住宅工程防止混凝土裂縫與控制措施

慎雄偉 顧建榮

摘 要：混凝土的裂縫較為普遍，在建筑工程中裂縫幾乎無(wú)所不在。施工中混凝土常常出現(xiàn)裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。通過(guò)施工實(shí)踐，現(xiàn)場(chǎng)觀察，查閱有關(guān)混凝土施工方面的文選資料，通過(guò)分析了混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，采取了一系列的質(zhì)量管理和技術(shù)、材料、管理方面的措施，從而減少了混凝土的裂縫。本文是對(duì)混凝土溫度的控制和預(yù)防裂縫進(jìn)行總結(jié)，供同行參考。

關(guān)鍵詞：混凝土； 溫度應(yīng)力； 裂縫； 外加劑；養(yǎng)護(hù)；控制

前言

作為一施工技術(shù)人員，盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，從編制方案到技術(shù)交底，從商品混凝土的施工級(jí)配、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)都小心謹(jǐn)慎，但裂縫現(xiàn)象仍然時(shí)有發(fā)生。雖然混凝土的裂縫較為普遍，在建筑工程中裂縫幾乎無(wú)所不在，大多是無(wú)害裂縫，但也有少量有害裂縫，不管如何，總會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。說(shuō)明我們對(duì)混凝土工作原理和受外界影響，如溫度變化干燥程度等方面的認(rèn)識(shí)還不夠，掌握其規(guī)律和控制能力不足。因此，本人與其他技術(shù)人員在湖州市御龍灣工程（市陌堂子村D號(hào)地塊開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目I標(biāo)段）上采取了一些措施，對(duì)減少和控制裂縫的產(chǎn)生有一定的效果，現(xiàn)總結(jié)如下：

1.概要：

湖州市御龍灣工程由湖州準(zhǔn)興置業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)，位于湖州市市陌堂子村D號(hào)地塊，總建筑面積約為97800平方米，分別由浙江湖州市建工集團(tuán)有限公司和湖州市第二建設(shè)工程有限公司施工，其中5#樓最高為地上25層，地下1層；其余為1～6層多層，地下1層。混凝土強(qiáng)度等級(jí)，地下室為C40，上部結(jié)構(gòu)，高層建筑的1～3層墻、柱、梁、板為C40；4～9層墻、柱、梁、板為C35；10層以上墻、柱、梁、板為C30，多層建筑混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。根據(jù)簽定的合同條款，除了要求施工質(zhì)量全部符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范，考慮是住宅建筑，為防止質(zhì)量投訴，要求建筑施工企業(yè)必須采用有效措施，防止出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，也要嚴(yán)格控制無(wú)害的混凝土表面收縮裂縫等情況，為此作為二個(gè)施工單位的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和技術(shù)負(fù)責(zé)人，我們?cè)诠こ涕_(kāi)工前就組織技術(shù)人員分析裂縫產(chǎn)生的原因，并制定了相應(yīng)的措施，在施工過(guò)程中進(jìn)行了全過(guò)程質(zhì)量管理，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。

2.產(chǎn)生裂縫的原因分析

一般來(lái)說(shuō)，混凝土中產(chǎn)生裂縫的原因有多種，但主要還是受溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），支模架下沉模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土在澆筑完成后的硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面上引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，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)力超出混凝土的能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

混凝土表面濕度也是影響主因，如養(yǎng)護(hù)不周、濕度小，也往往導(dǎo)致表面干縮裂縫。另外原材料不均勻，運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，也容易在薄弱部位出現(xiàn)裂縫，如在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，設(shè)計(jì)也允許帶裂縫工作。但對(duì)裂縫的寬度規(guī)范是有一定控制要求。

溫度應(yīng)力影響分析，（1）自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束，。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝土上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)部形成殘余應(yīng)力。（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻劑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）晚期：混凝土完全冷卻以后的運(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)力與前二種的殘余應(yīng)力相疊加。三個(gè)時(shí)期受氣溫變化影響較大，夏季和冬季相差2倍時(shí)間。

溫度應(yīng)力引起的原因也可分為兩類(lèi)，（1）自生應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如大體積混凝土基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。（2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形引起的應(yīng)力。如框架剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土。

這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松弛，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，必須考慮徐變的影響。

