混凝土結(jié)構(gòu)工程的防裂措施

胡忠偉，趙恒樹

（山東億辰混凝土有限公司，山東　臨沂　276000）

混凝土結(jié)構(gòu)工程的防裂措施

胡忠偉，趙恒樹

（山東億辰混凝土有限公司，山東臨沂276000）

由于在以往的混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中存在較多的地下車庫結(jié)構(gòu)裂縫和墻梁板的早期和后期裂縫問題，為了防止在今后的工程中重復(fù)出現(xiàn)此類裂縫，特提出相應(yīng)的預(yù)防措施。這些措施有設(shè)計方面的，有施工方面的，有原材料質(zhì)量控制方面的，有混凝土配合比優(yōu)化方面的，有混凝土養(yǎng)護方面的。

結(jié)構(gòu)裂縫；后澆帶；混凝土

本文根據(jù)近些年的混凝土供貨和回訪總結(jié)，參照混凝土結(jié)構(gòu)實際發(fā)生的裂縫現(xiàn)象，分析了其產(chǎn)生原因，提出了相應(yīng)防裂措施。

1　后澆帶的設(shè)計問題

1.1伸縮縫的最大間距

規(guī)范規(guī)定不得大于45m，當(dāng)結(jié)構(gòu)長度超過45m 時，就需要增設(shè)后澆帶。這一規(guī)定過于籠統(tǒng)，因為材料的熱脹冷縮是與溫差成正比的。若在夏季澆筑混凝土的入模溫度在35℃ 左右（臨沂地區(qū)），而到冬季最冷的時候與外界接觸的混凝土結(jié)構(gòu)的最低溫度可能達(dá)到-13℃ 左右，這時候的季節(jié)溫差就會達(dá)到48℃ 左右，在這時混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，致使在結(jié)構(gòu)較長的中部相對薄弱的位置拉開裂縫。伸縮縫或后澆帶留置的最大間距應(yīng)根據(jù)季節(jié)溫差大小來確定。若在冬期澆筑的混凝土，其收縮溫差較小，但膨脹溫差很大；而在暑期澆筑的混凝土，其收縮溫差很大，而膨脹溫差較小。在春秋季澆筑的混凝土，其膨脹和收縮的溫差都比較適中。如果要想防止裂縫，就要盡量減少收縮溫差；但是當(dāng)無法避免收縮溫差過大時，那就要在較長的結(jié)構(gòu)中部設(shè)置后澆帶，其間距不宜超過30m。若在冬期澆筑混凝土結(jié)構(gòu)時，后澆帶間距就可以加大到60m。因此，在確定后澆帶間距時，應(yīng)考慮該混凝土結(jié)構(gòu)在什么季節(jié)施工，應(yīng)符合“冬長夏短”的原則。

1.2后澆帶之中的鋼筋連接

在許多大型住宅小區(qū)的地下車庫頂板中后澆帶之中的鋼筋都是按原設(shè)計施工的，后澆帶兩邊的鋼筋是聯(lián)通的，沒有把鋼筋斷開。當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土因溫度降低而產(chǎn)生收縮時，后澆帶兩側(cè)的混凝土?xí)驅(qū)Ψ降氖湛s而產(chǎn)生的拉應(yīng)力通過鋼筋互相傳遞到另一邊，從而加大了結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。后澆帶兩邊4～7m 的范圍內(nèi)出現(xiàn)裂縫就是這個原因?qū)е碌?。我們?006年曾經(jīng)供應(yīng)過一個地下車庫，該車庫東西方向長120m、寬20m，由兩個后澆帶均分為三段。該車庫頂板于5月下旬澆筑，在7月上旬就澆筑完了兩個后澆帶。等到10月下旬來了第一場寒流后，車庫頂板中段的中部就出現(xiàn)了8道橫向裂縫，并且在兩個后澆帶的兩側(cè)施工縫處也都拉開了。而東西兩段的中部就沒有出現(xiàn)裂縫，這就很清楚地表明了東西兩段的收縮拉應(yīng)力是通過鋼筋向中段傳遞的。

因此，建議在4～10月份期間澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)若有后澆帶時，在鋼筋綁扎過程中，后澆帶處的鋼筋應(yīng)采用人工搭接法或單面焊接法（焊接時應(yīng)待到后澆帶混凝土澆筑前進行，不得過早連接）。這樣的后澆帶之中的鋼筋是可以自由伸縮的，不會相互傳遞應(yīng)力。

