高强混凝土裂缝分析与防治

周铸 周天琨

摘要：本文用工程实例分析了高强混凝土施工裂缝出现的原因，并相应地提出了一些防治措施，可为以后高强混凝土的施工提供有益的参考。

关键词：高强混凝土 分析 防治

一、概述：随着科学技术的进步和社会的发展，现代建筑不断向大跨度、高层、超高层方向发展，高强混凝土强度高，可在满足结构受力和结构功能下，减少结构构件的截面尺寸、降低自重、减少用钢量、增大建筑空间。高强混凝土即采用水泥、砂、石、高效减水剂等外加剂和粉煤灰、超细矿渣、硅灰等矿物掺合料以常规工艺配制的C50～C80级混凝土。它作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。对于高层建筑来说，裂缝一直是施工中最为常见和难以克服的弊病，裂缝会导致非常严重的后果，因此研究混凝土结构裂缝产生原因及防治措施具有重要的意义。

二、实例分析：某项目由一座23层五星级酒店大楼，一座35层办公写字楼，四层商业裙房及二层地下室组成，其中写字楼为框架核心筒结构，地下二层到14层为核心筒，采用C60的高强混凝土。本工程要求超高层高强混凝土核心筒墙体裂缝的出现率不大于5%。在超高层高强混凝土核心筒墙体工程质量评定过程中随机抽取了600处进行调查分析，总共发现64处裂缝，其中收缩裂缝45处，干缩裂缝6处，温度裂缝4处，顺筋裂缝4处，沉降裂缝3处，其他裂缝2处。出现裂缝率10.7%大于5%。因此需要对该工程进行裂缝治理。经过调查分析，影响本工程超高层高强混凝土核心筒墙体收缩裂缝的要因有四条：一是模板下口拼缝不严，二是混凝土配比不准确，三是混凝土养护方法不当，四是核心筒墙体过长。经过群策群力认真分析每条要因，从多角度提出了下列对策方案：1.模板下口拼缝不严的治理：板面收面应平整，板面用砂浆或压脚板封堵，临空面用海绵条堵，提前八小时对模板下口缝隙处进行水泥砂浆封堵。在混凝土浇筑之前，用于封堵的水泥砂浆必须达到能够封堵混凝土浮浆的强度。核心筒电梯井部分的模板下口处于临空面，应在安装核心筒模板之前先沿核心筒绕电梯一圈粘帖一道海绵条，再将该部位模板和木方向下延伸20cm，然后加一道对拉螺杆锁，从而有效防止核心筒电梯井模板下口临空位置漏浆现象的发生。为了避免混凝土振捣出现过振现象，施工技术人员应实行全程监督把控。2.经分析比对发现高强混凝土的外加剂存在问题，导致了坍落度不合格：及时调整了外加剂，将高效减水剂改换成聚羧酸系列高性能减水剂并调整用量后，使得坍落度全部合格。3.采用混凝土养护剂养护：通过采用混凝土养护剂进行核心筒高强混凝土的养护，有效预防了收缩裂缝的产生。4.进行设计变更：经过有关专家分析推断，核心筒有规律的裂缝是由于核心筒墙体过长导致的，唯有通过设计变更，才能最终消除核心筒墙体的有规律裂缝，将长度17.7米的核心筒墙体中间开出了一个宽0.9米，高2.1米的洞口，减小了高强混凝土核心筒墙体的收缩应力。按照整改完畢后的方案执行，各施工阶段出现裂缝的几率均在5%以下，达到了预期的目标。该项目为今后类似的工程提供了宝贵经验，同时也提高了全体施工管理人员的质量控制水平，创造了良好的经济效益和社会效益。

三、裂缝成因及防治：1. 收缩裂缝：收缩裂缝是由湿度变化引起的， 它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。 在施工中， 为保证其和易性， 往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在， 并在硬化过程中逐步蒸发， 从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞， 造成混凝土体积收缩。此外， 混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。收缩是混凝土固有的物理特性， 一般来说水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大， 则其收缩值越大， 也越易产生收缩裂缝。它包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、碳化收缩裂缝等。对上述收缩裂缝的防治可采取以下防治措施 ：

