混凝土變形裂縫的控制措施

屈學(xué)雷， 劉培枝

河南中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院（450000）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)基本建設(shè)的迅猛發(fā)展，混凝土不斷朝著高強(qiáng)、大流動(dòng)性方向發(fā)展，使混凝土水化熱和收縮不斷增加；混凝土結(jié)構(gòu)尺寸和體積越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，使混凝土的變形受到更為廣泛和嚴(yán)密的約束;施工工期片面追求使混凝土不可能得到充分的養(yǎng)護(hù)。其結(jié)果使混凝土裂縫已成為工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中一個(gè)相當(dāng)普遍的問(wèn)題,已影響到人們的日常生活和生產(chǎn);混凝土裂縫控制的技術(shù)難度大大增加，困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員。因此，混凝土變形裂縫的控制是目前迫切需要解決的技術(shù)難題。

1 混凝土變形裂縫的工作機(jī)理

1.1 引發(fā)混凝土變形裂縫的變形因素

引發(fā)混凝土變形裂縫的主要變形因素有:溫度作用、濕度作用和地基基礎(chǔ)沉降等。本文只對(duì)溫度下降引起的混凝土收縮進(jìn)行分析。溫度作用引起的混凝土變形包括水化熱與晝夜溫差引起的早期溫降收縮,也包括季節(jié)性溫差引起的后期溫降收縮。

混凝土收縮又可分為塑性收縮、干燥收縮和自收縮。塑性收縮發(fā)生在混凝土終凝前的縮性階段，通常在澆筑后4～15 h左右出現(xiàn)，絕大部分發(fā)生在初凝前的塑性階段。塑性收縮又可以細(xì)分為失水凝縮、化學(xué)減縮、沉降收縮三類。干燥收縮通常是混凝土停止養(yǎng)護(hù)后,在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮。自收縮是混凝土在沒(méi)有與周圍環(huán)境發(fā)生濕度交換的情況下由于混凝土的自干燥引起的體積變化。

1.2 混凝土變形受到的約束

混凝土只是一種建筑材料，實(shí)際工程中，大部分情況下是把混凝土和鋼筋相結(jié)合制作成一定形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，某一部分桿件總會(huì)受到其他部分桿件的約束，如樓、屋面板的伸縮受到梁的約束，剛架橋中梁板的伸縮受到墩臺(tái)的約束;即使鋼筋混凝土構(gòu)件也要受到與其相接觸的其他構(gòu)件的約束,如混凝土路面板的伸縮將受到基層的約束,地下室底板的伸縮受到墊層或地基土的約束。

另外，鋼筋骨架對(duì)混凝土的變形也有較大的約束作用，對(duì)于厚度較大的構(gòu)件,內(nèi)芯混凝土對(duì)表層混凝土也會(huì)有一定的約束作用,如鋼筋混凝土薄壁墩臺(tái)和大體積地下室底板的表層都會(huì)受到密布鋼筋和內(nèi)芯混凝土的約束。

1.3 混凝土變形裂縫機(jī)理及其控制

混凝土變形裂縫的工作機(jī)理是在約束條件下混凝土的累積拉應(yīng)力和拉伸值往往大于其抗拉強(qiáng)度和抗拉伸能力，從而產(chǎn)生變形裂縫。根據(jù)這一機(jī)理，混凝土變形裂縫的改善和控制可以從減少混凝土收縮、降低混凝土的約束程度和提高混凝土的抗拉能力上著手。

2 混凝土變形裂縫的控制環(huán)節(jié)與方法

2.1 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上控制變形裂縫

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)“抗”、“放”或“抗放兼施”原則靈活應(yīng)用。所謂“抗”就是采取混凝土抗變形裂縫的措施，提高混凝土抗拉能力；“放”就是選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，降低混凝土的約束程度；“抗放兼施”就是既降低混凝土的約束程度又提高混凝土的抗拉能力。

在設(shè)置伸縮縫與后澆帶的同時(shí)還應(yīng)設(shè)置抗裂分布鋼筋,抗裂分布鋼筋的設(shè)置對(duì)于防止長(zhǎng)大構(gòu)件的混凝土變形裂縫確實(shí)較為有效而且是非常必要的。這是因?yàn)榛炷恋氖湛s受到抗裂分布鋼筋的阻止,混凝土把一部分拉應(yīng)力傳遞給鋼筋，混凝土的拉應(yīng)力減小。

