預(yù)拌混凝土早期裂縫的成因及控制措施

沈良

（杭州錢龍實(shí)業(yè)有限公司，杭州311234）

1 引言

混凝土結(jié)構(gòu)中開裂問題屬于其研究的熱點(diǎn)，隨著應(yīng)用和推廣預(yù)拌混凝土，混凝土生產(chǎn)與施工工藝得以改進(jìn)，但也造成預(yù)拌混凝土加劇早期收縮而發(fā)生開裂的現(xiàn)象。預(yù)拌混凝土具有水用量大、水泥用量大、石子用量小、砂率大這“三大一小”的弊端，出現(xiàn)裂縫主要是由于荷載變形所引起，由于工程對(duì)于混凝土質(zhì)量要求越來越高，因而應(yīng)當(dāng)從多方面進(jìn)行控制，減少預(yù)制混凝土早期開裂的可能性[1]。

2 預(yù)拌混凝土早期裂縫的成因

2.1 材料因素

水泥：水泥在預(yù)拌混凝土中用量較大，與減水劑配合使用將會(huì)增加混凝土水化熱，加快表面水分的蒸發(fā)速度，而混合物具有較強(qiáng)的保水性，泌水性小，表面若是無法得到水分的補(bǔ)充，則易產(chǎn)生表面裂縫。

粉煤灰：混凝土中添加粉煤灰具有眾多作用，如延緩效應(yīng)、減水效應(yīng)、二次反應(yīng)效應(yīng)、填充效應(yīng)、火山灰效應(yīng)。添加粉煤灰的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于普通混凝土，但是對(duì)于砂漿與石子的過渡區(qū)即水泥空隙具有一定影響。粉煤灰顆粒具有較高彈性模量，可抑制其收縮，發(fā)揮約束收縮的效用。

骨料：粗骨料含量與砂率呈反比，砂率越高則粗骨料含量越低，將混合料粘結(jié)力降低，則增加了產(chǎn)生裂縫的幾率。使用砂進(jìn)行選擇時(shí)，細(xì)砂模數(shù)較低，可優(yōu)先使用中砂。

外加劑：外加劑中常用的為減水劑，可降低水膠比，將混凝土水的拌合量減少，改進(jìn)孔結(jié)構(gòu)分布與數(shù)量，降低孔隙率，并增加水泥礦物的水化反應(yīng)，激發(fā)粉煤灰活性。

2.2 配合比不當(dāng)

在混凝土收縮中，其配合比具有較大影響。在原材料相同的前提下，不同配合比混凝土收縮比差異較大，主要體現(xiàn)在砂率、水泥用量、水膠比等方面。例如，混凝土強(qiáng)度相同，用水量1m3中相差30kg，則收縮效果約差15%。配合比不當(dāng)還可能導(dǎo)致混凝土保水性差、易于離析、泌水、難振搗密實(shí)，無法達(dá)到澆筑要求。

配合比無法達(dá)到混凝土要求可能有以下幾點(diǎn)原因：并未認(rèn)真計(jì)算混凝土配合比，材料比例不當(dāng)，砂漿少、水灰比大、石子多；材料與施工設(shè)計(jì)要求并不相符，水泥受潮結(jié)塊或重量減少；骨料配比差，含有較多雜質(zhì)；材料并未稱量，以體積替代重量，計(jì)量材料時(shí)存在較大誤差；外加劑加料順序出錯(cuò)，并未均勻攪拌混凝土等。上述原因皆會(huì)導(dǎo)致混凝土配合比不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管理。

2.3 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

養(yǎng)護(hù)對(duì)于早期混凝土裂縫防治具有重要作用。應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土表面的水分蒸發(fā)量進(jìn)行控制，結(jié)束初凝之前實(shí)施養(yǎng)護(hù)。混凝土泌水速率在0.5～1.5kg/（m2·h），最大蒸發(fā)速率為1.0kg/（m2·h），而高強(qiáng)度混凝土摻有粉煤灰、硅粉、礦粉等，泌水量較小，蒸發(fā)速率若是處于0.2～0.7kg/（m2·h）則易產(chǎn)生早期裂縫。

同時(shí)，混凝土對(duì)于外界環(huán)境具有較高敏感性，如夏季高溫，失水速率快；春秋風(fēng)大，具有較大的晝夜溫差；冬季氣溫低，干燥風(fēng)大，無法有效進(jìn)行混凝土施工[2]。

3 預(yù)拌混凝土裂縫控制措施

3.1 原材料控制

在原材料控制中，主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：①水泥應(yīng)選擇中、低熱水泥品種，除了冬季施工外，不宜選用“R”型水泥，要選擇泌水小、需水量較少的水泥，不能將不同品種、水泥廠、等級(jí)的水泥混用混存；②對(duì)于礦渣粉與粉煤灰，則應(yīng)當(dāng)選擇與質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相符的，可將水泥用量降低，減少混凝土收縮，以便降低裂縫出現(xiàn)可能性；③粗細(xì)骨料應(yīng)當(dāng)控制其含泥量，含泥量越大則混凝土開裂時(shí)間越早，其抗裂性能隨之減弱，增大了混凝土開裂的幾率；④施工處于常溫季節(jié)，則混凝土初凝時(shí)間約為10～12h，冬季要適當(dāng)提前；⑤外加劑選用具有增塑、引氣、緩凝等功能的泵送劑，利用適應(yīng)性試驗(yàn)明確其摻量與品種。通常泵送劑含量為1.5%～3.0%，其應(yīng)當(dāng)與凝膠材料具有較高的適應(yīng)性，坍落度損失值控制在1h 內(nèi)小于20mm 最佳。

