混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生因素及控制措施

鄒麗娜,馬鴻飛,于 爽

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司 ,黑龍江 齊齊哈爾 161005）

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生因素及控制措施

鄒麗娜,馬鴻飛,于 爽

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司 ,黑龍江 齊齊哈爾 161005）

文章主要介紹了水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生因素，從混凝土配合比設(shè)計(jì)、配置用料澆注方法、溫度監(jiān)測(cè)等反面方面,提出了裂縫產(chǎn)生控制措施。

混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；產(chǎn)生因素；控制措施

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國(guó)調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的20%左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的80%左右。所以，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長(zhǎng)期困擾的一個(gè)技術(shù)難題，一直未能很好地解決。國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖不完全一致，但基本相同?？茖W(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。

迄今為止，在設(shè)計(jì)時(shí)幾乎所有的混凝土都允許一定范圍內(nèi)開裂，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性方面講，這是沒有問題的。但問題的關(guān)鍵在于一旦出現(xiàn)裂縫，在各種外力的作用下，尤其是水下結(jié)構(gòu)，在高水頭的水壓力以及侵蝕性媒介對(duì)裂縫的破壞性作用，可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許開裂的裂縫進(jìn)一步擴(kuò)張和蔓延。

2 裂縫產(chǎn)生的因素

1）大體積混凝土水化時(shí)產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

2）混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。

3）在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫

4）當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱漲冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮，因?yàn)槭芗s束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨漲，體積增大3倍，從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。

6）在炎熱的大風(fēng)天氣，混凝土表面蒸發(fā)較過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

7）構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫，例如：構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

8）當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能會(huì)產(chǎn)生裂縫，隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

9）當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護(hù)層厚度有限，特別是當(dāng)混凝土密實(shí)性不良，環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會(huì)使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對(duì)周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。

3 裂縫控制的系列措施

1）為了減少水泥用量，降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用混凝土60 d后期強(qiáng)度，作為混凝土強(qiáng)度評(píng)定、工程交工驗(yàn)收及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2）混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出“高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。施工時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土配合比，計(jì)量要準(zhǔn)確，坍落度抽檢工作要加強(qiáng)，不能流于形式。

3）配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，此外可摻加膨漲劑、適量的粉煤灰等，摻粉煤灰是一項(xiàng)既能減少由溫度應(yīng)力而使大壩開裂的危險(xiǎn)，又能提高混凝土某些性能的經(jīng)濟(jì)有效的措施；同時(shí)要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確?；炷羶?nèi)外溫差小于25°。根據(jù)構(gòu)造要求情況配置必要的鋼筋起到限裂的作用。

4）混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，不得留施工縫，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①混凝土的攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定。當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不大于600 mm；當(dāng)采用非泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不大于400 mm。②分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，其層間的間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長(zhǎng)的時(shí)間間隔不大于混凝土的初凝時(shí)間。當(dāng)層間間隔時(shí)間超過混凝土的初凝時(shí)間，層面應(yīng)按施工縫處理。

5）混凝土的拌制、運(yùn)輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①當(dāng)炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，混凝土攪拌場(chǎng)站宜對(duì)砂、石骨料采取遮陽、降溫措施。②當(dāng)采用泵送混凝土施工時(shí)，混凝土的運(yùn)輸宜采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，混凝土攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量應(yīng)滿足混凝土連續(xù)澆筑的要求。

6）混凝土振搗要密實(shí)，拆模后要掛草簾或鋪草澆水養(yǎng)護(hù)保濕。新澆筑的混凝土就象剛剛出生的嬰兒，需要體貼關(guān)心和愛護(hù)?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)不僅對(duì)防止早期表面裂縫顯得重要，它對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展、混凝土的進(jìn)一步成熟和耐久性等也同樣重要，在過去許多工程的施工和管理中，對(duì)養(yǎng)護(hù)的重要性沒有充分的認(rèn)識(shí)。

7）摻合料及外加劑的使用。國(guó)內(nèi)當(dāng)前用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時(shí)可代替水泥，降低水化熱。摻加量為水泥用量的15%，降低水化熱15%左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑?；炷林袚饺胨嘀亓?.25%的木鈣減水劑，不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善，同時(shí)又減少10%拌和用水，節(jié)約10%左右的水泥，從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結(jié)時(shí)間，要加緩凝劑，反之凝結(jié)時(shí)間過早，將影響混凝土澆筑面的粘結(jié)，易出現(xiàn)層間縫隙，使混凝土防水、抗裂和整體強(qiáng)度下降。為了防止混凝土的初始裂縫，宦加膨脹劑。國(guó)內(nèi)常用的膨脹劑有UEA，EAS、特密斯等型號(hào)。

8）大體積混凝土的溫控施工中，除應(yīng)進(jìn)行水泥水化熱的測(cè)定外，在混凝土澆筑過程中還應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測(cè)，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的規(guī)?？筛鶕?jù)所施工工程的重要性和施工經(jīng)驗(yàn)確定，測(cè)溫的方法可采用先進(jìn)的測(cè)溫方法，如有經(jīng)驗(yàn)也可采用簡(jiǎn)易測(cè)溫方法。這些監(jiān)測(cè)結(jié)果能及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況，以及所采用的施工技術(shù)措施的效果。為工程技術(shù)人員及時(shí)采取溫控對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。

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2011-02-15