混凝土溫度裂縫成因及防治措施探討

曹洪生

摘 要：裂縫的存在，不僅會(huì)影響工程質(zhì)量的整體外觀形象，而且會(huì)降低抗?jié)B和抗凍能力，并會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。因此，研究裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素，能更好地防治裂縫，提高工程質(zhì)量。如何在混凝土施工中避免混凝土裂縫已經(jīng)成為施工中的難題。分析了混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系，解析了根據(jù)實(shí)際情況在施工過程中采取不同的控制措施，以防混凝土產(chǎn)生裂縫。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；溫度；

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2012）01-0281-01

1 裂縫的成因

混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因，實(shí)驗(yàn)表明在混凝土拌和過程種，石子的表面吸附一層水膜；成型時(shí)，混凝土種多余的水分上升，在粗骨料的底面停留形成水囊；加上凝結(jié)時(shí)水泥石的收縮，使得骨料和水泥石的結(jié)和面上形成了局部的結(jié)和面微細(xì)裂縫（界面裂縫）。這種裂縫在混凝土種是不可避免的，由于溫差作用、荷載作用、不均勻沉降或施工操作不規(guī)范等原因，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，形成較大裂縫，這產(chǎn)生很大影響。裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大甚至可能會(huì)導(dǎo)致坍塌事故。主要因素是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、模板變形和基礎(chǔ)不均勻沉降等。本文將對(duì)混凝土由溫度變化引起的裂縫進(jìn)行分析。

混凝土在硬化期間水泥產(chǎn)生大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

由于原材料質(zhì)地不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊體混凝土中其抗拉強(qiáng)度也是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。

施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運(yùn)行時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

2 溫度應(yīng)力的分析

（1）自開始澆筑混凝土至水化熱基本結(jié)束，一般約為30天。這個(gè)階段具備兩個(gè)特征：一是水泥揮發(fā)出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量的急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

（2）自水化熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。在這個(gè)時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。

（3）混凝土完全冷卻后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

3 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止混凝土裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從以下幾個(gè)方面考慮。

3.1 充分認(rèn)識(shí)裂縫危害，提高全員質(zhì)量意識(shí)

隨著建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展，這就要求參建的技術(shù)管理人員不斷加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和提高，充分認(rèn)識(shí)裂縫產(chǎn)生的危害，加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對(duì)混凝土性能的影響、新工藝新過程的學(xué)習(xí)了解，監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位一起對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施，與施工班組研究討論，共同努力實(shí)現(xiàn)控制質(zhì)量目標(biāo)，有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。

3.2 加強(qiáng)控制混凝土溫度

（1）拌合混凝土?xí)r加漿或用冰將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；（2）在混凝土中埋設(shè)冷卻水管對(duì)混凝土內(nèi)部進(jìn)行降溫；（3）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化。

3.3 改善約束條件

（1）對(duì)混凝土體進(jìn)行合理地分縫分塊；（2）避免基礎(chǔ)過大起伏；（3）合理的安排混凝土澆筑工序，避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

3.4 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是混凝土表面與內(nèi)部溫差過大，寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對(duì)防止混凝土表面早期裂縫非常重要。

從溫度應(yīng)力方面考慮，混凝土保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

（1）防止混凝土內(nèi)外溫差過大，防止其表面裂縫；（2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土運(yùn)行期的穩(wěn)定溫度；（3）混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)抗裂能力。適宜的溫、濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。

從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余，但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此，混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。

混凝土拆模后裂縫修補(bǔ)，混凝土拆模后若發(fā)現(xiàn)裂縫，通常如下處理：（1）一般性表面細(xì)小裂縫，可將裂縫部位清洗干凈，干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或表面涂刷封閉。（2）裂縫較大時(shí)，可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤(rùn)，刷一層水泥漿，用1∶2水泥砂漿分層壓實(shí)抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。（3）對(duì)影響結(jié)構(gòu)整體，防水防滲要求的結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、深度情況，采用水泥壓力灌漿、化學(xué)灌漿的方法修補(bǔ)，或表面封閉與注漿同時(shí)使用；明顯降低結(jié)構(gòu)剛度，承載力和嚴(yán)重裂縫，應(yīng)根據(jù)情況，采用預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍或結(jié)構(gòu)膠粘貼劑貼鋼板加固等方法。