（1） 掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量; 施工时， 下料不宜过快， 并振捣密实。

（2） 对于早期收缩裂缝的防治， 除加强早期养护外， 宜在混凝土终凝前进行二次抹压， 在材料上可掺加促凝剂， 且宜采用早期强度高、保水性好的普通硅酸盐水泥; 对于干缩裂缝的防治， 可以适当延长养护时间， 材料上宜选用粉煤灰水泥或中低热水泥等干缩率小的品种。

（3） 尽可能降低水泥用量， 增大粗骨料的含量， 且宜选用石灰岩作为粗骨料，应严格控制骨料的含泥量， 砂率不宜过大， 骨料应具有良好级配。

（4） 降低自身收缩裂缝的有效方法是尽量使用 C3A 含量低的水泥。

（5） 防止碳化收缩裂缝关键是降低生成物的碱度， 对新浇混凝土做好湿水养护， 而对使用当中的混凝土结构要尽量保持干燥， 在CO2等腐蚀性气体含量高的环境下要做好防腐措施。

（6） 混凝土浇筑抹光后要及时用潮湿的草垫或塑料薄膜覆盖， 风季施工时应设挡风设施。

2.温度裂缝：温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。

防治措施：（1） 在材料方面， 宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低热水泥， 尽量减少水泥用量， 可掺加缓凝高效减水剂; 对大体积混凝土， 可适当掺入块石; 在拌和水中掺冰屑并对骨料进行喷水冷却。

（2） 在施工方面， 应合理安排施工工序， 改进施工工艺，如浇筑大体积混凝土时， 在混凝土中布设水管循环导热或分块分层浇筑; 改善结构约束条件， 如较长结构要设温度缝或后浇带， 在基岩上浇筑时， 要铺50～100mm砂层以消除其嵌固作用。

（3） 在设计方面，应当根据结构所处的具体时空条件灵活应用“抗与放” 的设计准则，主要是做好温度应力计算， 根据可能产生的温度应力采取相应的构造措施，如适当地配置温度钢筋， 分担混凝土温度应力。

（4）需加强混凝土养护， 做好表面保温措施（如蓄水养护或覆盖潮湿的草垫等）， 适当延长拆模时间， 以使混凝土表面缓慢散热; 对于大体积混凝土， 控制入模温度，并进行测温跟踪， 控制混凝土内外温度差在 25℃以内。⑸对于收缩裂缝和温度裂缝，实践证明在高强混凝土里面掺入适量的膨胀剂，可彻底解决高强混凝土的裂缝，有显著的社会效益及经济效益。

3.沉陷裂缝：沉陷裂缝是建筑物建成后各部分发生不均匀沉降而引起的， 多为贯穿性的， 其位置与沉陷方向一致。

防治措施：（1） 在基础设计时确保持力层与地基的承载力受力均匀，在层高不同的部位以及新老建筑物连接处设置沉降缝。

（2） 在施工中， 模板要有足够的强度和刚度， 并支撑可靠; 另外， 注意施工顺序， 如先高层后低层， 先主体后裙房。

（3） 施工前要做好地质勘测工作， 尽量选择好的持力层， 竣工后要避兔地基受到雨水等浸泡。

4.其他裂缝：（1）施工裂缝：施工裂缝是由于施工中操作不当或构件本身的刚度不够等因素引起的。

防治的关键是严格按照施工规范进行， 如预应力张拉须在构件强度达到75%以上时进行， 模板与混凝土间涂刷隔离剂， 拆模或滑升时， 先均匀松动， 再缓慢拆离或提升。

（2）腐蚀裂缝：腐蚀裂缝是由于结构长期处于腐蚀性气液的环境下引起的， 它包括混凝土自身的腐蚀以及钢筋的锈蚀。防治的关键是消除或降低混凝土中此类物质的存在。

四、结束语：高强混凝土质量管理与施工，与普通混凝土存在一些差异，应引起足够的重视。鉴于高强混凝土裂缝的普遍性和复杂性，控制混凝土结构裂缝要从材料的选择、设计和计算、构造、施工和养护等方面密切配合，才能得到很好的效果。应针对裂缝的成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝，应全面调查分析，查明原因，取得修补处理依据，在选择处理方法上，应比较论证、综合考虑，以求施工方便、经济高效。