3.防止裂縫和控制止裂縫的措施

3.1 施工過(guò)程的質(zhì)量控制

主要有（1）加強(qiáng)施工工藝管理，保證工藝過(guò)程的先進(jìn)、合理和相對(duì)穩(wěn)定，（2）堅(jiān)持質(zhì)量檢查與驗(yàn)收制度，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”，上道工序不合格不得進(jìn)入下道工序施工，加強(qiáng)中間檢查和技術(shù)復(fù)核工作，以保證工程質(zhì)量。（3）隱蔽工程做好隱、預(yù)檢記錄，專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢員做好復(fù)檢工作，再請(qǐng)工程監(jiān)理、質(zhì)檢站驗(yàn)收。（4）做好工序的成品保護(hù)，下道工序的操作者即為上道工序的成品保護(hù)者，后續(xù)工序不得以任何借口損壞前一道工序的產(chǎn)品。（5）砼應(yīng)符合要求的配合比，由試驗(yàn)室先進(jìn)行試配，試配合格后方可使用，混凝土在澆筑過(guò)程中必須認(rèn)真檢查組成材料的質(zhì)量和用量拌制點(diǎn)及澆筑點(diǎn)的坍落度以及攪拌時(shí)間，并按規(guī)定留置試塊。

3.2 技術(shù)措施

為了防止裂縫，減少溫度應(yīng)力，可從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

3.2.1控制溫度的措施如下：（1）采用改善骨料級(jí)配，用于硬性混凝土，摻混合料，加引起劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；（2）拌合混凝土?xí)r加水或冷水將碎石冷卻以降低混凝土的初始澆筑溫度；（3）澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化；（6）施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；

3.2.2改善約束條件的措施如下：（1）澆筑混凝土按后澆帶進(jìn)行合理地分縫分塊；（2）合理的安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

此外，改善混凝土的性能，減少水灰比，摻入抗裂纖維等措施，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，造成對(duì)其結(jié)構(gòu)的整體性危害。

3.2.3調(diào)整利用鋼筋來(lái)減少表面裂縫發(fā)生，與設(shè)計(jì)溝通，鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，由于鋼筋的彈性模量是混凝土彈性模量的7～15倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100～200kg/cm2。因此，混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，雖然這種裂縫一般都較淺且裂縫寬度小于0.3mm，但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性有一定的影響。

3.2.4使用外加劑以減少開(kāi)裂，由于混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力造成混凝土干縮變形。水灰比也是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑不但可使混凝土用水量，從而減少了水蒸發(fā)。而水泥是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，而減水防裂劑不但可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。而且能提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高混凝土抗裂性能?；炷猎谑湛s時(shí)受到約束力產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。摻加外加劑還可使混凝土密實(shí)性好，可有效的提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。如摻緩凝型鋼的減水防裂劑后，在有效防止水泥迅速水化防熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。摻外加劑后混凝土和易性好，表面易抹平，形成水膜，可減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诒竟こ讨?，全部采用減水劑后，發(fā)現(xiàn)比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。

3.3 管理措施，在混凝土的施工中，應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑混凝土初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，表面溫度比周邊環(huán)境要高，此時(shí)拆模，如在冬季則表面溫度驟降，引起溫度梯度大，從而在表面產(chǎn)生較大附加拉應(yīng)力，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)。如在拆除模板后及時(shí)面覆蓋保溫材料，對(duì)于防止混凝土表面裂縫，具有明顯的效果。因此技術(shù)交底時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)，并在施工中加強(qiáng)管理。

3.4 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

常見(jiàn)的混凝土裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，因此，混凝土的保溫、保濕對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。

保溫應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）防止混凝土內(nèi)外溫度差，防止表面裂縫。（2）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使用期的穩(wěn)定溫度。（3）防止已經(jīng)澆筑的混凝土過(guò)冷，以減少新老混凝土溫差和相互之間的約束。

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫度、濕度條件，一方面防止混凝土有害的冷縮和干縮，另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

4.總結(jié)

通過(guò)以上技術(shù)、管理等方面的手段，在湖州市御龍灣工程中，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫等到了較好的控制，整個(gè)工程完成交付至今已經(jīng)二年多了，但是沒(méi)有出現(xiàn)用戶(hù)投訴的裂縫質(zhì)量問(wèn)題事情。