混凝土工程中常見溫、濕度裂縫分析及預(yù)防措施

蘇曉明

鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站（450000）

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合攪拌而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土中呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫，對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通,最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫，也就是混凝土工程中所說的裂縫。

混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等，本文僅對(duì)由溫、濕度變化產(chǎn)生的一系列裂縫問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析探討。

1 裂縫分類

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種干縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)、外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致的?；炷潦芡獠織l件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小，水分損失偏慢，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部的約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越容易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫,寬度多在0.05mm～0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多延其短向分布（裂縫往往產(chǎn)生在傳遞力量薄弱部位）。

干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋銹蝕，影響混凝土的耐久性；在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂，影響混凝土的承載力等等。

1.2 塑性裂縫

塑性收縮裂縫是指混凝土在凝結(jié)之前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長(zhǎng)20～30 cm,較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3 m長(zhǎng)、1～5mm寬。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)?混凝土在終凝前混凝土表面失水較快,造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身的收縮，因此產(chǎn)生龜裂。

1.3 溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)；梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土裂縫通常是中間粗兩端細(xì),而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕及混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2 預(yù)防措施

2.1 干縮裂縫

混凝土的干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

主要預(yù)防措施:1）選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥或是在水泥中摻入一定比例的粉煤灰等低熱材料，降低水泥的用量，降低水化熱的產(chǎn)生；2）混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大，干縮越大，因此在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時(shí)摻加合適的減水劑;3）嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比,混凝土的用水量絕對(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量；4）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，冬季施工時(shí)要適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)；5）在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適、合理的收縮縫。

2.2 塑性收縮裂縫

混凝土的塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

主要預(yù)防措施:1）選用干縮值較小、早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；2）嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量；3）澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透；4）及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn)，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；5）在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

2.3 溫度裂縫

主要預(yù)防措施:1）盡量選用低熱或者中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥；2）減少水泥用量；3）降低水灰比；4）改善骨料級(jí)配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱；5）改善混凝土的攪拌加工工藝，在傳統(tǒng)的“三冷技術(shù)”基礎(chǔ)上采用“二次風(fēng)冷”新工藝，降低混凝土的澆筑溫度；6）在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間；7）高溫季節(jié)澆筑時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的升溫,降低澆筑混凝土的溫度；8）大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束；9）在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻降溫，減小混凝土的內(nèi)外溫差；10）加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施；11）設(shè)溫度收縮縫；12）減小約束，澆筑混凝土前宜在基層和老混凝土上鋪設(shè)5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷；13）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻，在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊；14）混凝土配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)；15）嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)外溫差，不允許超過一定的設(shè)定值。

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中一種普遍存在的現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對(duì)待,在施工中采取各種有效地預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定。