2　后澆帶的施工

2.1后澆帶混凝土的澆筑時間

設(shè)置后澆帶是為了防止出現(xiàn)裂縫，所以應(yīng)選擇不容易裂縫的時間段來澆筑后澆帶混凝土。建議在11～3月期間澆筑后澆帶混凝土，最好選擇日平均氣溫在3～10℃ 的日子里澆筑，因為當(dāng)溫度過低時，混凝土容易遭受凍害。

2.2后澆帶混凝土的補償收縮

設(shè)計上都要求在后澆帶處要澆筑微膨脹混凝土，其限制膨脹率不得小于0.025%（JGJ/T178－2009《補償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中3.0.3規(guī)定），混凝土的強度等級都要提高一個等級。但是，有哪個工地去試驗過微膨脹混凝土的限制膨脹率呢？又有幾個需方或監(jiān)理員到供方生產(chǎn)地點進行監(jiān)督，察看其是否摻加了合格的膨脹劑呢？這方面存在的問題還望引起有關(guān)部門的重視。

3　地下車庫外墻和頂板

3.1地下車庫和主樓筏板

隨著高層建筑的迅速崛起，主樓筏板也越來越厚，大多數(shù)都超過了1m 的厚度，成為大體積混凝土。由于大體積混凝土內(nèi)部的水化熱較高，如果控制不好，容易引起混凝土表面裂縫。經(jīng)過這些年的實踐可以看出，只要把中心溫度與表面溫度的溫差控制在25℃ 以內(nèi)，側(cè)模拆除不要過早（1d 就拆模），就不容易裂縫。因此，有些設(shè)計人員在筏板設(shè)計中要求摻加抗裂纖維，實在是沒有必要。

3.2地下室外墻和頂板

由于地下室外墻的混凝土等級較高，都具有防水抗?jié)B要求，長度較大，受到環(huán)境因素影響又較多，外墻比較容易產(chǎn)生豎向裂縫；頂板容易在后澆帶兩側(cè)附近裂開。裂縫的規(guī)律是：混凝土強度等級越高越容易裂；混凝土的入模溫度越高越容易裂；外墻和頂板的長度越長越容易裂；混凝土的自收縮率越大越容易裂。因此，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況制定混凝土施工方案，然后才能澆筑混凝土。具體防裂措施如下：

3.2.1摻加膨脹劑或抗裂纖維

因為外墻和頂板都是抗?jié)B混凝土，所以應(yīng)在混凝土內(nèi)摻加膨脹劑。摻加原則是：當(dāng)平均大氣溫度低于10℃ 時，可以按膠凝材料的5% 摻加膨脹劑；當(dāng)平均大氣溫度低于20℃時，可以按膠凝材料的7% 摻加膨脹劑；當(dāng)平均大氣溫度大于20℃ 時，可以按膠凝材料的9% 摻加膨脹劑，并同時摻加0.6～0.8㎏/m3抗裂纖維；當(dāng)平均大氣溫度大于30℃ 時，可以按膠凝材料的10%摻加膨脹劑，并同時摻加0.8～1.0㎏/m3 抗裂纖維。當(dāng)混凝土的強度等級為 C35時，抗裂纖維摻加量取下限，C40時取中值，大于 C40時取上限。

3.2.2外墻和頂板在后澆帶處的縱向鋼筋應(yīng)采用搭接法連接

若采用單面搭接焊時，焊口應(yīng)在后澆帶混凝土澆筑前進行焊接。若在4～10月份澆筑外墻和頂板混凝土的，后澆帶處的縱向鋼筋必須采用上述方法連接，否則，容易在后澆帶兩側(cè)附近產(chǎn)生裂縫。若在12～2月份澆筑外墻和頂板混凝土的，后澆帶處的縱向鋼筋可按設(shè)計要求連接。

