淺析混凝土現(xiàn)澆板裂縫的成因及防治措施

劉孝臣

摘 要：在工程建設(shè)中混凝土的應(yīng)用日益廣泛，由于其具有良好的耐火耐久性及取材容易等優(yōu)點(diǎn)而成為一種性能優(yōu)異的施工原材料。但在實(shí)際施工中，混凝土的應(yīng)用也存在很多不足之處，其中一個(gè)主要缺陷就是不具有良好的抗裂性，這導(dǎo)致很多工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)混凝土裂縫，特別是在樓面及路橋面等現(xiàn)澆板式建筑構(gòu)件中十分常見。本文較深入地探討了混凝土現(xiàn)澆板裂縫的主要成因及防治措施，對于提高混凝土施工質(zhì)量具有十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：混凝土施工；現(xiàn)澆板裂縫；防治措施

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

在民用建筑物中鋼筋混凝土是一種十分重要的材料，而裂縫普遍存在于現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)中，并逐漸成為一個(gè)影響建筑質(zhì)量的重要問題，不只是對使用功能產(chǎn)生不利影響，也損害建筑結(jié)構(gòu)外觀，對結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生不同程度的破壞，使建筑剛度降低，進(jìn)而腐蝕鋼筋，對建筑物強(qiáng)度的持久性和耐久性的影響也很大。

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要成因

很多原因都會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，溫濕度變化，混凝土不均勻性、脆性及不合理結(jié)構(gòu)，選擇不合格的水泥等原材料，不合格的配合比設(shè)計(jì)及水灰比在澆筑中不穩(wěn)定，不適宜的施工環(huán)境及混凝土養(yǎng)護(hù)溫度，模板發(fā)生變形，過早施加于混凝土上的荷載，不均勻的基礎(chǔ)沉降等都是導(dǎo)致裂縫的原因。水泥在混凝土硬化過程中將釋放較多的水化熱，內(nèi)部逐漸升溫，使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。后期降溫期間，因建筑物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或老混凝土對其產(chǎn)生約束作用，混凝土內(nèi)部還將產(chǎn)生拉應(yīng)力，在混凝土表面的降溫也將產(chǎn)生較大拉應(yīng)力。當(dāng)上述拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于混凝土自身的抗裂能力時(shí)，就容易發(fā)生不同程度的裂縫。很多混凝土內(nèi)部濕度幾乎不會(huì)產(chǎn)生變化，但表面濕度卻會(huì)發(fā)生諸如忽視養(yǎng)護(hù)、干濕不均等較大或較為劇烈的變化，干縮形變在混凝土表面受其內(nèi)部約束作用，一般情況下也容易引發(fā)裂縫。

混凝土材料具有一定的脆性，抗拉強(qiáng)度只有10%的搞壓強(qiáng)度左右，加荷時(shí)間不長時(shí)只有0.6～1.0×104的極限拉伸變形，加荷時(shí)間較長時(shí)也只有1.2～2.0×104的極限拉伸變形，因原材料均勻性不夠，達(dá)不到穩(wěn)定的水灰比，運(yùn)輸或澆筑時(shí)易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，相同混凝土結(jié)構(gòu)中具有不均勻的抗拉強(qiáng)度，在很多較低抗拉能力的薄弱部位易發(fā)生不同程度的裂縫。鋼筋在鋼筋混凝土中主要承擔(dān)拉應(yīng)力，壓應(yīng)力由混凝土承擔(dān)。若拉應(yīng)力在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土邊緣部位結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)，就需要由混凝土結(jié)構(gòu)所承擔(dān)。通常建筑物設(shè)計(jì)中盡量要控制產(chǎn)生拉應(yīng)力或?qū)⑵淇刂圃谧畹统潭龋趯?shí)際施工中，混凝土因冷卻高溫至運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度保持穩(wěn)定，一般都要在混凝土內(nèi)部引發(fā)較大的拉應(yīng)力。溫度應(yīng)力有時(shí)可大于其它外荷載引發(fā)的應(yīng)力，所以對溫度應(yīng)力變化規(guī)律的掌握對于結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)施工都是十分重要的。

