结构混凝土裂缝成因及预防

2013-01-29高容平

中国科技信息 2013年16期

高容平

中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦 124010

引言

混凝土在结构施工过程中的重要作用已经不言而喻，但由于各种复杂的原因，混凝土表面经常会出现蜂窝麻面、空鼓、墙体和楼板的大小裂缝等影响混凝土美观、强度和安全程度的病害，而这些病害中，无论是在结构危害还是外形美观方面，结构混凝土裂缝都是最主要的危害源，给结构的使用性能带来了负面影响的同时，还会大大缩短结构混凝土的使用寿命，给人们的生产生活带来不便。因此，对于结构混凝土裂缝产生的原因进行归纳总结，采取一定措施提高建筑安全性，已经成为亟待解决的问题。

1 结构混凝土提裂缝的成因

1.1 材料的质量问题

材料的质量是混凝土结构最为基础的保障。有调查显示，在结构混凝土裂缝的形成原因中，材料的选用不当和质量不合格占据着很大的比重。水泥、骨料的质量不过关，砂石的质量不能满足设计和混凝土结构的要求，都可能造成结构的产生。比较常见的质量问题集中在水泥受潮、水泥的标号和规格与施工设计不符、水泥过期、砂石中杂质比例过高，含泥量得不到有效控制。除此之外，骨料极配质量不高，变形模量相对较低也是比较主要的裂缝成因。若这些问题得不到有效的解决，继续将材料以次充好，进行混凝土结构的施工工作，就会出现豆腐渣工程。由此可见，把好材料关是控制结构混凝土裂缝形成最为基础的控制条件。

1.2 施工的技术原因

混凝土的施工技术复杂，设计范围比较广，这给混凝土内在质量和表面外观的控制带来一定程度的困难。导致混凝土裂缝的主要原因在于水分蒸发、混凝土干缩和水泥结石，作为一种人工的混合型材料，施工中稍有不慎，就可能无法满足以上三种条件，造成裂缝的形成。在施工过程中要严格控制均匀和密实程度，极冷或极热的天气情况下要注意施工条件和技术的选择，在保证相应保护措施完善的基础上，做好任何情况下的应急处理准备工作。另外，在混凝土的制备、运输和使用方面，每一道工序都应该严格按照国家相应的标准和规范进行，搅拌不均匀会使得混凝土出现离析等现象，给振捣带来很大的困难，如果钢筋表面得不到清洁，形成了表面污染，就会使得混凝土保护层过小或者过大，在灌输过程中，会导致钢筋的唯一，从而形成裂缝，因此做好搅拌、浇灌、振动和养护等细致的施工步骤，把紧密度和均匀度控制在质量范围之内，可以有效的预防裂缝产生。最后，混凝土的养护，特别是早期养护，对于结构混凝土裂缝的控制有着重要的意义，早期表面过于干燥，内外温差过大，都容易产生裂缝。在混凝土没有达到设计强度之前，不能再额外施加荷载，在混凝土没有达到一定强度时，纲筋受到设计荷载的三到四成，就会出现结构裂缝。除以上几点之外，模板支撑不当，漏水、漏浆、支撑强度不足，支撑的地基下沉，过早拆模等技术问题都可能造成混凝土开裂。

1.3 地基沉降及温度引起的变形

在结构混凝土中，有一种由于不均匀沉降引起的裂缝，这种裂缝通常是不可避免的，特别是在钢筋混凝土结构领域极为常见。通常情况下，地基变形的情况能够通过裂缝的大小，方向和形状等进行初步的判断。地基沉降量往往具有不确定性，早沉降产生的应力比较大的情况下，造成的裂缝就可能不是细微的小缝隙，而是具有贯穿性的结构裂缝。这样的裂缝对于建筑物而言是毁灭性的存在，无论在外观还是安全性方面都是难以接受的，一旦发现有这种程度的结构裂缝，要及时的进行处理，制定补偿方案，将可能造成的风险降至最低。另一方面，许多材料都具有热胀冷缩的自然特点，混凝土也不例外，且随着温度的变化，膨胀系数想要进行精确的掌握难度比较大，对于大体积混凝土或者温差较大，季节性很强的混凝土施工而言，温度变化引起的变形对于整个结构来讲是十分不利的，水泥水化作用引起的混凝土内部温度骤升，有时会达到五十甚至七十摄氏度，产生内部的局部膨胀，与此同时，外部混凝土受到环境的影响，温度降低产生收缩，外部混凝土的拉应力随之产生，如果这种拉应力持续一段时间，超越了混凝土自身的抗拉极限强度，就会造成外观上的开裂现象。混凝土结构施工过程中，温度差距比较大时，也会出现上述情况。

1.4 徐变和设计原因

受弯构件混凝土在受到压力后，会在一定程度上产生徐变，这种徐变的主要形成原因是水泥石造成的。有时候，这种构件的变形会使得应力产生很大的损失，导致两倍甚至三倍的构件变形，使得结构的抗裂强度大大降低。这种徐变引起的开裂或者开裂发展的例子也是屡见不鲜。另外，混凝土结构设计出现偏差，不够合理也可能使得局部荷载超出预期值，局部荷载过大产生裂缝。除此之外，因为预留洞口，溜槽等引起的部分应力集中，若没有在箍筋加固方面做到妥善的处理，或者结构缝设置不当，都会成为裂缝的成因。

2 结构混凝土裂缝的预防措施

为了防止混凝土裂缝的形成，在人为、材料和施工方法方面都有需要改进的措施。首先在材料方面，水泥类型选取应该恰当，用量应该严格进行把关，对于标高较高的525R和425R等能够减少用量的水泥类型，要优先进行考虑。低热水泥可以有效减少水化热，降低混凝土的温度升高值，并尽量在选取时采用后期强度，尽可能的延缓峰值。在能够满足设计强度和使用的前提之下，应该控制水泥的用量，以便降低最好温升和混凝土受到的拉应力。骨料的选取和含泥量也要进行严格的控制，选用型号适当的连续级配碎石和模数在三左右的细度中砂。砂石的含泥量严格控制在百分之一以内的同时，杜绝有机质和海砂的掺入。在添加剂的选取方面，要按照设计要求和当地的气候条件选取防水剂、膨胀剂、减水剂和缓凝剂等。

在施工技术和工艺方面，入模的温度是要格外注意的内容，混凝土的施工季节优先以春秋季节为主，由此可以有效的降低入模的温度，若在炎热的夏季进行施工，应该选取早上或者晚上进行混凝土的浇筑工作，避免在浇筑过程中受到太阳的直接暴晒，在施工过程中对碎石进行发水降温，做好通风工作，自来水在使用之前也应该放在地下进行降温处理。另外，在技术方面应该进行适当的革新，加强对于加强筋附近水泥的振捣和养护工作。钢筋是热的良好导体，极易产生温度梯度，从而导致裂缝的形成。因此要格外注意，用时要加强初凝前的抹压工作，杜绝初期裂缝的形成，加强早期养护，提高混凝土的抗拉强度。除此之外，混凝土的养护是防止裂缝产生的关键阶段，应该给予足够的重视。

人为方面，主要加强技术的管理和浇筑后的监管工作。一方面是要加强材料的检查和检验工作，在施工时做好交底工作，严格按照施工方案进行指导，设立相关的责任人。另一方面加强养护后的管理工作，做好定时检查，禁止在没有形成强度的混凝土面上进行施工和材料堆放。