大體積混凝土塑性收縮等裂縫的判別及治理方法

魯亞福

（湛江市經(jīng)緯水利水電工程有限公司，廣東 湛江 524037）

隨著我國的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，與發(fā)展相適應(yīng)的建筑工程也越來越多，例如：橋梁、高層樓房基礎(chǔ)及水利大壩等。應(yīng)運(yùn)而生的建筑技術(shù)——大體積混凝土施工技術(shù)得到廣泛使用。大體積混凝土的結(jié)構(gòu)大而厚，澆筑混凝土體積大，施工技術(shù)難度大，然而正是這些特點(diǎn)，帶來了易產(chǎn)生裂縫的問題，從而可能造成混凝土的耐久性、承載能力的下降，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致建筑工程整體損毀。針對大體積混凝土裂縫問題進(jìn)行論述，為建筑施工中有效判別和治理裂縫問題提供參考。

1 大體積混凝土裂縫定義

參考《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JG55－2000）、美國混凝土學(xué)會(huì)及日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，大體積混凝土裂縫是指：混凝土結(jié)構(gòu)斷面最小厚度0.8 m以上的，同時(shí)預(yù)計(jì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫差超過25℃，內(nèi)外溫差超過混凝土的承受應(yīng)力時(shí)導(dǎo)致裂縫的混凝土。在我國建筑工程體系中，此類結(jié)構(gòu)在很多建筑工程中存在，如板式住宅、高層建筑基礎(chǔ)、大面積墻體等。

2 大體積混凝土裂縫種類、成因及判別

大體積混凝土裂縫可粗略的分為：宏觀裂縫與微觀裂縫。其中的宏觀裂縫為肉眼可見的裂縫，而由于骨料、水泥石及砂漿等混合物的非均質(zhì)特性，導(dǎo)致的物料體積與形狀的不均勻變化，這種不均勻變化產(chǎn)生的約束應(yīng)力，使得混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫，稱之為微觀裂縫。微觀裂縫在一般的情況下基本不會(huì)變動(dòng)，只有在結(jié)構(gòu)承受載荷較大及長期拉力應(yīng)力作用下才發(fā)展為宏觀裂縫。宏觀裂縫主要包括了：塑性收縮裂縫，干縮裂縫，溫差裂縫，塑形沉降裂縫及沉陷裂縫等。其中沉陷裂縫，顧名思義是由于結(jié)構(gòu)地基的沉陷導(dǎo)致混凝土界面裂縫，其特點(diǎn)在于裂縫多為深度或貫穿性的，容易判別，不需贅述。以下分別論述四類裂縫，為大體積混凝土裂縫的判別及治理提供參考。

2.1 塑性收縮裂縫

未硬化的混凝土，具有一定的塑性，處在塑性階段。塑性收縮引起的裂縫的原因有兩方面的因素：①由于澆注后混凝土的表面泌水，尤其是在高溫天氣下，水分大量快速蒸發(fā)導(dǎo)致混凝土體積縮小，當(dāng)收縮的應(yīng)力大于混凝土的抵抗力時(shí)，造成裂縫；②剛攪拌的混凝土顆粒間空隙充滿了水，在澆注之后，受到周圍環(huán)境溫度等條件的影響，水分不斷往混凝土表面遷移，水分的蒸發(fā)導(dǎo)致體積收縮。塑性收縮裂縫的特點(diǎn)在于長短不一致，從幾厘米到1 m以上都存在，形狀或成近似平行或呈雞爪或無規(guī)則網(wǎng)狀，深度較淺，它隨著混凝土的終凝而結(jié)束。

2.2 塑性沉降裂縫

與塑性收縮發(fā)生的階段一致，裂縫的產(chǎn)生是由于混凝土受重力影響，自然下沉而引起。而由于鋼筋上部混凝土有鋼筋承載，兩旁的混凝土與其發(fā)生相對位移，導(dǎo)致裂縫。故其特點(diǎn)是延鋼筋兩旁產(chǎn)生裂縫呈現(xiàn)規(guī)則走向，裂縫中部較寬而端部叫窄，長度依據(jù)鋼筋分布和混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而異。

2.3 干縮裂縫

干縮裂縫發(fā)生階段在混凝土硬化定型之后?；炷羶?nèi)部存在的游離水，隨著時(shí)間及環(huán)境溫度，風(fēng)力等條件的變化，游離水不斷遷移至表面蒸發(fā)，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度低于干縮應(yīng)力時(shí)，混凝土則會(huì)產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫的特點(diǎn)在于裂縫從表面逐漸向內(nèi)部發(fā)展，發(fā)展前期裂縫較為細(xì)小，隨著水分的不斷蒸發(fā)，裂縫逐步發(fā)展，變長變寬，寬度多在0.05 mm～0.2 mm之間，走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律性，多見于板類結(jié)構(gòu)。