3.2.3使用質(zhì)量較好的原材料

水泥使用 P·O42.5級，其標(biāo)準(zhǔn)稠度不得大于29%（標(biāo)準(zhǔn)稠度越小越好）。砂子應(yīng)采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的中砂，近期要特別控制砂子的含泥量不得超過3%，10mm 以上的鵝卵石含量不得大于15%，用于 C40以上混凝土?xí)r，其鵝卵石含量不得大于10%。石子應(yīng)采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的5～25mm 連續(xù)粒級的石灰?guī)r碎石，其頁巖和黃皮顆粒含量不得過多，含泥量不得超標(biāo)。 粉煤灰應(yīng)采用Ⅰ級、Ⅱ級，Ⅱ級粉煤灰的需水量比不得大于102%（粉煤灰的需水量比越小越好），Ⅲ 級灰不得用于結(jié)構(gòu)混凝土中。礦粉應(yīng)采用 S95級或 S105級的，其活性越高越好。外加劑應(yīng)采用聚羧酸型的，因為該外加劑的收縮率比較小。

3.2.4做好混凝土配合比的優(yōu)化

若要想配制出收縮率較小的混凝土，必須注意以下幾點：

（1）選用合格的中砂，其細(xì)度模數(shù)控制在2.7～3.1較好，砂率宜控制在40%～46%，膠凝材料越多，砂率越?。环粗酱?。

當(dāng)只有細(xì)砂時，可采用細(xì)砂與機制砂搭配使用，即細(xì)砂比機制砂為3:7較合適。

若配制抗?jié)B防裂混凝土?xí)r，不宜摻加礦粉，因礦粉的收縮率較大。也可適量少摻一些，按膠凝材料計算，其摻量不得超過15%。

若混凝土強度等級較高時（大于 C40），最好選用Ⅰ級粉煤灰，使用聚羧酸泵送劑，采用 P·O52.5級水泥。

3.2.5降低拌合用水溫度

當(dāng)在暑期遇到大于 C45的混凝土澆筑較長的剪力墻或地下室外墻時，可以采用冰塊降溫法。就是根據(jù)熱工計算，在生產(chǎn)高等級混凝土前先把一定量的冰塊放入水池內(nèi)，使冰塊融化來降低水的溫度，以此達(dá)到降低混凝土出機溫度和入模溫度。盡量控制混凝土的入模溫度不大于30℃，這樣所澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)就不容易出現(xiàn)裂縫。

3.2.6增加地下室外墻的水平配筋率

若處在暑期施工，混凝土強度等級又大于 C40時，其外墻的水平配筋間距不得大于150mm，Ⅱ 級鋼筋直徑不小于16mm。當(dāng)設(shè)計圖紙不符合該要求時，應(yīng)向設(shè)計單位提出變更。

3.2.7加強對混凝土公司的質(zhì)量監(jiān)督

由需方技術(shù)人員和監(jiān)理員共同到攪拌站主控室查看生產(chǎn)配合比是否與供方出具的配合比報告相一致?，F(xiàn)場察看砂石的表觀質(zhì)量。查看水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑和外加劑的合格證。特別要查看膨脹劑的出廠過磅單。當(dāng)前在山東省范圍內(nèi)，合格膨脹劑的送貨單價都不低于750元/噸。應(yīng)要求供方在膨脹劑大貨進場時通知需方派人到攪拌站見證取樣，并快速測試其膨脹性能。即：稱取 P·O42.5級水泥1350g，膨脹劑150g，水675g，倒入凈漿攪拌機，攪拌成水泥漿。然后用漏斗插在啤酒瓶上（瓶子的容積不小于600mL），把水泥漿倒入啤酒瓶內(nèi)，將瓶子輕輕振動使水泥漿密實，蓋上瓶蓋。放在試驗室內(nèi)，在瓶子上貼上經(jīng)雙方簽字的標(biāo)簽。靜置7d 觀察瓶子是否出現(xiàn)裂縫，若出現(xiàn)一條裂縫，說明其膨脹率接近合格，若出現(xiàn)2～3條裂縫，則說明其膨脹率達(dá)到合格要求；若出現(xiàn)的裂縫大于3條，就說明其膨脹率較高；若瓶身沒有出現(xiàn)裂縫，則該批膨脹劑不合格。不合格的膨脹劑絕對不能用于抗?jié)B防裂混凝土中。

