高強混凝土裂縫分析與防治

周鑄 周天琨

摘要：本文用工程實例分析了高強混凝土施工裂縫出現(xiàn)的原因，并相應地提出了一些防治措施，可為以后高強混凝土的施工提供有益的參考。

關鍵詞：高強混凝土 分析 防治

一、概述：隨著科學技術的進步和社會的發(fā)展，現(xiàn)代建筑不斷向大跨度、高層、超高層方向發(fā)展，高強混凝土強度高，可在滿足結構受力和結構功能下，減少結構構件的截面尺寸、降低自重、減少用鋼量、增大建筑空間。高強混凝土即采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰、超細礦渣、硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50～C80級混凝土。它作為一種新的建筑材料，以其抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性，在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用。高強混凝土最大的特點是抗壓強度高，一般為普通強度混疑土的4～6倍，故可減小構件的截面，因此最適宜用于高層建筑。對于高層建筑來說，裂縫一直是施工中最為常見和難以克服的弊病，裂縫會導致非常嚴重的后果，因此研究混凝土結構裂縫產生原因及防治措施具有重要的意義。

二、實例分析：某項目由一座23層五星級酒店大樓，一座35層辦公寫字樓，四層商業(yè)裙房及二層地下室組成，其中寫字樓為框架核心筒結構，地下二層到14層為核心筒，采用C60的高強混凝土。本工程要求超高層高強混凝土核心筒墻體裂縫的出現(xiàn)率不大于5%。在超高層高強混凝土核心筒墻體工程質量評定過程中隨機抽取了600處進行調查分析，總共發(fā)現(xiàn)64處裂縫，其中收縮裂縫45處，干縮裂縫6處，溫度裂縫4處，順筋裂縫4處，沉降裂縫3處，其他裂縫2處。出現(xiàn)裂縫率10.7%大于5%。因此需要對該工程進行裂縫治理。經(jīng)過調查分析，影響本工程超高層高強混凝土核心筒墻體收縮裂縫的要因有四條：一是模板下口拼縫不嚴，二是混凝土配比不準確，三是混凝土養(yǎng)護方法不當，四是核心筒墻體過長。經(jīng)過群策群力認真分析每條要因，從多角度提出了下列對策方案：1.模板下口拼縫不嚴的治理：板面收面應平整，板面用砂漿或壓腳板封堵，臨空面用海綿條堵，提前八小時對模板下口縫隙處進行水泥砂漿封堵。在混凝土澆筑之前，用于封堵的水泥砂漿必須達到能夠封堵混凝土浮漿的強度。核心筒電梯井部分的模板下口處于臨空面，應在安裝核心筒模板之前先沿核心筒繞電梯一圈粘帖一道海綿條，再將該部位模板和木方向下延伸20cm，然后加一道對拉螺桿鎖，從而有效防止核心筒電梯井模板下口臨空位置漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。為了避免混凝土振搗出現(xiàn)過振現(xiàn)象，施工技術人員應實行全程監(jiān)督把控。2.經(jīng)分析比對發(fā)現(xiàn)高強混凝土的外加劑存在問題，導致了坍落度不合格：及時調整了外加劑，將高效減水劑改換成聚羧酸系列高性能減水劑并調整用量后，使得坍落度全部合格。3.采用混凝土養(yǎng)護劑養(yǎng)護：通過采用混凝土養(yǎng)護劑進行核心筒高強混凝土的養(yǎng)護，有效預防了收縮裂縫的產生。4.進行設計變更：經(jīng)過有關專家分析推斷，核心筒有規(guī)律的裂縫是由于核心筒墻體過長導致的，唯有通過設計變更，才能最終消除核心筒墻體的有規(guī)律裂縫，將長度17.7米的核心筒墻體中間開出了一個寬0.9米，高2.1米的洞口，減小了高強混凝土核心筒墻體的收縮應力。按照整改完畢后的方案執(zhí)行，各施工階段出現(xiàn)裂縫的幾率均在5%以下，達到了預期的目標。該項目為今后類似的工程提供了寶貴經(jīng)驗，同時也提高了全體施工管理人員的質量控制水平，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

三、裂縫成因及防治：1. 收縮裂縫：收縮裂縫是由濕度變化引起的， 它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。 在施工中， 為保證其和易性， 往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5倍的水。多出的這些水分以游離態(tài)形式存在， 并在硬化過程中逐步蒸發(fā)， 從而在混凝土內部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞， 造成混凝土體積收縮。此外， 混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。收縮是混凝土固有的物理特性， 一般來說水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環(huán)境溫度越高、表面失水越大， 則其收縮值越大， 也越易產生收縮裂縫。它包括塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、干燥收縮裂縫、自身收縮裂縫、碳化收縮裂縫等。對上述收縮裂縫的防治可采取以下防治措施 ：