2.4 溫差裂縫

溫差裂縫在混凝土整個(gè)固化過程中都會(huì)產(chǎn)生。在初期，混凝土在澆筑之后，水泥水化過程會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，熱量不能及時(shí)的排出。研究表明，混凝土內(nèi)部溫度在3～5 d時(shí)達(dá)到最高。而此時(shí)混凝土表面水分在大量蒸發(fā)，帶走大量的熱量，溫度相對混凝土內(nèi)部低（相差約在25℃以上），形成外冷內(nèi)熱的現(xiàn)象，從而在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵消產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，則導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。其裂縫多見于混凝土的淺表面。在中期，初期水化熱尚有殘留，它與混凝土冷卻熱疊加，產(chǎn)生溫度差應(yīng)力，加之混凝土的不同部位抗拉強(qiáng)度不均勻，導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生溫差裂縫，其裂縫特征為分布不規(guī)則，多為表面性裂縫。在后期，雖然混凝土已具有一定抗拉強(qiáng)度，但是急劇的溫度變化，如晝夜溫度變化大，風(fēng)雪突襲等、表面干濕劇烈變換等會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部熱膨脹，產(chǎn)生對外壓力，所以裂縫多呈由內(nèi)而外狀或垂直裂縫，外寬內(nèi)窄，較為深進(jìn)的特點(diǎn)。

3 大體積混凝土裂縫治理措施

3.1 塑性收縮裂縫治理

根據(jù)塑性收縮裂縫產(chǎn)生的原因，可降低混凝土的水灰比、添加保水性強(qiáng)的外加劑及調(diào)整骨料的級配，以減少泌水的發(fā)生，從源頭減少裂縫的產(chǎn)生。施工過程中將混凝土振搗密實(shí)，減少收縮的程度。當(dāng)發(fā)生塑性收縮裂縫時(shí)可采取增加抹壓次數(shù)、重新振搗等方式處理。

3.2 塑性沉降裂縫治理

施工過程中要嚴(yán)格控制混凝土單位用水量，在保證施工要求的情況下，盡量減少混凝土的塌落度；使用正確的綁扎鋼筋方法，以保證鋼筋表面的平整度；根據(jù)混凝土的澆筑時(shí)間，合理的選擇拆模時(shí)間；在產(chǎn)生了細(xì)微裂縫時(shí)，可以使用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料封堵。如產(chǎn)生了加大的裂縫，則可適當(dāng)挖出，呈“U”狀槽，進(jìn)行補(bǔ)修。

3.3 干縮裂縫治理

在施工時(shí)，選用干縮較小的水泥品種，盡量使用粗砂，亦可添加早強(qiáng)劑，提高混凝土的初期強(qiáng)度。同時(shí)，混凝土要振搗密實(shí)，加強(qiáng)濕水護(hù)養(yǎng)，延遲干縮的發(fā)生。當(dāng)干縮裂縫產(chǎn)生之后，可通過表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠等方法治理，這類措施主要適用于非結(jié)構(gòu)承載部位，如裂縫發(fā)生在對整體結(jié)構(gòu)有影響的部位，則需要通過加壓設(shè)備將膠粘結(jié)材料注入混凝土中，以達(dá)到加固的目的。

3.4 溫差裂縫治理

初期與中期產(chǎn)生的溫差裂縫應(yīng)當(dāng)通過減少表面水分蒸發(fā)速度的方法防治，可在混凝土表面覆蓋尼龍薄膜等阻擋水分劇烈蒸發(fā)的物體，尤其是在外界環(huán)境溫度較高的情況下。由于溫差引起的裂縫多在混凝土的淺表面，故可通過在裂縫表面涂抹環(huán)氧膠泥來治理；對于后期溫差裂縫，需要等待裂縫發(fā)展穩(wěn)定之后，如果產(chǎn)生較大寬度的裂縫，則通過水泥砂漿填塞的方法解決。雖然采取治理措施能一定程度上，能緩解裂縫的繼續(xù)發(fā)展，但是根本的防治方法依舊依賴于原材料的控制，這方面可降低入模溫度、適當(dāng)摻入磨細(xì)煤灰等，同時(shí)采用低水化熱的水泥也是良好的防治措施。施工方面，要連續(xù)整體性的澆注，多次振搗及適當(dāng)延長護(hù)養(yǎng)時(shí)間來防止溫度裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

大體積混凝土裂縫問題是一直困擾施工人員的問題，通過對裂縫的論述，從裂縫產(chǎn)生原因分析，從中得出適合與不同裂縫治理的方法。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)各種裂縫的補(bǔ)救措施不能完全的保證大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特性，需要從原料選擇及施工技術(shù)方面加強(qiáng)。

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