現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫原因及防治對(duì)策分析

牛宇來

摘 要：混凝土是建筑施工的重要材料，一直以來，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫都是建筑施工中嚴(yán)重且棘手的難題。文章將通過分析現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫原因，針對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫防治提出幾點(diǎn)建議，為減少混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫，提高工程質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；溫度；收縮；防治

中圖分類號(hào)：TV331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0077-02

在建筑施工中，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫是一個(gè)重要的問題，降低了混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，影響建筑質(zhì)量和使用壽命。因此，分析混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫產(chǎn)生的原因，采取針對(duì)性的防治措施，是當(dāng)前建筑施工的工作重點(diǎn)。

1 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫原因

1.1 溫度改變

溫度變化是導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫的一個(gè)主要原因，其中，配筋薄弱位置出現(xiàn)早期裂縫的概率更高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在混凝土結(jié)構(gòu)拆模后，尤其是大體積的混凝土，溫度降低幅度較大，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)之間形成溫差，引起溫度應(yīng)力并產(chǎn)生裂縫。由此可見，內(nèi)外結(jié)構(gòu)的溫差是導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力和約束力的主要因素，氣候條件惡劣的情況下，溫差增加，溫度裂縫出現(xiàn)的概率也隨之增加，相反，在氣候環(huán)境比較穩(wěn)定的地區(qū)，例如海洋性氣候等，混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫發(fā)生率和嚴(yán)重程度明顯低于大陸性氣候。從裂縫發(fā)生部位來看，主要集中在箱型結(jié)構(gòu)、薄件厚件連接處、錨固區(qū)施工縫處、受力筋拼接縫處、大體積混凝土結(jié)構(gòu)等。例如，在橋面與底板之間的箱型結(jié)構(gòu)中，裂縫的產(chǎn)生主要與底板的厚度有關(guān)，厚度過小時(shí)，腹板上部容易出現(xiàn)裂縫，厚度過大時(shí)，腹板下部容易出現(xiàn)裂縫，且隨著厚度的增加，對(duì)溫度變形的阻力也隨之增加，產(chǎn)生裂縫的幾率增大；在混凝土結(jié)構(gòu)中，薄構(gòu)件對(duì)溫度的變化更加敏感，反應(yīng)更快，因此在連接處，容易產(chǎn)生裂縫；同理，新老混凝土的施工接縫處也是裂縫高發(fā)的位置。

1.2 混凝土收縮

混凝土在凝結(jié)硬化的過程中，會(huì)產(chǎn)生收縮效果，體積也會(huì)發(fā)生變化，容易引起收縮裂縫。研究發(fā)現(xiàn)，收縮裂縫的發(fā)生幾率較高，僅次于溫度裂縫。盡管收縮產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度應(yīng)力，但破壞性仍然不容小覷。根據(jù)收縮產(chǎn)生機(jī)理不同，可以將其分為干性收縮、塑性收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮、自收縮等。其中干性收縮主要發(fā)生在養(yǎng)護(hù)完成后，由于混凝土內(nèi)部水分流失產(chǎn)生收縮，與空氣相對(duì)濕度、水灰比、外加劑、水泥成分等密切相關(guān)，常發(fā)生于鋼筋混凝土的薄腹梁上的腹壁中部位置，呈“棗核”形，與荷載無關(guān)。塑性收縮主要發(fā)生在塑性階段，由于混凝土表面水分流失導(dǎo)致。通常情況下，在混凝土攪拌完成后，水分充足，只有在養(yǎng)護(hù)不當(dāng)時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致表面水分迅速流失，導(dǎo)致漿體收縮出現(xiàn)裂縫。塑性收縮與混凝土溫度、外部環(huán)境溫濕度、水灰比、凝結(jié)時(shí)間等有關(guān)。化學(xué)收縮主要是在水泥水化作用下，混凝土中C3A和SO3成分發(fā)生變化，導(dǎo)致體積變化產(chǎn)生裂縫。自收縮同樣是受水泥水化作用影響，內(nèi)部的相對(duì)濕度變化產(chǎn)生收縮裂縫，與水灰比、水泥細(xì)度、細(xì)摻料活性等因素有關(guān)，研究顯示，水灰比越高，發(fā)生自收縮的可能性越低。

1.3 混凝土沉降

沉降問題主要是由于混凝土流動(dòng)性較差或振動(dòng)不充分等原因?qū)е碌龋饕l(fā)生在硬化之前，是導(dǎo)致早期裂縫的一個(gè)重要原因。通常情況下，厚度較大的構(gòu)件發(fā)生沉降問題的概率較大，在澆筑30min后，就可能出現(xiàn)沉降裂縫，主要呈“梭”形，沿主要鋼筋的布置走向，裂縫較寬且淺。在澆筑過程中，振搗不充分，出現(xiàn)粗骨料下沉，水分上升，發(fā)生離析的現(xiàn)象，在沉降作用下，混凝土由高處流向低處，導(dǎo)致早期裂縫。

1.4 施工質(zhì)量不合格

混凝土施工環(huán)節(jié)眾多，程序復(fù)雜，例如配制、拌和、運(yùn)輸、存放、拼裝、養(yǎng)護(hù)等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量不過關(guān)都有可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫。尤其是細(xì)長(zhǎng)、壁厚薄的構(gòu)件，出現(xiàn)裂縫的可能性更大，且裂縫的形狀、走向、寬度、深淺、發(fā)生部位各異。例如，保護(hù)層過厚的鋼筋、振搗不均勻、運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)等，都是常見的產(chǎn)生早期裂縫的原因。

