板后立即安排施工人員把塑料薄膜粘到墻面上。先根據薄膜寬度每邊減少10cm，垂直把雙面膠貼于墻面上，然后自上而下滾貼薄膜至地面，再用壁紙刀割斷薄膜，薄膜應拐出地面5cm，用清理的建筑垃圾或砂子把薄膜端部壓住。薄膜頂部還應橫貼一道雙面膠把頂部封嚴。每幅薄膜之間搭接寬度為3～5cm，每隔半米用膠帶把兩幅薄膜粘緊。必須做到上到頂，下到底，兩邊到墻角或洞口。當遇有洞口時，薄膜應緊貼洞口側壁繞向另一面。窗臺下的非承重墻段可不貼薄膜，但窗頂部必須粘貼薄膜，并且要封閉嚴密。

（4）混凝土未達到1.2MPa 以前不得堆放重物，更不得對現澆板面產生沖擊荷載。當吊鋼筋或架管時應放于梁上或沿墻邊放置，不得放于板跨中部。

5　結束語

綜上所述，要想防止混凝土結構的裂縫，就必須遵守以上的原則或建議：設計伸縮縫或后澆帶時應根據該地區所處的季節溫差大小確定，遵守“冬長夏短”的規律。后澆帶處的縱向鋼筋（垂直于后澆帶方向）應采用搭接連接。要控制好進場原材料的質量，嚴禁砂石的含泥量超標，水泥標準稠度不大于29%；優化混凝土配合比，采用合理的砂率，不使用細砂，但可采用細砂與機制砂搭配使用。使用優質的原材料。容易產生裂縫的長墻和地下室頂板應根據季節溫差大小來摻加合格的膨脹劑和抗裂纖維。認真做好混凝土構件的養護工作。加強對混凝土公司的質量監督，不定期地到攪拌站進行突擊檢查。

［單位地址］山東省臨沂市羅莊區湖北路與電廠路交匯處南側山東億辰混凝土有限公司羅莊分公司（276000）

胡忠偉（1990－），男，助理工程師，試驗室副主任。