浅析商品混凝土裂缝的成因及防治措施

2016-03-12赵玉来

工程与建设 2016年6期

关键词：水泥裂缝钢筋

赵玉来

(凤阳县供水公司，安徽凤阳 233100)

浅析商品混凝土裂缝的成因及防治措施

赵玉来

(凤阳县供水公司，安徽凤阳 233100)

商品混凝土因本身的工艺特点及施工工艺等因素造成裂缝普遍存在现象，在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能，应该引起足够重视。对混凝土裂缝进行合理控制，必将产生巨大的经济效益，现根据工程应用实践及国家现行施工规范要求，对商品混凝土裂缝的产生原因及防治措施进行分析。

商品混凝土；裂缝；成因；防治

商品混凝土是由固定搅拌场集中搅拌或集中配料，通过专用车辆运到施工现场，以商品形式出售的混凝土。在工程建设中使用商品混凝土，可加快混凝土施工中的浇筑速度，提高混凝土的技术含量，以达到保证工程质量，加快工程进度的目的。

但是随着商品混凝土的广泛使用，商品混凝土表面裂缝现象也日趋增多，一些工程甚至出现了现浇商品混凝土楼板、钢筋混凝土剪力墙的贯穿性裂缝，不仅降低了商品混凝土的抗渗能力，造成了结构内部钢筋的提前锈蚀，而且影响了结构的正常使用和耐久性[1]。因此，认真分析这些裂缝产生的原因并采取针对性的防治措施，对提高商品混凝土工程的抗渗性和耐久性具有重要的意义。

1 商品混凝土裂缝产生的原因

商品混凝土裂缝产生的形式和种类很多，且混凝土裂缝产生的原因十分复杂，往往由多种因素共同作用的结果，引起混凝土裂缝的主要原因如下：

1.1 设计原因

设计结构中断面突变，导致应力集中所产生的构件裂缝；设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)；设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)；设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。对于结构变形裂缝，设计者可以采取“抗与放”或“抗放兼施”进行结构形式的设计。留伸缩缝与不留伸缩缝的方法都是以放或抗为主的方法，做得合适，都可以使结构不产生有害裂缝[2]。

1.2 材料原因

粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大；集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生；混凝土外加剂、掺合料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩；水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大，粉煤灰及矾土水泥收缩值较小，快硬水泥收缩大[3]；水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大，越易开裂。

1.3 混凝土配合比原因

设计中水泥等级或品种选用不当；配合比中水灰比(水胶比)过大；单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大；配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离析、泌水、保水性不良，增加收缩值；配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

1.4 施工及现场养护原因

现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生；高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大；对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝；大体积混凝土浇注，现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝；现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝；现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早；现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。这些因素都会造成混凝土较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使混凝土微观裂缝迅速扩展，形成裂缝[4]。

1.5 使用原因(外界因素)

构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝；使用荷载超负；野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

2 商品混凝土裂缝的危害

商品混凝土裂缝是被工程界极为关注的问题，无论何种原因形成的混凝土裂缝，均会对工程造成危及结构安全、渗漏、锈蚀钢筋、骨料外露、保护层剥落、影响工程外观质量、降低强度等危害。如任其发展，势必向内部深入将缩短建筑物的使用年限甚至导致建筑物失稳和破坏，严重损害工程耐久性，缩短工程使用寿命[5]。

3 商品混凝土裂缝的防治措施

要根本解决商品混凝土裂缝问题，还是需要从商品混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析商品混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少商品混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题，解决裂缝控制问题应当采取综合方法。

3.1 沉降和塑性收缩裂缝

沉降收缩裂缝是在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中，特别是板、墙面系数大的结构之中经常出现的一种早期裂缝[6]。这种裂缝位于钢筋上部，裂缝中部较宽，两端较窄，呈梭状，与混凝土上表面垂直，其深度往往从表面一直延伸到钢筋表面，如果不加以预防和消除，将会加速钢筋的锈蚀。裂缝宽度为1～4 mm，深度不一。塑性收缩裂缝出现在暴露于空气中的混凝土表面，裂缝较浅，长短不一，短的仅20～30 cm，长的可达2～3 m，宽1～5 mm，裂缝互不连贯，类似干燥的泥浆面[6]。

主要防治措施是：控制混凝土的泌水量，即在满足设计和施工的前提下，严格控制混凝土的水灰比，混凝土单方用水量，还应注意混凝土一次振捣、持续时间，提倡对混凝土进行二次振捣。

3.2 干缩裂缝

干燥收缩主要是由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收缩很小，因此主要是水泥干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和夹层水学说等。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢，产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上，有时甚至一年半载，而且裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有时呈平行线状或网状，常常不被人们重视。但是要特别注意，由于碳化和钢筋锈蚀的作用，干缩裂缝不仅损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。

