改善混凝土性能及有效預(yù)防裂縫的幾點(diǎn)措施

王楠

【摘 要】在工程施工中，由于溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性以及結(jié)構(gòu)不合理等等原因，造成混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫。本文是筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)土木工程中大體積混凝土裂縫的成因及其防止措施兩方面進(jìn)行了論述，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】土木工程；大體積混凝土；裂縫成因；防治措施

0.引言

近年來(lái)，混凝土在土木工程建設(shè)中的地位日益重要，混凝土裂縫便成為了大家普遍關(guān)注的問(wèn)題。盡管我們?cè)谑┕ぶ锌刂?，采取各種措施，混凝土裂縫的問(wèn)題還是時(shí)常出現(xiàn)。大體積混凝土的裂縫可以分為三種：即表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。對(duì)于表面裂縫由于其對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全影響不大，一般可不作處理。對(duì)深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工方法將裂縫鑿除，至裂縫消失，再在梯形鑿槽斷面上澆筑混凝土即可。

1.混凝土裂縫形成的主要原因

首先溫度和濕度的變化是引起混凝土裂縫的主要原因?；炷猎谟不陂g，水泥會(huì)放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力；在后期降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束叉會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；同時(shí)氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫，即混凝土裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，往往也會(huì)導(dǎo)致裂縫。其次，混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。

在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

2.大體積混凝土裂縫形成的主要防治措施

（1）水泥的品種及用量選擇水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣 （C4AF）。另外，水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少水泥的用量。

（2）控制溫度①減少混凝土中的水泥用量，改善骨料級(jí)配，優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，利用粉煤灰作混凝土的摻合料，降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，提高混凝土的后期強(qiáng)度及其抗裂能力；②降低混凝土的澆筑溫度，拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻；③減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱（熱天澆筑）；④埋設(shè)水管，冷水降溫；⑤規(guī)定合理拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)做好混凝土表面保溫措施，避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度；⑥在寒冷季節(jié)，對(duì)在施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，采取保溫措施。

（3）改善約束條件合理分縫分塊，縮短混凝土分塊長(zhǎng)度；避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏；合理安排施工工序。

（4）預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害非常嚴(yán)重。貫穿裂縫出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難，所以應(yīng)注意防止貫穿裂縫的發(fā)生。

（5）添加外加劑，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，防止開(kāi)裂，提高混凝土的耐久性?；炷林写嬖诖罅康拿?xì)孔道，水蒸發(fā)后會(huì)使毛細(xì)管中產(chǎn)生張力，導(dǎo)致混凝土干縮變形。若增大毛細(xì)孔徑可降低表面張力，但會(huì)影響混凝土強(qiáng)度，這就是表面張力理論，早在六十年代就已在國(guó)際上被認(rèn)可；水灰比也是影響混凝土收縮的重要因素之一，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%；此外，水泥用量也嚴(yán)重影響了混凝土收縮率，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充，用減水防裂劑改善水泥漿稠度，控制混凝土泌水，以減少沉縮變形?；炷辆從龝r(shí)間適當(dāng)，可以控制因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮。另外，減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能；摻加外加劑一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少混凝土的碳化收縮，另一方面在混凝土表面形成微膜，可減少水分蒸發(fā)，防止干燥收縮。

（6）提高施工質(zhì)量加強(qiáng)混凝土澆筑過(guò)程中的振搗控制，保證混凝土內(nèi)部組織密實(shí)，達(dá)到提高混凝土極限拉伸值的目的。

（7）混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)的核心是防止混凝土早期表面失水，同時(shí)養(yǎng)護(hù)可以補(bǔ)充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的進(jìn)行?；炷谅访妗蛎婊虻孛媸┕?，塑性收縮裂縫是長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題。過(guò)去混凝土泌水量大，一般采用二次收漿，然后開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，防止塑性收縮裂縫?，F(xiàn)代高性能混凝土基本沒(méi)有泌水，如果風(fēng)大或溫度高，水分蒸發(fā)量大，混凝土表面很快就會(huì)出現(xiàn)裂縫，必須在終凝前再次抹面閉合裂縫。在工程實(shí)踐中，人們也一直在摸索如何更早地開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，得到很多成功經(jīng)驗(yàn)。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大體積混凝土的裂縫對(duì)施工及其構(gòu)筑物危害很大，嚴(yán)重影響了構(gòu)筑物的安全使用。在施工時(shí)一定要嚴(yán)格把關(guān)，做好混凝土早期養(yǎng)護(hù)及其預(yù)防發(fā)生的措施，把混凝土的裂縫減少到最低限度，以避免危害結(jié)構(gòu)的裂縫的產(chǎn)生。

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