2 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫防治對(duì)策

2.1 嚴(yán)格控制施工質(zhì)量

做好質(zhì)量把關(guān)，嚴(yán)格控制原材料和半成品的質(zhì)量，對(duì)水泥的安定性、砂石含泥量、碎石級(jí)配、骨料選擇都要進(jìn)行嚴(yán)格控制和把關(guān)。從設(shè)計(jì)上，確保構(gòu)造的合理性，尤其是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)情況和地基情況，選擇地基基礎(chǔ)型式。嚴(yán)格控制施工操作，對(duì)澆筑模板進(jìn)行檢查，確保其強(qiáng)度和剛度合格，能夠承受振搗壓力。對(duì)施工人員的操作進(jìn)行監(jiān)督，規(guī)范振搗行為，發(fā)現(xiàn)振搗不足或過度等情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行拆模，防止踐踏引起的開裂。

2.2 預(yù)防溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫

減少溫度應(yīng)力收縮裂縫，必須控制好混凝土內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的溫差，尤其是在冬季施工時(shí)，應(yīng)安裝混凝土表面溫度保持設(shè)備，提高養(yǎng)護(hù)溫度。研究顯示，混凝土在5℃以下的溫度中，強(qiáng)度不會(huì)出現(xiàn)上升變化。因此，可以選擇在混凝土表面覆蓋一層保溫層，例如棉被或草席，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)周期，確保混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫差始終保持在20℃以內(nèi)，防止出現(xiàn)溫縮裂縫。夏季施工應(yīng)降低混凝土的入模溫度，可以選擇在冰水中拌和混凝土，或在內(nèi)部設(shè)置冷卻降溫的循環(huán)管，保持混凝土內(nèi)部的溫度。在澆筑時(shí)，應(yīng)合理安排加工工序，可以采用分層澆筑、分塊澆筑、跳倉(cāng)施工等方法，以分層澆筑為例，應(yīng)控制分層厚度不超過30cm，有利于散熱以及減少約束，避免由于溫度過高產(chǎn)生裂縫。在后期養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)保溫和保濕操作，在混凝土反應(yīng)初期階段，保持足夠的水分，例如蓄水養(yǎng)護(hù)、灑水養(yǎng)護(hù)等，使混凝土表面慢慢冷卻干燥；控制里表溫差不超過25℃，降溫速率不超過2℃/d，能夠增加混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，有力的抵御溫差變化，通常情況下，普通硅酸鹽水泥養(yǎng)護(hù)周期不低于2周。此外，還可以選擇改變混凝土配合比、選用低熱或中熱水泥、使用緩凝劑或改善骨料級(jí)配減少水泥用量、留置變形縫、采取二次振搗工藝等，提高混凝土的抗裂能力，減少溫度裂縫。endprint

2.3 控制混凝土收縮裂縫

根據(jù)產(chǎn)生收縮裂縫的原因，采取措施進(jìn)行早期裂縫的防治。混凝土的干縮裂縫與水灰比、水泥用量等因素有關(guān)，水泥用量越大，水灰比越大，表明結(jié)構(gòu)中水分越大，產(chǎn)生干縮裂縫的可能性也隨之增加。因此，控制干縮裂縫的關(guān)鍵就是控制水泥比和水灰比。通常情況下，應(yīng)選擇收縮量較小的水泥，并使用粗骨料級(jí)配減少水泥用量，合理設(shè)計(jì)塌落度，適當(dāng)使用外加劑，規(guī)范混凝土攪拌操作，控制運(yùn)輸時(shí)間，禁止隨意在混凝土中加水，選擇二次抹壓工藝，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)等。控制混凝土塑性裂縫的核心即控制混凝土的表面體積，減少表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)體積的變化差異。在混凝土塑性裂縫的防治中，早期表面養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵，應(yīng)采取覆蓋灑水等養(yǎng)護(hù)措施，保持表面水分。在高溫或大風(fēng)等特殊天氣，應(yīng)保持環(huán)境濕度。在攪拌過程中，應(yīng)在確保其正常流動(dòng)性、塌落度的基礎(chǔ)上，盡量減少水含量，提高混凝土的保水性。

2.4 預(yù)防混凝土沉降裂縫

預(yù)防沉降裂縫，關(guān)鍵在于縮小澆筑部位之間的差異，減少薄壁混凝土單獨(dú)澆筑工藝，采取流動(dòng)性較低的混凝土構(gòu)件，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，避免出現(xiàn)沉降不均勻裂縫。合理控制塌落度，減少水含量；在運(yùn)輸中，應(yīng)適當(dāng)?shù)臄嚢瑁３只炷恋木鶆蛐裕粷仓埃瑧?yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行高速攪拌，時(shí)間20～30s，確保結(jié)構(gòu)的整體性符合設(shè)計(jì)要求；對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和監(jiān)督，防止出現(xiàn)漏振、過振或振搗不充分等，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

綜上所述，溫度改變、混凝土收縮、混凝土沉降、施工質(zhì)量不合格是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生早期裂縫的主要原因，針對(duì)這種情況，應(yīng)采取針對(duì)性的防治措施，例如規(guī)范施工行為，保證材料質(zhì)量，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保施工質(zhì)量；加強(qiáng)溫度控制，保持環(huán)境溫度和濕度，結(jié)合降溫工藝和施工技術(shù)，控制結(jié)構(gòu)溫差，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；根據(jù)影響收縮裂縫的各個(gè)因素，采取針對(duì)性的措施，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)和預(yù)防；優(yōu)化澆筑工藝和混凝土配比，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和均勻性，防止出現(xiàn)沉降裂縫。控制混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫，提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和強(qiáng)度，有利于建筑整體質(zhì)量的提升。

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