膨脹劑的顏色呈微紅色，察看膨脹劑罐的進料管口是否有微紅色的粉末，如果沒有，這個罐內(nèi)就不是膨脹劑。應(yīng)追究供方責(zé)任。

4　對結(jié)構(gòu)混凝土的養(yǎng)護

（1）混凝土終凝后應(yīng)即時對混凝土構(gòu)件進行覆蓋養(yǎng)護。由于混凝土拌合物中摻有粉煤灰和外加劑，按國家標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護時間不得少于14d。若混凝土構(gòu)件早期養(yǎng)護不夠，其28d 強度將大受影響。因此為了保證混凝土工程質(zhì)量，除嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范施工澆搗混凝土外，施工單位一定要做好混凝土的養(yǎng)護工作。對于墻、柱等部位的混凝土構(gòu)件，在拆模后立即安排專人噴水養(yǎng)護，每小時不少于一遍（噴水養(yǎng)護不少于14d），柱子可用塑料薄膜包裹養(yǎng)護，包裹前先灑水潤透。請注意：墻柱若想使用混凝土養(yǎng)護液養(yǎng)護時，必須先到有資質(zhì)的檢測部門檢測合格后才能使用。

（2）現(xiàn)澆板澆筑一段后，用振動棒水平拉振板面達(dá)到密實，然后用木搓板把板面搓平，再把塑料薄膜自前向后隨抹隨苫上（每一段薄膜的開頭和收尾用抹子拍壓一下，使薄膜與板面黏結(jié)好）。這是防止現(xiàn)澆板早期裂紋的有效方法。若遇有大風(fēng)天氣，可在薄膜上灑一些砂子，防止塑料膜被風(fēng)刮起。也可用水管捏扁向板面灑水，并設(shè)專人看護，發(fā)現(xiàn)有薄膜刮起，及時灑水重新苫蓋好。放線后應(yīng)保證灑水養(yǎng)護不少于14d。

（3）混凝土進入冬期施工時，現(xiàn)澆板面的養(yǎng)護同上第（2）條，柱子采用塑料薄膜纏裹。墻面在拆除模板后立即安排施工人員把塑料薄膜粘到墻面上。先根據(jù)薄膜寬度每邊減少10cm，垂直把雙面膠貼于墻面上，然后自上而下滾貼薄膜至地面，再用壁紙刀割斷薄膜，薄膜應(yīng)拐出地面5cm，用清理的建筑垃圾或砂子把薄膜端部壓住。薄膜頂部還應(yīng)橫貼一道雙面膠把頂部封嚴(yán)。每幅薄膜之間搭接寬度為3～5cm，每隔半米用膠帶把兩幅薄膜粘緊。必須做到上到頂，下到底，兩邊到墻角或洞口。當(dāng)遇有洞口時，薄膜應(yīng)緊貼洞口側(cè)壁繞向另一面。窗臺下的非承重墻段可不貼薄膜，但窗頂部必須粘貼薄膜，并且要封閉嚴(yán)密。

（4）混凝土未達(dá)到1.2MPa 以前不得堆放重物，更不得對現(xiàn)澆板面產(chǎn)生沖擊荷載。當(dāng)?shù)蹁摻罨蚣芄軙r應(yīng)放于梁上或沿墻邊放置，不得放于板跨中部。

5　結(jié)束語

綜上所述，要想防止混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，就必須遵守以上的原則或建議：設(shè)計伸縮縫或后澆帶時應(yīng)根據(jù)該地區(qū)所處的季節(jié)溫差大小確定，遵守“冬長夏短”的規(guī)律。后澆帶處的縱向鋼筋（垂直于后澆帶方向）應(yīng)采用搭接連接。要控制好進場原材料的質(zhì)量，嚴(yán)禁砂石的含泥量超標(biāo)，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度不大于29%；優(yōu)化混凝土配合比，采用合理的砂率，不使用細(xì)砂，但可采用細(xì)砂與機制砂搭配使用。使用優(yōu)質(zhì)的原材料。容易產(chǎn)生裂縫的長墻和地下室頂板應(yīng)根據(jù)季節(jié)溫差大小來摻加合格的膨脹劑和抗裂纖維。認(rèn)真做好混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護工作。加強對混凝土公司的質(zhì)量監(jiān)督，不定期地到攪拌站進行突擊檢查。

［單位地址］山東省臨沂市羅莊區(qū)湖北路與電廠路交匯處南側(cè)山東億辰混凝土有限公司羅莊分公司（276000）

胡忠偉（1990－），男，助理工程師，試驗室副主任。