淺談混凝土裂縫成因、預(yù)防

摘 要：混凝土裂縫是建筑工程中較為普遍存在的問(wèn)題，根據(jù)大型建筑物（大壩、廠房等）施工實(shí)際情況，就其形成原因與控制談一些看法。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；原因；預(yù)防

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 設(shè)計(jì)原因

（1）大型建筑物多為大體積混凝土，設(shè)計(jì)方案無(wú)降溫措施，混凝土澆筑后，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，（當(dāng)水泥用量在350-550kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500-27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)60℃以上），而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，進(jìn)而產(chǎn)生溫度裂縫。（2）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中斷面突變，導(dǎo)致應(yīng)力集中所產(chǎn)生的構(gòu)件裂縫。（3）設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫（偏心、應(yīng)力過(guò)大等）。（4）設(shè)計(jì)中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形。

1.2 混凝土材料和配合比

配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類(lèi)不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。有關(guān)試驗(yàn)資料顯示：用水量不變時(shí)。水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加約5%；水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度約降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。有些地方發(fā)現(xiàn)不少?gòu)S房混凝土澆搗的樓板出現(xiàn)裂縫，總結(jié)的原因有如下方面：（1）粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。（2）骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，細(xì)骨料石粉含量超標(biāo)，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。（3）混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。（4）水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。（5）水泥等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因：水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開(kāi)裂影響很大。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大、越易開(kāi)裂。（6）配合比中水灰比（水膠比）過(guò)大。

1.3 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)

（1）現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。（2）對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。（3）大體積混凝土澆注，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。（4）現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

2 裂縫的預(yù)防措施

2.1 設(shè)計(jì)

（1）專(zhuān)門(mén)制定溫控措施、方案，包括制冷設(shè)備和中后期制冷系統(tǒng)運(yùn)行的要求。（2）嚴(yán)格審核設(shè)計(jì)圖紙，受力分析要復(fù)核，合理設(shè)置施工縫，合理考慮安全系數(shù)。（3）設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中。在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。（4）積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。常見(jiàn)混凝土裂縫中，相當(dāng)部分是由于混凝土收縮而造成的。要解決此問(wèn)題，可在混凝土中摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮。實(shí)踐證明，效果很好。（5）重視對(duì)構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識(shí)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋直徑和數(shù)量的選擇。

2.2 選材和配合比設(shè)計(jì)

（1）選用粉煤灰、外加劑以減少水泥用量和砼的發(fā)熱量。比如：大部分高效緩凝減水劑使28d齡期的混凝土的發(fā)熱量減少25%～30%；粉煤灰減少混凝土的初期發(fā)熱量，簡(jiǎn)化溫控措施等。（2）選擇低水化熱水泥，施工現(xiàn)場(chǎng)多使用普通硅酸鹽水泥，也應(yīng)盡量減少單位水泥用量。不同品牌、不同規(guī)格、不同批次的水泥不能混用。（3）選擇骨料，嚴(yán)格按《水工混凝土施工規(guī)范》的各項(xiàng)指標(biāo)控制，粗骨料針片狀顆粒含量<15%為佳，人工砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.4～2.8范圍內(nèi)，石粉含量6%～18%為佳。選擇的天然細(xì)集料含泥量<3%，細(xì)集料含泥量<0.5%為佳。砂率嚴(yán)格按照規(guī)范要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)選定最佳砂率為宜。（4）砼要有合適的配合比，選擇合適的配合比，不僅要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求、施工要求，還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。適當(dāng)?shù)剡x擇好水灰比，在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的原則下，盡可能減少水泥用量。粉煤灰加量適當(dāng)，高效緩凝減水劑等外加劑（如木質(zhì)素、糖蜜、MF復(fù)合劑等）合理?yè)搅?，增加混凝土的?qiáng)度，減少裂縫的產(chǎn)生。

2.3 施工操作

（1）澆搗工作：澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過(guò)振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。（2）混凝土養(yǎng)護(hù)：混凝土裂縫防治工作中，新澆混凝土早期養(yǎng)護(hù)尤為重要，可保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。灑水養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度不僅考慮施工現(xiàn)場(chǎng)溫度高、風(fēng)速大等原因。（3）混凝土的降溫和保溫工作：對(duì)于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問(wèn)題。澆筑前骨料要風(fēng)冷、可以制冰水、夏季運(yùn)輸采取保溫措施等降低混凝土入倉(cāng)溫度，采取必要的降溫措施（倉(cāng)面噴霧、埋設(shè)散熱孔、通水排熱、冷卻水管等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋、保溫苯板等（不緊要考慮季節(jié)降溫、也要考慮晝夜溫差）進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而引起的溫度裂縫。比如：出現(xiàn)裂縫的部位是國(guó)內(nèi)某大壩泄洪壩段上游面在1999年澆筑的，到了2000年只出現(xiàn)一條裂縫，到2001年了，以為混凝土齡期2年了，就不太重視溫控措施了。2001年夏天把保溫材料拿掉了，冬天來(lái)了，應(yīng)該再把保溫材料蓋好。但大家疏忽了。結(jié)果，2002年出現(xiàn)的裂縫就比較多了。這是一個(gè)深刻的教訓(xùn)。象大壩泄洪壩段上游面這樣重要的部位，保溫措施應(yīng)該一直保留到蓄水為止。而貴州某雙曲拱壩上游面保溫苯板在蓄水之前才拆除，有效的保證了混凝土裂縫的產(chǎn)生。（4）避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。（5）現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)建筑物耐久性有嚴(yán)重影響的、對(duì)結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性等有害的裂縫我們一定要事前積極預(yù)防，施工中要引起足夠重視。特別是在國(guó)外大型建筑物材料需求量大、很多受材料限制，比如非洲加納、尼日利亞的粉煤灰還要從國(guó)內(nèi)運(yùn)，當(dāng)?shù)厮嗥贩N有限（尼日利亞水泥以Lafarge、Dangote兩種水泥為主，而且一般先付現(xiàn)金后拿貨、月供應(yīng)量有限），加納布維主要為砂巖，尼日利亞宗格魯使用Luwa村的花崗巖，大多都存在骨料選擇性較少、運(yùn)距遠(yuǎn)、當(dāng)?shù)卮迕褡钄_等問(wèn)題。選用裂縫預(yù)防措施的時(shí)候必須充分考慮材料的選擇。必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)為宜。

上述觀點(diǎn)希望能夠幫助剛步入國(guó)際工程項(xiàng)目的年輕朋友。不足之處請(qǐng)指點(diǎn)，互相學(xué)習(xí)。

作者簡(jiǎn)介：姜桂軍（1981- ），男，湖南長(zhǎng)沙人，本科，工程師，研究方向：水電工程施工管理。