大体积混凝土塑性收缩等裂缝的判别及治理方法

2013-12-26鲁亚福

科学之友 2013年4期

鲁亚福

（湛江市经纬水利水电工程有限公司，广东湛江 524037）

随着我国的经济的快速发展，与发展相适应的建筑工程也越来越多，例如：桥梁、高层楼房基础及水利大坝等。应运而生的建筑技术——大体积混凝土施工技术得到广泛使用。大体积混凝土的结构大而厚，浇筑混凝土体积大，施工技术难度大，然而正是这些特点，带来了易产生裂缝的问题，从而可能造成混凝土的耐久性、承载能力的下降，严重时甚至导致建筑工程整体损毁。针对大体积混凝土裂缝问题进行论述，为建筑施工中有效判别和治理裂缝问题提供参考。

1 大体积混凝土裂缝定义

参考《普通混凝土配合比设计规程》（JG55－2000）、美国混凝土学会及日本建筑学会标准的规定，大体积混凝土裂缝是指：混凝土结构断面最小厚度0.8 m以上的，同时预计因水泥水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温差超过25℃，内外温差超过混凝土的承受应力时导致裂缝的混凝土。在我国建筑工程体系中，此类结构在很多建筑工程中存在，如板式住宅、高层建筑基础、大面积墙体等。

2 大体积混凝土裂缝种类、成因及判别

大体积混凝土裂缝可粗略的分为：宏观裂缝与微观裂缝。其中的宏观裂缝为肉眼可见的裂缝，而由于骨料、水泥石及砂浆等混合物的非均质特性，导致的物料体积与形状的不均匀变化，这种不均匀变化产生的约束应力，使得混凝土产生细小裂缝，称之为微观裂缝。微观裂缝在一般的情况下基本不会变动，只有在结构承受载荷较大及长期拉力应力作用下才发展为宏观裂缝。宏观裂缝主要包括了：塑性收缩裂缝，干缩裂缝，温差裂缝，塑形沉降裂缝及沉陷裂缝等。其中沉陷裂缝，顾名思义是由于结构地基的沉陷导致混凝土界面裂缝，其特点在于裂缝多为深度或贯穿性的，容易判别，不需赘述。以下分别论述四类裂缝，为大体积混凝土裂缝的判别及治理提供参考。

2.1 塑性收缩裂缝

未硬化的混凝土，具有一定的塑性，处在塑性阶段。塑性收缩引起的裂缝的原因有两方面的因素：①由于浇注后混凝土的表面泌水，尤其是在高温天气下，水分大量快速蒸发导致混凝土体积缩小，当收缩的应力大于混凝土的抵抗力时，造成裂缝；②刚搅拌的混凝土颗粒间空隙充满了水，在浇注之后，受到周围环境温度等条件的影响，水分不断往混凝土表面迁移，水分的蒸发导致体积收缩。塑性收缩裂缝的特点在于长短不一致，从几厘米到1 m以上都存在，形状或成近似平行或呈鸡爪或无规则网状，深度较浅，它随着混凝土的终凝而结束。

2.2 塑性沉降裂缝

与塑性收缩发生的阶段一致，裂缝的产生是由于混凝土受重力影响，自然下沉而引起。而由于钢筋上部混凝土有钢筋承载，两旁的混凝土与其发生相对位移，导致裂缝。故其特点是延钢筋两旁产生裂缝呈现规则走向，裂缝中部较宽而端部叫窄，长度依据钢筋分布和混凝土内部结构的不同而异。

2.3 干缩裂缝

干缩裂缝发生阶段在混凝土硬化定型之后。混凝土内部存在的游离水，随着时间及环境温度，风力等条件的变化，游离水不断迁移至表面蒸发，当混凝土的抗拉强度低于干缩应力时，混凝土则会产生裂缝。干缩裂缝的特点在于裂缝从表面逐渐向内部发展，发展前期裂缝较为细小，随着水分的不断蒸发，裂缝逐步发展，变长变宽，宽度多在0.05 mm～0.2 mm之间，走向纵横交错，没有规律性，多见于板类结构。

2.4 温差裂缝

温差裂缝在混凝土整个固化过程中都会产生。在初期，混凝土在浇筑之后，水泥水化过程会产生大量的热量，热量不能及时的排出。研究表明，混凝土内部温度在3～5 d时达到最高。而此时混凝土表面水分在大量蒸发，带走大量的热量，温度相对混凝土内部低（相差约在25℃以上），形成外冷内热的现象，从而在混凝土表面产生拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵消产生的拉应力时，则导致裂缝的产生。其裂缝多见于混凝土的浅表面。在中期，初期水化热尚有残留，它与混凝土冷却热叠加，产生温度差应力，加之混凝土的不同部位抗拉强度不均匀，导致薄弱环节产生温差裂缝，其裂缝特征为分布不规则，多为表面性裂缝。在后期，虽然混凝土已具有一定抗拉强度，但是急剧的温度变化，如昼夜温度变化大，风雪突袭等、表面干湿剧烈变换等会导致混凝土内部热膨胀，产生对外压力，所以裂缝多呈由内而外状或垂直裂缝，外宽内窄，较为深进的特点。

3 大体积混凝土裂缝治理措施

3.1 塑性收缩裂缝治理

根据塑性收缩裂缝产生的原因，可降低混凝土的水灰比、添加保水性强的外加剂及调整骨料的级配，以减少泌水的发生，从源头减少裂缝的产生。施工过程中将混凝土振捣密实，减少收缩的程度。当发生塑性收缩裂缝时可采取增加抹压次数、重新振捣等方式处理。

3.2 塑性沉降裂缝治理

施工过程中要严格控制混凝土单位用水量，在保证施工要求的情况下，尽量减少混凝土的塌落度；使用正确的绑扎钢筋方法，以保证钢筋表面的平整度；根据混凝土的浇筑时间，合理的选择拆模时间；在产生了细微裂缝时，可以使用水泥基渗透结晶型防水材料封堵。如产生了加大的裂缝，则可适当挖出，呈“U”状槽，进行补修。

3.3 干缩裂缝治理

在施工时，选用干缩较小的水泥品种，尽量使用粗砂，亦可添加早强剂，提高混凝土的初期强度。同时，混凝土要振捣密实，加强湿水护养，延迟干缩的发生。当干缩裂缝产生之后，可通过表面涂抹水泥浆、环氧胶等方法治理，这类措施主要适用于非结构承载部位，如裂缝发生在对整体结构有影响的部位，则需要通过加压设备将胶粘结材料注入混凝土中，以达到加固的目的。

3.4 温差裂缝治理

初期与中期产生的温差裂缝应当通过减少表面水分蒸发速度的方法防治，可在混凝土表面覆盖尼龙薄膜等阻挡水分剧烈蒸发的物体，尤其是在外界环境温度较高的情况下。由于温差引起的裂缝多在混凝土的浅表面，故可通过在裂缝表面涂抹环氧胶泥来治理；对于后期温差裂缝，需要等待裂缝发展稳定之后，如果产生较大宽度的裂缝，则通过水泥砂浆填塞的方法解决。虽然采取治理措施能一定程度上，能缓解裂缝的继续发展，但是根本的防治方法依旧依赖于原材料的控制，这方面可降低入模温度、适当掺入磨细煤灰等，同时采用低水化热的水泥也是良好的防治措施。施工方面，要连续整体性的浇注，多次振捣及适当延长护养时间来防止温度裂缝的产生。