混凝土裂缝的相关问题探讨

混凝土裂缝的相关问题探讨

戚利民

戚利民

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混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。大量裂缝的出现，除了与荷载作用有直接关系，还有由于变形所引起的，包括温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。下面着重介绍施工工程中碰到的几种常见裂缝。

一、干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。

A、原因

干燥收缩的主要原因是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小，因此主要是由于水泥石水分蒸发引起的干燥收缩造成的。

B、防止措施

水泥品种从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥；尽可能降低水泥用量；严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。严禁在施工过程中加水，施工混凝土的坍落度（即用水量）绝对不允许大于配合比设计给定的坍落度（即用水量）。最佳砂率范围内的砂率；使用质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰掺合料；使用选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂、掺加适量的优质微膨胀剂。养护时间和方法：混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护时间大于14天。

二、沉陷（塑性）收缩裂缝

A、原因

在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中，特别是板、墙等表面系数大的结构之中，经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝，裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。

这种裂缝产生的原因主要是混动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1～3小时出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。

B、防止措施

a．要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度；

b．掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性和减少沉陷；

c．混凝土搅拌时间要适当，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分；

d．混凝土应振捣密实，时间以10～15秒/次为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行两次振捣，表面要压实抹光；

e．在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和复盖。

三、混凝土的自缩及其控制措施

A、原理

混凝土是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用，混凝土的水灰比（或水胶比）大大降低。这种低水灰比的混凝土（水灰比不大于0.40）有很高的强度和很低的渗透性，在不发生裂缝的前提下是十分耐久的。但在低水灰比的情况下，强烈的水化会促使混凝土中毛细管弯月面快速向内推进和相对湿度的很快下降，在混凝土中出现自干燥现象。混凝土的自干燥必将引起混凝土宏观体积的减小，这种现象被称为混凝土的自缩。在低水灰比的情况下，混凝土在硬化的早期就会产生很大的自缩。在实际的混凝土工程中，混凝土又不可避免地受到约束的作用。在约束存在的情况下，这种高自缩的混凝土发生开裂的可能性大大增加。

混凝土的自缩与混凝土的早期开裂现象关系紧密，因此有必要对混凝土的自缩性能加以分析、探讨混凝土自缩的起因及影响因素、采取减小混凝土自缩的预防技术措施，减少对大体积砼产生不利因素。

影响混凝土自缩的主要因素是水泥、外加剂、矿物掺合料，其他因素是温度对水泥浆体的自缩影响很大，在15～40℃范围内，水泥浆体的自缩值和自缩速度随温度的增加而增加。水灰比对自缩值的影响比较大，随水灰比减小，混凝土的自缩值和自缩速度增大。随养护龄期的增加，自缩值逐渐增大，早期自缩值增加得非常快，以后发展比较缓慢引。骨料的含量、种类对混凝土自缩值的影响很大，随着骨料的含量增加，混凝土的自缩值减小。

B、控制措施

（1）从原材料的种类、配合比来综合考虑控制混凝土的自缩的方法。减少混凝土自缩的途径大致可分为以下几点。

（2）尽量避免使用高细度的水泥和矿渣。硅灰和矿渣的掺量不要太大；使用偏高岭土做矿物掺合料时，避免使用10%的取代量。

（3）在混凝土中掺加一定量的粉煤灰作为矿物掺合料。

（4）考虑使用于缩减少剂或经防水处理的硅质粉末。

（5）考虑使用有吸水性的人工或天然骨料，并在使用前吸足水分。

（6）在情况许可的情况下，适当加大骨料的含量以及水胶比。

四、温度裂缝

A.成因

混凝土凝结过程中，水泥水化产生的热量主要取决于水泥的用量，用量越多，水化产生的热量就越多，混凝土内部温度就越高，在混凝土浇筑后的早期阶段，混凝土尚未完全硬化，一般在混凝土浇筑后3d即达到最高温度，随后混凝土的温度逐渐降低。规范要求，大体积混凝土表面温度与中心之差应小于25℃，当外界气温低且变化幅度大，导致温差梯度很大，由此产生的拉应力此时大大超过了混凝土的极限拉伸值，这时必然会出现裂缝。

B.预防措施

（1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

（2）减少水泥用量，加入掺合料如优质粉煤灰，矿粉、超细硅粉等，即可改善拌合物的工作性和强度，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

（4）改善骨料级配，选用最大尺寸的粗骨料、级配良好的中粗砂及合理的砂率，在给定的水灰比和稠度，水和水泥的用量都有所下降。

（5）改善搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，进一步减少水化热和裂缝。

（6）改善振动工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。

（7）提高养护工艺：混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时间延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止了贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土，仍然处于凝结、硬化过程，水泥水化速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下，可使水泥的水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。

结束语

对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。