防治的措施：一是降低单方混凝土用水量。在满足设计和施工的要求下，尽量控制单方混凝土的用水量，这是提高混凝土耐久性的必要条件。另外，砂率及砂料的粒径级配也要注意控制。二是选用干燥收缩量小的骨料及水泥。试验证明，使用石灰石碎石的混凝土，比使用其他品种岩石的碎石混凝土干燥收缩量小。三是使用降低混凝土收缩的外加剂。在混凝土中掺入这种外加剂之后，可使毛细管张力降低，混凝土干燥收缩变形减小[7]。

3.3 温度裂缝

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的前7 d内。尤其对大体积混凝土来说，这种现象更为严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力，温度应力和温度差成正比。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时，就会产生裂缝。这种裂缝初期出现时很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。

具体防治措施为：① 从材料方面着手，降低水化热，控制混凝土内部最高温升，减少总降温差。② 从设计方面着手，优化配合比，减少水泥用量，掺加减水剂和外掺料(如：粉煤灰)，提高混凝土抗拉强度，改善约束条件。③ 从施工方面着手，延缓混凝土降温速率，降低浇筑温度。④ 从养护方面着手，提高混凝土的表面温度，降低混凝土的内外温差[8]。

3.4 大体积混凝土裂缝

大体积混凝土结构产生温度裂缝的主要原因是水泥在硬化过程中释放大量的水化热，使混凝土内部产生的温度应力超过混凝土的极限抗拉强度，因此，如何控制大体积混凝土水化热升温和混凝土结构物内外温差，成为大体积混凝土是否产生温度裂缝的关键，为了降低水化热，延缓温升值和温升速度[9]。

具体防治措施为：优化配合比，采用低热水泥，通过适当掺粉煤灰及外加剂提高混凝土的品质，在结构物内埋设冷却水管，分层分块浇注混凝土，加强表面覆盖及养护等。各种温控措施是相互联系、相互补充和制约的，各项措施各有利弊，在具体工程的设计和施工中根据温度应力计算和技术经济条件分析，结合工程实际和全面考虑，合理采取相应措施。总之，大体积混凝土温度控制是一项综合技术，涉及很多因素，需结合当地的气温、环境，选择既经济又有效的施工方法，确保工程质量。

3.5 减少裂缝开展宽度的措施

钢筋的外径、外形和数量，裂缝截面钢筋的应力，混凝土强度等级，截面尺寸、保护层厚度等都对裂缝开展宽度有影响。

钢筋越细，钢筋的总表面积越大，与混凝土的粘着力就越好，可使裂缝间距及裂缝宽度均随之减少，也就能把裂缝分散，成为密而细的裂缝[10]。

肋纹钢筋比光面钢筋的粘着力好很多，改用肋纹钢筋也可以有效减少裂缝宽度。

3.6 其他

由于混凝土裂缝产生的原因很多，而且通常由多种原因综合作用的结果，所以所采取的控制措施要根据实际情况，从原材料控制、改进设计与施工技术措施、提高施工工艺质量、改善养护措施、表面防护等加强控制以达到较好的控制水平。

4 结束语

混凝土裂缝控制在结构的耐久性、安全性等方面起着决定性的影响。混凝土裂缝产生的原因十分复杂，对于混凝土裂缝的控制要把它控制在工程适用的范围内，保证裂缝的发展不会对结构产生坏的影响，而为了保证结构不出现裂缝基本上是不可能的，如果为了达到这个目的，那将是以牺牲巨大的经济效益为代价。混凝土裂缝的控制从设计、施工、养护到运营等各方面是一个有机的整体，它们不仅相互联系，而且相互制约。因此在实际工程中，应综合考虑各种影响因素，抓住主要矛盾，全面剖析，重点施制，才能收到实效，产生良好的经济效益。

[1] 举午生，陈伟，王瑞霞．建筑施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997.

[3] 全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会.水利水电工程管理与实务 [M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4] 混凝土质量专业委员会，高强与高性能混凝土专业委员会．钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M]．北京：化学工业出版社，2004．

[5] 袁勇．混凝士结构早期裂缝控制[M]．北京：科学出版社,2004．

[6] 彭圣浩．建筑工程质量通病防治手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1984．

[7] 张旭．屋面水泥砂浆保护层裂缝原因和处理方法[J]．工程与建设，2012,26(4):560～561.

[8] 全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会.公路工程管理与实务 [M].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[9] GB 50204-2015,混凝土结构工程施工质量验收规范[S]．

[10] 杨禹门．给水排水工程结构[M]．北京：中国建筑工业出版社，1988.

遗失声明

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