混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

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(珠海智海建材發(fā)展有限公司，廣東 珠海 519050)

引言

裂縫是建筑工程的一項(xiàng)質(zhì)量缺陷，已成為困擾混凝土生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)老大難問題，也是混凝土技術(shù)人員重點(diǎn)研究的課題。筆者所供職的珠海智海公司是珠海市規(guī)模最大的混凝土公司，年產(chǎn)量達(dá)130余萬m3，根據(jù)筆者多年來從事預(yù)拌混凝土質(zhì)量管理的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于預(yù)拌混凝土，如果不考慮施工及后期養(yǎng)護(hù)的影響，只要措施得當(dāng)、管理到位，裂縫可大為減少或控制在安全范圍之內(nèi)。本文對(duì)常見的混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行簡要介紹，供參考。

1 常見裂縫的類型及其特點(diǎn)

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫又稱為龜裂，常出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)表面，形狀不規(guī)則且長短不一，類似于干燥后的泥漿面。塑性收縮裂縫比較普遍，大多出現(xiàn)在混凝土澆筑初期，一般在澆筑后4 h左右出現(xiàn)。當(dāng)混凝土溫度與外界氣溫相差懸殊或氣候很干燥時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)這種裂縫。

塑性收縮裂縫的產(chǎn)生大多是由于混凝土澆筑后表面未及時(shí)覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，體積急劇收縮，但由于混凝土的早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而造成開裂。

1.2 干燥收縮裂縫

干縮裂縫是指混凝土由于干縮變形引起的開裂，常發(fā)生在混凝土表面，縫寬比較細(xì)小，且走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律性。這類裂縫一般發(fā)生在混凝土露天養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢1周左右，在表層或側(cè)面出現(xiàn)?；炷粮煽s裂縫大多由溫度收縮引起的，混凝土澆筑后如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，受到風(fēng)吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部溫濕度變化很小，收縮也小，因而表面的收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面裂縫。

1.3 溫度裂縫

溫度裂縫是指混凝土受到較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的承載能力時(shí)引起的開裂。多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫走向無一定的規(guī)律，多發(fā)生在施工的中后期，縫寬受溫度變化的影響比較明顯?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。當(dāng)水泥用量在350～550 kg/m3時(shí)，每m3混凝土將釋放出17 500～27 500 kJ的熱量，可使混凝土內(nèi)部溫度升至70 ℃左右，甚至更高。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就使得混凝土內(nèi)外的溫差較大，導(dǎo)致內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使得混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。實(shí)踐證明，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差達(dá)到25～26 ℃時(shí)，混凝土內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)生10 MPa左右的拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

在混凝土施工中，若溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，從而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生?；炷帘砻娉霈F(xiàn)的溫度裂縫多源于較大溫差，在混凝土硬化期間，水泥釋放出大量的水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度上升，混凝土表面與內(nèi)部的溫差較大，如果施工中拆模過早或受到寒潮襲擊，都會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度的急劇變化而產(chǎn)生收縮。

1.4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最為常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。混凝土拌和過程中由于水泥水化會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而導(dǎo)致體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 原材料的影響

2.1.1 水泥的影響

水泥是混凝土強(qiáng)度的主要來源，同時(shí)也是產(chǎn)生溫度裂縫的主因。水泥在水化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，致使混凝土內(nèi)部溫度上升，當(dāng)與外部的溫差達(dá)到一定程度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.1.2 骨料的影響

粗骨料的石粉含量、細(xì)骨料的含泥量以及級(jí)配等，都是產(chǎn)生裂縫的主要原因，這基本已成為一種共識(shí)，但許多技術(shù)人員往往忽視其中的針片狀骨料含量對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響。根據(jù)JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)C30～C55的混凝土，粗骨料的針片狀含量≯15%。顯然這主要是基于保證混凝土強(qiáng)度的考慮，針片狀骨料過多時(shí)，混凝土的和易性、均質(zhì)性差，使得漿體與骨料各自堆積，漿體集中的地方收縮較大，容易在這些地方產(chǎn)生裂縫。

2.2 配合比的影響

2.2.1 水膠比的影響

混凝土裂縫的產(chǎn)生取決于兩個(gè)因素：一是變形的不一致性，二是抵抗能力。變形的不一致性導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這是裂縫產(chǎn)生的動(dòng)力，如果內(nèi)應(yīng)力大于抵抗力，混凝土將產(chǎn)生裂縫；反之，混凝土則不會(huì)產(chǎn)生裂縫?；谶@個(gè)機(jī)理，水膠比越小，混凝土的收縮性越小，相應(yīng)地降低了變形的不一致性，也就減小了內(nèi)應(yīng)力，從根本上抑制了裂縫的產(chǎn)生。

2.2.2 礦物外加劑摻量的影響

新拌混凝土澆筑后，水化反應(yīng)需要水分，而周圍環(huán)境則會(huì)使水分蒸發(fā)，因此便會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)與環(huán)境對(duì)水的“爭奪”。對(duì)于礦物外加劑摻量大的混凝土，由于水化反應(yīng)及凝結(jié)硬化慢，混凝土的抵抗力不足以抵消內(nèi)應(yīng)力，因而會(huì)產(chǎn)生裂縫；而礦物外加劑摻量小的混凝土，因其早期強(qiáng)度較高，可以有效地阻止裂縫的產(chǎn)生。

2.2.3 砂率的影響

骨料粒徑越粗，收縮越??；骨料粒徑越細(xì)，砂率越大，收縮越大。所以，砂率也是控制塑性收縮裂縫的一個(gè)重要因素。砂率越大，產(chǎn)生裂縫的幾率也就越大；反之，則不失為阻止混凝土產(chǎn)生裂縫的一個(gè)有效措施。

3 預(yù)防混凝土裂縫的措施

(1)選用適宜的水泥，構(gòu)建水化熱適宜的膠凝材料體系。

(2)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，尤其是砂石的含泥量。

(3)優(yōu)化配合比，找出既能保證混凝土質(zhì)量，同時(shí)又經(jīng)濟(jì)可行的平衡點(diǎn)。

(4)做好質(zhì)量統(tǒng)計(jì)評(píng)估，實(shí)時(shí)調(diào)整施工配合比。

4 結(jié)語

雖然混凝土產(chǎn)生裂縫是不可避免的，而且產(chǎn)生裂縫的原因也很多，裂縫的形成、擴(kuò)展和延伸受混凝土材料的非均勻性制約，有一定的隨機(jī)性，但裂縫的有害程度是可以控制的。作為混凝土行業(yè)的技術(shù)人員，應(yīng)采取有效的預(yù)防措施，減少和阻止混凝土裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，尤其是要防止宏觀裂縫和有害裂縫的產(chǎn)生，為建筑工程質(zhì)量提供可靠的保障。