淺談水泥混凝土構(gòu)件裂縫的控制

摘 要：通過對混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的諸多原因進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出從設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)，采取相對應(yīng)的措施，最大限度地控制裂縫的產(chǎn)生；同時(shí)，對已產(chǎn)生的裂縫及時(shí)采取補(bǔ)救措施，從而使裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)的影響控制到最低。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；裂縫；原因；防控

1 概述

混凝土內(nèi)部溫度取決于混凝土本身所貯備的熱能。在絕熱條件下，混凝土內(nèi)部最高溫度為澆筑溫度與水泥水化熱溫度總和。實(shí)際施工過程中，由于混凝土內(nèi)部溫度與外界環(huán)境溫度之間存在溫差，并且混凝土四周并不能充分散熱，所以新澆筑的混凝土與周圍環(huán)境之間便會發(fā)生熱能交換?；炷聊０濉⑼饨绛h(huán)境和養(yǎng)護(hù)條件等因素都會不斷改變混凝土內(nèi)部所貯備的熱能，并促使混凝土內(nèi)部溫度逐漸發(fā)生變化，表現(xiàn)為“由低到高，再由高到低”的變化過程，混凝土內(nèi)部最高溫度實(shí)際上是入模澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕熱升溫和混凝土澆筑后的散熱溫度三者的疊加。

2 裂縫的產(chǎn)生原因

2.1 微觀裂縫的產(chǎn)生原因

在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)的一類裂縫是微觀裂縫?；炷潦怯赡z凝材料和集料組成的非均勻、不連續(xù)的復(fù)合材料，在水泥的水化過程中產(chǎn)生形變，當(dāng)相互之間產(chǎn)生的約束超過極限時(shí)，就出現(xiàn)微觀裂縫。其次，水泥水化將骨料粘結(jié)，但粘結(jié)強(qiáng)度相對較低，混凝土干縮內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，會出現(xiàn)界面破壞而導(dǎo)致微觀裂縫。微觀裂縫在一定的條件下會發(fā)展為宏觀裂縫。

2.2 宏觀裂縫

2.2.1 溫度差異引起的脹縮裂縫。當(dāng)混凝土內(nèi)外部溫差較大時(shí)，拉應(yīng)力就會出現(xiàn)在混凝土的表面。當(dāng)這種拉應(yīng)力滿足其強(qiáng)度超過混凝土的抗拉強(qiáng)度的條件時(shí)，混凝土的表面就會出現(xiàn)裂縫。通常有兩種情況：混凝土硬化過程中，水泥水化反應(yīng)釋放出大量的化學(xué)熱，由于混凝土內(nèi)外部的散熱效率不同，內(nèi)外的較大溫差就產(chǎn)生了；廣東潮汕地區(qū)由于冬天早晚氣溫溫差較大，因此在冬天施工過程，容易發(fā)生氣候溫差大的變化或者是寒潮的突然襲擊等情況，混凝土表面的溫度急劇下降進(jìn)而產(chǎn)生收縮，混凝土的內(nèi)部阻礙表面的收縮。

2.2.2 混凝土的收縮裂縫?；炷林屑s20%的水分是水泥硬化所必需的，而約80%的水分要蒸發(fā)，多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土的裂縫。

2.2.3 塑性收縮裂縫?；炷猎谟不暗臒o強(qiáng)度或者強(qiáng)度很低又或是剛剛終凝時(shí)的強(qiáng)度較小狀態(tài)，因未及時(shí)覆蓋、氣候干燥、風(fēng)吹等外界條件的影響引起混凝土表面水分過快蒸發(fā)，混凝土體積會因?yàn)榧眲∈湛s而產(chǎn)生裂縫。該類裂縫多出現(xiàn)于新澆注的混凝土構(gòu)件，尤其是在它裸露的表面更為常見。

2.2.4 水化收縮裂縫及干縮裂縫。水泥具有干縮性，其水化反應(yīng)后生成物體積較反應(yīng)前減少的現(xiàn)象被稱為水化收縮，同時(shí)水化反應(yīng)會不斷消耗混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔中的自由水，伴隨發(fā)生混凝土內(nèi)部濕度降低的情況，出現(xiàn)自干縮現(xiàn)象。

2.2.5 塑性沉降裂縫。在混凝土的拌制過程中，混凝土拌合物中的粗細(xì)骨料因?yàn)槊芏炔煌脑蚨鴷l(fā)生沉降現(xiàn)象。在沉降的過程中，固體顆粒必然會受到來自下側(cè)骨料、側(cè)面模板以及水平鋼筋的阻力。固體顆粒會因?yàn)樽枇Φ淖饔枚c周圍的其他物質(zhì)形成沉降差，這種沉降差對混凝土本身造成的壓力在混凝土頂部表面集聚進(jìn)而導(dǎo)致塑性沉降裂縫的產(chǎn)生。