（1） 摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量; 施工時， 下料不宜過快， 并振搗密實。

（2） 對于早期收縮裂縫的防治， 除加強早期養(yǎng)護外， 宜在混凝土終凝前進行二次抹壓， 在材料上可摻加促凝劑， 且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥; 對于干縮裂縫的防治， 可以適當延長養(yǎng)護時間， 材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。

（3） 盡可能降低水泥用量， 增大粗骨料的含量， 且宜選用石灰?guī)r作為粗骨料，應嚴格控制骨料的含泥量， 砂率不宜過大， 骨料應具有良好級配。

（4） 降低自身收縮裂縫的有效方法是盡量使用 C3A 含量低的水泥。

（5） 防止碳化收縮裂縫關鍵是降低生成物的堿度， 對新澆混凝土做好濕水養(yǎng)護， 而對使用當中的混凝土結構要盡量保持干燥， 在CO2等腐蝕性氣體含量高的環(huán)境下要做好防腐措施。

（6） 混凝土澆筑抹光后要及時用潮濕的草墊或塑料薄膜覆蓋， 風季施工時應設擋風設施。

2.溫度裂縫：溫度裂縫是由于混凝土內外溫差或季節(jié)氣溫變化過大而形成的。

防治措施：（1） 在材料方面， 宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥， 盡量減少水泥用量， 可摻加緩凝高效減水劑; 對大體積混凝土， 可適當摻入塊石; 在拌和水中摻冰屑并對骨料進行噴水冷卻。

（2） 在施工方面， 應合理安排施工工序， 改進施工工藝，如澆筑大體積混凝土時， 在混凝土中布設水管循環(huán)導熱或分塊分層澆筑; 改善結構約束條件， 如較長結構要設溫度縫或后澆帶， 在基巖上澆筑時， 要鋪50～100mm砂層以消除其嵌固作用。

（3） 在設計方面，應當根據(jù)結構所處的具體時空條件靈活應用“抗與放” 的設計準則，主要是做好溫度應力計算， 根據(jù)可能產生的溫度應力采取相應的構造措施，如適當?shù)嘏渲脺囟蠕摻睿?分擔混凝土溫度應力。

（4）需加強混凝土養(yǎng)護， 做好表面保溫措施（如蓄水養(yǎng)護或覆蓋潮濕的草墊等）， 適當延長拆模時間， 以使混凝土表面緩慢散熱; 對于大體積混凝土， 控制入模溫度，并進行測溫跟蹤， 控制混凝土內外溫度差在 25℃以內。⑸對于收縮裂縫和溫度裂縫，實踐證明在高強混凝土里面摻入適量的膨脹劑，可徹底解決高強混凝土的裂縫，有顯著的社會效益及經(jīng)濟效益。

3.沉陷裂縫：沉陷裂縫是建筑物建成后各部分發(fā)生不均勻沉降而引起的， 多為貫穿性的， 其位置與沉陷方向一致。

防治措施：（1） 在基礎設計時確保持力層與地基的承載力受力均勻，在層高不同的部位以及新老建筑物連接處設置沉降縫。

（2） 在施工中， 模板要有足夠的強度和剛度， 并支撐可靠; 另外， 注意施工順序， 如先高層后低層， 先主體后裙房。

（3） 施工前要做好地質勘測工作， 盡量選擇好的持力層， 竣工后要避兔地基受到雨水等浸泡。

4.其他裂縫：（1）施工裂縫：施工裂縫是由于施工中操作不當或構件本身的剛度不夠等因素引起的。

防治的關鍵是嚴格按照施工規(guī)范進行， 如預應力張拉須在構件強度達到75%以上時進行， 模板與混凝土間涂刷隔離劑， 拆模或滑升時， 先均勻松動， 再緩慢拆離或提升。

（2）腐蝕裂縫：腐蝕裂縫是由于結構長期處于腐蝕性氣液的環(huán)境下引起的， 它包括混凝土自身的腐蝕以及鋼筋的銹蝕。防治的關鍵是消除或降低混凝土中此類物質的存在。

四、結束語：高強混凝土質量管理與施工，與普通混凝土存在一些差異，應引起足夠的重視。鑒于高強混凝土裂縫的普遍性和復雜性，控制混凝土結構裂縫要從材料的選擇、設計和計算、構造、施工和養(yǎng)護等方面密切配合，才能得到很好的效果。應針對裂縫的成因、貫徹預防為主的原則、加強設計施工及使用等方面的管理，確保結構安全和避免不必要的損失。一旦產生裂縫，應全面調查分析，查明原因，取得修補處理依據(jù)，在選擇處理方法上，應比較論證、綜合考慮，以求施工方便、經(jīng)濟高效。