3.2 優(yōu)化混凝土配合比

應(yīng)當(dāng)通過試驗(yàn)明確混凝土配合比，并實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。當(dāng)確定施工性能與混凝土強(qiáng)度后，盡量多摻入?yún)⒑狭稀⑸儆盟唷＿M(jìn)行復(fù)摻，相較于單摻其具有更好的效果，復(fù)摻具有很好的互補(bǔ)效應(yīng)和疊加效應(yīng)。選用含石量高、砂率低、用水量低的配合比，有效減少混凝土早期的裂縫，砂率可控制在38%～41%。

對(duì)于混凝土坍落度而言，并不是越大越好，不宜超過220mm，最優(yōu)坍落度為170mm 左右，而180～200mm 與140～160mm 坍落度則為良，超過220mm 時(shí)混凝土易泌水、離析，出現(xiàn)收縮裂縫。

3.3 施工控制

應(yīng)當(dāng)依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行混凝土施工，以免在雨中進(jìn)行混凝土澆筑，導(dǎo)致未成形混凝土被雨水澆濕。風(fēng)力較大、高溫、干燥、暴曬等極端環(huán)境下也應(yīng)當(dāng)避免進(jìn)行混凝土澆筑施工。現(xiàn)場施工時(shí)，預(yù)拌混凝土不能隨意加水。應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，避免出現(xiàn)欠振、過振及漏振的情況，尤其不能過振，以免混凝土表面產(chǎn)生4cm 左右的浮漿，硬化后易有裂縫出現(xiàn)。振搗中應(yīng)當(dāng)遵循快插慢拔的原則，依據(jù)振搗棒有效半徑進(jìn)行振搗，時(shí)間為15～20s，混凝土初凝之前需要二次振搗，減少裂縫出現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)若是具有較大的平面或板面，則應(yīng)當(dāng)處理表面，應(yīng)當(dāng)用刮尺刮平表面，初凝之前使用鐵滾筒反復(fù)進(jìn)行碾壓，并用木蟹壓實(shí)打磨，當(dāng)混凝土收水后，繼續(xù)使用木蟹槎平，將混凝土表面裂縫閉合，當(dāng)混凝土完成終凝后立即使用養(yǎng)護(hù)措施。若是澆筑板混凝土則使用來回三次碾壓壓光的措施，通常為機(jī)械壓光。

混凝土表面若是已經(jīng)有干縮裂縫出現(xiàn)，可使用拋石法彌合或約束裂縫。表面拋灑單粒級(jí)石子3kg/m2，使用平板振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)，可將混凝土的早期裂縫消除，或是使用粗砂及豆石將表面鋪滿，約束干縮裂縫。

3.4 合理養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)混凝土是在完成澆筑工作后，12h 以內(nèi)將其覆蓋澆水，夏季天氣較為炎熱，應(yīng)當(dāng)在混凝土完成澆筑后的2～3h 進(jìn)行覆蓋澆水，干硬性混凝土則在澆筑后1～2h 覆蓋澆水。就混凝土澆水的次數(shù)而言，以保證混凝土維持濕潤狀態(tài)為佳，養(yǎng)護(hù)用水與混凝土拌制用水具有相同要求，若是條件允許，可使用蓄水養(yǎng)護(hù)或噴淋養(yǎng)護(hù)的方法。養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少7 天，具體以水泥品種為主進(jìn)行測算，若是具有特殊設(shè)計(jì)要求，則以設(shè)計(jì)為主。

混凝土完成初凝后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，墻體使用具有良好保濕保溫效果的木模板，可在一定程度上延緩拆模時(shí)間，或開一些縫隙在模板上，養(yǎng)護(hù)中小水慢淋完成墻體養(yǎng)護(hù)。拆除模板不僅需要混凝土符合相應(yīng)的強(qiáng)度等級(jí)，還應(yīng)當(dāng)綜合考慮外界溫度、濕度、日照、自身情況等，合理制定拆模時(shí)間。需注意模板不能在混凝土最高溫度值時(shí)拆除并使用冷水養(yǎng)護(hù)。對(duì)于柱、梁等細(xì)長混凝土構(gòu)件，則需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，將拆模時(shí)間延長。

保濕保溫混凝土養(yǎng)護(hù)中，可另采用噴灑養(yǎng)護(hù)液、搭蓋保溫棚、蓄水等方法，將混凝土內(nèi)外溫差降低，避免其發(fā)生開裂。同時(shí)，需要注意溫度的測量，第一天澆搗后，每3h 測溫度一次，第二天則6h 測溫度一次，連續(xù)測溫5 次，6 天后，可每隔12h測溫一次，16 天后，可每隔24h 測溫一次，并將溫度進(jìn)行記錄，合理控制混凝土溫度。

4 結(jié)語

綜上，預(yù)拌混凝土若是出現(xiàn)早期裂縫，將會(huì)對(duì)整體工程質(zhì)量、安全性等造成嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)當(dāng)依據(jù)早期裂縫產(chǎn)生原因，從材料控制、優(yōu)化配合比、施工控制、合理養(yǎng)護(hù)這幾方面出發(fā)，探究預(yù)拌混凝土早期裂縫的控制措施，以期為相關(guān)工作者提供參考。