2.2.6 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫?；炷恋募现泻胸S富的化學(xué)物質(zhì)，所以在拌制過程中會不可避免的發(fā)生各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，其中最常見的兩種會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)：堿骨料反應(yīng)和鋼筋骨架銹蝕。他們具有相同的破壞機(jī)理，即體積膨脹致使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土表面開裂。

2.2.7 混凝土材料選擇及配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致裂縫。材料選擇不當(dāng)可能會導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度等級達(dá)不到力學(xué)設(shè)計(jì)的要求，概括起來有三種情況：集料中的含泥量過大或者集料顆粒級配不當(dāng)都是導(dǎo)致混凝土收縮增加的原因；在混凝土拌合過程中，選擇和使用不合適的、不能達(dá)到添加目的的外加劑、摻合料；使用的水泥強(qiáng)度等級達(dá)不到要求，導(dǎo)致混凝土實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.2.8 外部荷載或其他作用力造成的裂縫。由于地基未夯實(shí)等問題，建筑物會受到不均勻沉降的影響，不均勻沉降導(dǎo)致混凝土構(gòu)件受到剪切力的作用，當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗剪能力不足以抵抗受到的剪切作用時(shí)就會發(fā)生剪切破壞，造成開裂。外荷載造成的裂縫：混凝土在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前就加荷或者按超出設(shè)計(jì)承受能力的負(fù)荷使用。

3 裂縫的防控措施

3.1 設(shè)計(jì)方面的防控措施

針對建筑工程的建設(shè)目的和使用要求，充分考慮混凝土構(gòu)件在未來的使用過程中可能受到的永久荷載與可變荷載的最大值，進(jìn)行滿足使用要求的科學(xué)、規(guī)范設(shè)計(jì)；對混凝土構(gòu)件在符合力學(xué)和空間美觀設(shè)計(jì)的要求下合理的進(jìn)行分縫分塊設(shè)計(jì)；注意直徑和強(qiáng)度的協(xié)調(diào)，合理選擇主筋，鋼筋要做適筋設(shè)計(jì)；通過對地基進(jìn)行多次夯實(shí)以及合理設(shè)計(jì)，將不均勻沉降對混凝土構(gòu)件和建筑物帶來的不利影響降到最低。

3.2 材料選擇與配合比方面的防控措施

嚴(yán)把材料入場關(guān)，保證材料的質(zhì)量，比如集料含泥率、水泥強(qiáng)度等級、骨料級配等要符合使用要求。選擇終凝時(shí)間長、水化熱低的水泥，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制混凝土拌制過程中的的水灰比。合理選擇和使用外加劑和摻和料，比如緩凝劑和高效減水劑同時(shí)使用能同時(shí)減少用水量和水泥用量，能起到提高混凝土強(qiáng)度的作用。使用接觸面平滑、滿足承力要求的模版。剛進(jìn)場的鋼筋應(yīng)做好防潮處理，存放在干燥的倉庫內(nèi)并采取密封處理，鋼筋加工如發(fā)現(xiàn)有銹跡，應(yīng)除銹后方可進(jìn)行綁扎及混凝土澆筑。

3.3 施工方面的防控措施

避免在惡劣的氣候環(huán)境中進(jìn)行混凝土施工，如大風(fēng)大雨天氣不適宜澆筑混凝土，如若必須在炎熱氣候進(jìn)行混凝土施工，則應(yīng)采取相應(yīng)的降溫手段，此外，振搗棒的使用方法要正確，做到快插慢拔，運(yùn)用二次振搗和二次抹面工藝。大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。拆模要在合理的時(shí)間進(jìn)行，避免發(fā)生因過早拆模導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到承受自重要求而斷裂的情況。

3.4 養(yǎng)護(hù)方面的防控措施

養(yǎng)護(hù)是要將混凝土自身和周圍環(huán)境的溫差變化和濕度變化對混凝土的破壞降到最小。采取適當(dāng)?shù)纳禍卮胧┓乐够炷脸霈F(xiàn)內(nèi)外溫差過大和溫度表面梯度，保持混凝土周圍環(huán)境干濕度的適宜，都可以有效的防止裂縫產(chǎn)生。常用的方法是使用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，此外，按混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)承載能力使用，避免超荷使用也是規(guī)避混凝土裂縫的有效措施。

4 結(jié)束語

以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中應(yīng)做到多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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