3 分析溫度應(yīng)力的形成過程

形成溫度應(yīng)力的過程通常分為三個(gè)不同的階段，對其過程進(jìn)行分析可知：一是自混凝土澆筑直至水泥放熱全部完成的階段被稱為早期，一般在一個(gè)月左右。該階段特征比較明顯，水泥釋放的水化熱較多，混凝土急劇變化彈性模量，殘余應(yīng)力因變化的彈性模量過程而形成在混凝土內(nèi)。二是自水泥釋放熱量全部完成直至混凝土溫度冷卻后保持穩(wěn)定的階段被成為中期，溫度應(yīng)力在此階段主要因混凝土冷卻及外界變化的溫度而產(chǎn)生，產(chǎn)生的應(yīng)力疊加早期形成的殘余應(yīng)力后，混凝土彈性模量在此階段不會(huì)產(chǎn)生較大變化。三是混凝土冷卻完全的運(yùn)轉(zhuǎn)過程被稱為晚期，外界變化的溫度一般會(huì)引發(fā)溫度應(yīng)力，這些應(yīng)力疊加上述兩種殘余應(yīng)力后共同在混凝土上產(chǎn)生作用。

4 控制溫度及產(chǎn)生裂縫的措施

為有效避免產(chǎn)生裂縫、使溫度應(yīng)力減小，主要可采取溫度控制和約束條件改善兩方面措施。

4.1 溫度控制措施

一是水泥材料應(yīng)優(yōu)先采用諸如如具有較低水化熱的火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等；二是設(shè)計(jì)水泥配合比過程中，為使混凝土中水泥減少用量或混凝土減小水灰比，可采取對骨料級(jí)配改善、混合料添加、添加減水劑、塑化劑、引氣劑等外加劑措施；三是針對水泥和集料，不僅應(yīng)采取常規(guī)檢驗(yàn)外，還要采取堿集料反應(yīng)試驗(yàn)方法；四是碎石在混凝土拌制過程中應(yīng)采用水進(jìn)行沖洗冷卻，使混凝土降低出罐及澆筑溫度；五是混凝土澆筑過程中應(yīng)盡可能將較高溫度的時(shí)間段避開，比如在夜間溫度較低時(shí)開展有關(guān)施工；六是對混凝土澆筑地點(diǎn)改善通風(fēng)條件，使混凝土澆筑層面加速散熱；七是混凝土表面溫度迅速降低時(shí)應(yīng)采取保溫措施，避免混凝土表面產(chǎn)生溫度驟變梯度，尤其是在冬季施工期間更應(yīng)采取措施進(jìn)行保溫。

4.2 約束條件改善措施

一是對混凝土的分縫分塊應(yīng)合理；二是對混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)較大起伏；三是對混凝土施工工序應(yīng)安排合理，澆筑盡保持連續(xù)性，以免在施工過程中發(fā)生中斷。

4.3 其它措施

一是對模板支撐體系應(yīng)詳細(xì)做好設(shè)計(jì)計(jì)算，以免模板產(chǎn)生不同程度的變形；二是拆模時(shí)間規(guī)定應(yīng)合理，以保證混凝土拆摸達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；三是對混凝土原料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量，以免混凝土產(chǎn)生較大變化的配合比和水灰比；四是在混凝土澆筑完成后，其表面應(yīng)避免過早承載荷載，特別是混凝土終凝過程中；五是對混凝土應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，以免混凝土產(chǎn)生早期脫水、表面干裂等情況；六是混凝土性能應(yīng)采用適宜的外加劑進(jìn)行改善，進(jìn)而使混凝土提高抗裂性能，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

結(jié)語

綜上所述，很多工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)混凝土裂縫，特別是在樓面及路橋面等現(xiàn)澆板式建筑構(gòu)件中十分常見。本文通過分析探討混凝土現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的主要原因及防治措施，在實(shí)際施工建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合具體問題分析，有針對性地制定預(yù)防處理措施，才能有效控制混凝土的裂縫的產(chǎn)生。

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