對混凝土裂縫的成因和控制措施的幾點認識

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引言

　　泵送混凝土指用混凝土泵沿管道輸送和澆筑混凝土拌合物，我國泵送混凝土施工技術(shù)始于1979年上海寶山鋼鐵廠工程。隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的進步，泵送混凝土因其自身固有的優(yōu)勢而得到了廣泛使用，這大大加快了施工進度，提高了工效，減少了占用場地量，也減少了對環(huán)境的污染。集中攪拌混凝土不僅能改善混凝土的施工性能、施工質(zhì)量和提高文明施工程度，而且也能減少收縮、防止開裂、提高抗?jié)B性、改善耐久性。

　　1 溫度裂縫的成因及控制

　　1.1溫度裂縫產(chǎn)生的原因。

　　水泥水化是一個放熱的化學反應(yīng)過程，其間產(chǎn)生一定的水化熱。每克水泥放出502J的熱量，如果以水泥用量300～550kg/m³來計算，每1m³混凝土將放出15500～27500KJ的熱量，且大部分水泥水化熱在3d內(nèi)釋放出來?；炷潦菬岬牟涣紝w，特別是大體積混凝土，其產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，導致內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表面散熱快，使混凝土內(nèi)外截面產(chǎn)生溫度梯度，特別是晝夜溫差大時，內(nèi)外溫度差別更大，內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力，外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力，由于此時混凝土拉抗強度較低，當混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過其抗拉強度時，混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5d，初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大，甚至達到貫穿的情況。

　　1.2溫度裂縫的控制措施。

　　混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)?；炷猎胶?，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。對于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。此外，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。因此，為更好的控制水化熱所造成的溫度升高、減少溫度應(yīng)力，可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實際承受荷載的情況，對工程結(jié)構(gòu)的強度和剛度進行復核與驗算，并取得設(shè)計單位的同意后，可用56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設(shè)計強度。由于過去土木建筑物層數(shù)不多、跨度不大，且多為現(xiàn)場攪拌，施工工期短，混凝土標準試驗齡期定為28d，但對于具有大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑，大多數(shù)的施工期限很長，少則1～2年，多則4～5年，28d不可能向混凝土結(jié)構(gòu)，特別是向大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計荷載，因此將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d天是合理的，正是基于這點，國內(nèi)外許多專家均提出這樣建議。如果充分利用混凝土的后期強度，則可使每1m3混凝土的水泥用量減少40～70kg左右，則混凝土溫度相應(yīng)降低4～7℃。另一方面，應(yīng)當嚴格控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。對于出機溫度和澆筑溫度的控制，《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50164-92）中明確規(guī)定：高溫季節(jié)施工時，混凝土最高澆筑溫度，不宜超過35℃。為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度，可以采取下面的辦法：（1）降低原料溫度，每1m3混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料；（2）在攪拌混凝土時加冰塊冷卻；（3）生產(chǎn)砼時避開當天高溫時段；（4）對攪拌運輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。

　　2 干縮裂縫的成因及控制

　　2.1干縮裂縫產(chǎn)生的原因。

　　混凝土澆注后仍處于塑料性狀態(tài)時，由于表面水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)。形狀不規(guī)則。長短不一，呈龜裂狀深度一般不超過50mm，但薄板結(jié)構(gòu)如果混凝土中摻加有含泥量大的粉砂則可能穿透。此類裂縫的主要原因，是混凝土澆注后3～4h左右其表面沒有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風干燥天氣條件下，混凝土表面水分蒸發(fā)過快，或者是被基礎(chǔ)、模板吸水過快，以及混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，而此時混凝土強度幾乎為零，不能抵抗這種變形力而導致開裂，從混凝土中蒸發(fā)和被吸收水分的速度越快，干縮裂縫越易產(chǎn)生。而預(yù)拌混凝土公司為了滿足施工現(xiàn)場的可泵性、流動性，其出機混凝土坍落度和砂率較大，加之夏季高溫中為降低坍落度損失，以及大體積混凝土中均摻緩凝劑，早期強度較低，所以水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。

　　2.2干縮裂縫的控制措施。

　　干縮裂縫的防止措施主要包括以下幾點：（1）合理選擇水泥品種。一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發(fā)，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。（2）控制水泥用量?；炷粮稍锸湛s隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般約為250～500kg/m3。（3）用水量的把握?；炷恋母稍锸湛s受用水量的影響最大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比、為直線關(guān)系；當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。（4）最佳砂率的確定?；炷恋母稍锸湛s隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無限的，也應(yīng)在最佳砂率范圍內(nèi)，可以通過理論計算和工程實踐確定。（5）化學外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。（6）正確選擇養(yǎng)護時間和方法?；炷翝仓媸艿斤L吹日曬，表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫保濕養(yǎng)護，對減少干燥收縮有一定作用。

　　小結(jié)

　　泵送混凝土梁出現(xiàn)的裂縫常常是非荷載因素造成的，由于混凝土的收縮而造成裂縫形成是其中最主要的一個原因。要有效地提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能，在施工中應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比，加強對原材料質(zhì)量的控制，選用水化熱小和收縮小的水泥及嚴格控制砂、石子的含熱量，加強對混凝土澆筑和養(yǎng)護的管理，加強振搗，提高混凝土的密實性和抗拉強度。設(shè)計中應(yīng)重視構(gòu)造鋼筋的作用，對泵送混凝土梁應(yīng)加強梁的腰筋，從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。

　　參考文獻：

　　[1]張雄.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007。