抗裂分布鋼筋設(shè)置的關(guān)鍵有兩個(gè)方面:①布置的方向和布置的間距；②設(shè)置適當(dāng)?shù)匿摻畋Ｗo(hù)層厚度。鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)薄，易造成鋼筋銹蝕，對(duì)于耐久性不利；過(guò)厚會(huì)增加開(kāi)裂寬度和開(kāi)裂率,所以混凝土保護(hù)層應(yīng)根據(jù)耐久性要求的最小允許厚度確定，不應(yīng)片面追求高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，在結(jié)構(gòu)形式選擇時(shí)應(yīng)把結(jié)構(gòu)整體剛度和變形裂縫等問(wèn)題加以綜合考慮。對(duì)于容易產(chǎn)生變形裂縫的且對(duì)裂縫要求較高的情況,應(yīng)考慮約束度較小的結(jié)構(gòu)形式。

2.2 從施工工藝上控制變形裂縫

混凝土施工時(shí)，應(yīng)盡可能選擇適宜的施工季節(jié)和時(shí)段。對(duì)于容易產(chǎn)生混凝土變形裂縫的分項(xiàng)工程或結(jié)構(gòu)部位，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密的施工組織設(shè)計(jì),盡可能安排在夜間和溫度較低的季節(jié)進(jìn)行混凝土澆筑。對(duì)于易產(chǎn)生變形裂縫的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能選擇木模板，減緩水化熱的散發(fā)速度?；炷恋臐仓驼駬v質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)加控制，確?；炷恋拿軐?shí)和均勻，防止混凝土產(chǎn)生局部缺陷或薄弱環(huán)節(jié)。盡可能不采用泵送施工方法，若采用商品混凝土,應(yīng)在滿足施工要求的前提下盡量減小拌合物的坍落度。從施工過(guò)程中減小對(duì)混凝土的約束，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

混凝土養(yǎng)護(hù)是保證混凝土澆筑后性能發(fā)展所需的一定濕度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),周圍環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)混凝土早期性能發(fā)展和防止混凝土收縮起著關(guān)鍵作用。早期養(yǎng)護(hù)尤為重要,因?yàn)檫@一時(shí)期的混凝土抗拉強(qiáng)度的形成和收縮最為突出，表現(xiàn)為增量大、速度快，若不及時(shí)采取妥善的養(yǎng)護(hù)而過(guò)早的處于干燥條件下，將極大的增加早期的干燥收縮，減緩抗拉強(qiáng)度的形成，致使混凝土產(chǎn)生變形裂縫?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)方法通常有：①潮濕養(yǎng)護(hù)（淋水、濕砂層、濕麻袋或草袋等）；②養(yǎng)護(hù)劑涂層；③保溫養(yǎng)護(hù)（可采用2～3層草袋、草墊或保溫被，填泡沫塑料等）。最好的養(yǎng)護(hù)方法是在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，這樣水可滲入又能防風(fēng)，起到有效地保濕作用。

2.3 從混凝土質(zhì)量本身控制變形裂縫

配制混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制砂石料的含泥量，選擇水化熱低的水泥，在保證混凝土可泵性和水灰比一定的情況下，盡可能降低水泥漿量，降低砂率。摻入適量的摻合料和高效減水劑。

2.4 從混凝土的環(huán)境上控制變形裂縫

結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注大風(fēng),采取針對(duì)性的擋風(fēng)保護(hù)措施。在大風(fēng)情況下，混凝土的水化熱溫降和混凝土表面水分的損失非?？欤率够炷量焖偈湛s，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生變形裂縫。還應(yīng)做好氣溫驟降的應(yīng)急保溫和預(yù)防工作。

對(duì)于蒸汽養(yǎng)護(hù),在蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)施拆除前應(yīng)確保有一個(gè)溫度降低的緩慢過(guò)程，拆除后對(duì)混凝土迅速加以覆蓋養(yǎng)護(hù)。在澆筑后經(jīng)過(guò)一定時(shí)期養(yǎng)護(hù)的混凝土仍然需要保護(hù)，不宜長(zhǎng)期裸露日曬。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)混凝土變形裂縫機(jī)理的研究是非常重要的。為什么會(huì)出現(xiàn)變形裂縫?什么時(shí)段、什么情況下會(huì)發(fā)生變形裂縫?引發(fā)變形裂縫的主要因素有哪些?只有對(duì)這些問(wèn)題有了非常清晰的認(rèn)識(shí)，才能對(duì)變形裂縫實(shí)施有效地預(yù)防和控制。

本文從混凝土變形、約束和抗裂能力三者出發(fā)，列舉了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、混凝土質(zhì)量和環(huán)境四個(gè)方面的控制內(nèi)容和方法。其中有些變形裂縫的控制內(nèi)容和方法具有普遍性,個(gè)別的內(nèi)容和方法是屬于特殊情況。因此，對(duì)于實(shí)際工程，必須要具體問(wèn)題具體分析，找出影響混凝土變形裂縫的關(guān)鍵因素，才能采取有針對(duì)性的變形裂縫控制措施。