混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及其防控措施探討

張 瑾

（山西省燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

混凝土是一種人造石材，它是由一定比例的膠凝材料、水和骨料經(jīng)配合、拌制，在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下硬化、養(yǎng)護(hù)而成。因其具有原料豐富、良好的物理性能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為使用最廣泛的建筑材料。但混凝土極易因受到各種物理或化學(xué)因素的影響而產(chǎn)生裂縫，這就導(dǎo)致了混凝土裂縫在建筑工程的普遍發(fā)生和存在。混凝土裂縫的存在不僅影響了建筑的美觀性，還可能使混凝土內(nèi)的鋼筋暴露在空氣中被銹蝕、混凝土碳化從而縮減混凝土構(gòu)件的使用壽命，甚至由于裂縫的連續(xù)發(fā)展導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的斷裂造成建筑安全事故。

1 裂縫的產(chǎn)生原因

混凝土良好的力學(xué)性能造就了混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中的主導(dǎo)地位。在內(nèi)外某種或某些因素的作用下，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)有物理結(jié)構(gòu)變化，這些物理結(jié)構(gòu)的變化能造成混凝土裂縫的產(chǎn)生，而裂縫轉(zhuǎn)而又會(huì)給混凝土構(gòu)件帶來破壞作用[1]。混凝土結(jié)構(gòu)的防水性、耐久性及承載能力降低的主要原因就是混凝土裂縫。混凝土裂縫依據(jù)不同的劃分原則可以分為很多種，例如從首次出現(xiàn)的部位可劃分為微觀裂縫和宏觀裂縫[2]。

1.1 微觀裂縫的產(chǎn)生原因

在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)的一類裂縫是微觀裂縫。混凝土是由膠凝材料和集料組成的非均勻、不連續(xù)的復(fù)合材料，在水泥的水化過程中產(chǎn)生形變，當(dāng)相互之間產(chǎn)生的約束超過極限時(shí)，就出現(xiàn)微觀裂縫。其次，水泥水化將骨料粘結(jié)，但粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)較低，混凝土干縮內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)界面破壞而導(dǎo)致微觀裂縫。微觀裂縫在一定的條件下會(huì)發(fā)展為宏觀裂縫。

1.2 宏觀裂縫

1） 溫度差異引起的脹縮裂縫，當(dāng)混凝土內(nèi)外部溫差較大時(shí)，拉應(yīng)力就會(huì)出現(xiàn)在混凝土的表面。當(dāng)這種拉應(yīng)力滿足其強(qiáng)度超過混凝土的抗拉強(qiáng)度的條件時(shí)，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。通常有兩種情況：①混凝土硬化過程中，水泥水化反應(yīng)釋放出大量的化學(xué)熱，由于混凝土內(nèi)外部的散熱效率不同，內(nèi)外的較大溫差就產(chǎn)生了；②混凝土在施工過程時(shí)，發(fā)生氣候溫差大的變化或者是寒潮的突然襲擊等情況，混凝土表面的溫度急劇下降進(jìn)而產(chǎn)生收縮，混凝土的內(nèi)部阻礙表面的收縮[3]。

2） 濕度變化引起的收縮裂縫，混凝土內(nèi)部濕度變化微弱，但由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、氣候干濕交替頻繁等情況造成混凝土表面濕度變化較大甚至劇烈，而內(nèi)部混凝土束縛了表面的干縮變形，產(chǎn)生裂縫。

3） 塑性收縮裂縫，混凝土在硬化前的無強(qiáng)度或者強(qiáng)度很低或者剛剛終凝時(shí)的強(qiáng)度很小狀態(tài)，因未及時(shí)覆蓋、氣候干燥、風(fēng)吹等外界條件的影響引起混凝土表面水分過快蒸發(fā)，混凝土體積會(huì)因?yàn)榧眲∈湛s而產(chǎn)生裂縫。該類裂縫多出現(xiàn)于新澆注的混凝土構(gòu)件，尤其是在它裸露的表面更為常見。

4） 水化收縮裂縫及干縮裂縫，水泥具有干縮性，其水化反應(yīng)后生成物體積較反應(yīng)前減少的現(xiàn)象被稱為水化收縮，同時(shí)水化反應(yīng)會(huì)不斷消耗混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔中的自由水，伴隨發(fā)生混凝土內(nèi)部濕度降低的情況，出現(xiàn)自干縮現(xiàn)象。

5） 混凝土材料選擇及配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致裂縫，材料選擇不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到力學(xué)設(shè)計(jì)的要求，概括起來有三種情況：①集料中的含泥量過大或者集料顆粒級(jí)配不當(dāng)都是導(dǎo)致混凝土收縮增加的原因；②在混凝土拌合過程中，選擇和使用不合適的、不能達(dá)到添加目的的外加劑、摻合料；③使用的水泥強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到要求，導(dǎo)致混凝土實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度[4]。

2 裂縫的防控措施

2.1 材料選擇與配合比方面的防控措施

嚴(yán)把材料入場(chǎng)關(guān)，保證材料的質(zhì)量，比如集料含泥率、水泥強(qiáng)度等級(jí)、骨料級(jí)配等要符合使用要求。選擇終凝時(shí)間長、水化熱低的水泥，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制混凝土拌制過程中的的水灰比。合理選擇和使用外加劑和摻和料，比如緩凝劑和高效減水劑同時(shí)使用能同時(shí)減少用水量和水泥用量，能起到提高混凝土強(qiáng)度的作用。使用接觸面平滑、滿足承力要求的模版。

2.2 施工方面的防控措施

避免在惡劣的氣候環(huán)境中進(jìn)行混凝土施工，如大風(fēng)大雨天氣不適宜澆筑混凝土，如若必須在炎熱氣候進(jìn)行混凝土施工，則應(yīng)采取相應(yīng)的降溫手段。在澆筑混凝土前，要在模版接觸面上噴灑適量的水。在混凝土澆筑過程中對(duì)混凝土及時(shí)加入適量水，以降低澆筑溫度，此外，振搗棒的使用方法要正確，做到快插慢拔。運(yùn)用二次振搗和二次抹面工藝。在進(jìn)行混凝土施工前要合理安排，避免側(cè)面長期暴露和高差過大的情況發(fā)生。

2.3 養(yǎng)護(hù)方面的防控措施

養(yǎng)護(hù)是要將混凝土自身和周圍環(huán)境的溫差變化和濕度變化對(duì)混凝土的破壞降到最小。采取適當(dāng)?shù)纳禍卮胧┓乐够炷脸霈F(xiàn)內(nèi)外溫差過大和溫度表面梯度，保持混凝土周圍環(huán)境干濕度的適宜，都可以有效的防止裂縫產(chǎn)生。

3 結(jié)語

造成混凝土裂縫的因素是多種多樣的，本文在結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際和查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了概括總結(jié)，可能還有不到位、不全面的地方，這就要求我們?cè)诮窈蟮氖┕ぶ卸嗉?xì)心觀察、認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為混凝土裂縫的防控工作積累和提供更多科學(xué)、完善的參考依據(jù)。每個(gè)裂縫的形成可能都不只局限于一個(gè)因素，要綜合考慮施工條件、施工人員素質(zhì)、環(huán)境條件等因素，我們?cè)陬A(yù)防混凝土裂縫時(shí)必須配合采取多種防控手段來達(dá)到最高效的防控狀態(tài)，這還有待更加深入的研究。