淺談冬季工程施工中混凝土裂縫的成因與防治

張佩華

【摘 要】混凝土進(jìn)入冬期施工，受氣溫影響，屬于裂縫多發(fā)期。本文通過(guò)分析與探討混凝土冬期施工裂縫產(chǎn)生的特性及原因，提出了相應(yīng)的控制措施。

【關(guān)鍵詞】混凝土；冬期施工；裂縫防治

0.引言

冬期是混凝土工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)，而且有明顯的滯后性，即冬期澆筑的混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，多在春融或后期呈現(xiàn)。由于事故發(fā)現(xiàn)較晚，所以處理難度較大。冬期混凝土施工關(guān)鍵是控制混凝土的裂縫。裂縫危害性很大，這些裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，改變了設(shè)計(jì)安排的應(yīng)力分布圖形及混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能，即使是一般的表面裂縫對(duì)混凝土的耐久性也是有損害的，出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力迭加，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，在運(yùn)行階段具有不可忽視的影響，所以控制裂縫的產(chǎn)生，對(duì)于冬期混凝土施工具有深遠(yuǎn)影響。

1.混凝土冬期裂縫出現(xiàn)時(shí)期

1.1初期階段裂縫

初期是混凝土澆筑成型后的升溫期，由于水化作用，成型后2-3d結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度迅速提高，形成內(nèi)熱外冷，表面限制內(nèi)部的熱膨脹產(chǎn)生約束拉力，若此時(shí)拉力超過(guò)混凝土的實(shí)際抗拉強(qiáng)度時(shí)便出現(xiàn)裂縫。在較大體積混凝土施工時(shí)（最小邊長(zhǎng)大于1000mm的混凝土），多采用控制內(nèi)外的溫差來(lái)預(yù)防。內(nèi)外溫差是大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升而砼表面散熱較快。按照實(shí)際體積、結(jié)構(gòu)材料及當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度，溫差控制不超過(guò)25度為宜。

1.2中期階段裂縫

中期是水化熱降溫期。當(dāng)溫度升到最高逐漸下降至常溫時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度趨于一致。由于降溫內(nèi)部收縮率大，外部又給較大力的限制，當(dāng)超過(guò)這種限制時(shí)便產(chǎn)生裂縫。另外，此時(shí)還會(huì)因干縮而出現(xiàn)局部開(kāi)裂，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)致變形不同的結(jié)果混凝土受外部條件的影響表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部溫度變化較小，較大的表面干縮變形受到內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，相對(duì)溫度越低，水泥漿體干縮越大干縮裂縫越易產(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0.005-0.2mm之間。

1.3 后期階段裂縫

后期結(jié)構(gòu)體的熱脹降溫已趨于平衡，只會(huì)受到環(huán)境氣溫的變化產(chǎn)生微小變化，如有些部位受熱源烘烤、露天結(jié)構(gòu)的寒風(fēng)襲擊、日曬引起的裂縫。從實(shí)地調(diào)查資料分析，很多大體積的設(shè)備基礎(chǔ)、平臺(tái)的混凝土表面裂縫比率在90%左右，縫寬多數(shù)不大于0.2mm。裂縫多呈垂直方向，少量為水平向。水平裂縫多出現(xiàn)在施工縫位置，結(jié)構(gòu)體截面窄長(zhǎng)時(shí)會(huì)貫穿開(kāi)裂。

2.冬期施工混凝土的裂縫控制

2.1控制結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差

當(dāng)混凝土澆成后的2-3d，由于水化熱使溫度上升，形成外冷內(nèi)熱，出現(xiàn)自然約束力，如拉應(yīng)力大于自身強(qiáng)度時(shí)則出現(xiàn)裂縫。為此，當(dāng)澆筑大體積混凝土?xí)r，外部要采取保溫措施，嚴(yán)格控制內(nèi)外存在的溫差大于25度。

2.2合理安排澆筑工序

當(dāng)一次澆筑較大時(shí)必須考慮施工程序。如采用薄層澆筑的密實(shí)度有保證，也不會(huì)降低溫差，對(duì)強(qiáng)度有利。為此如采取分層澆筑時(shí)每層的厚度不超過(guò)400mm，裂縫將會(huì)減少。若分層大，間隙施工接茬要認(rèn)真處理。一次澆筑整體性好、無(wú)接茬，但下部振搗和內(nèi)部高溫需采用保證措施。

2.3延長(zhǎng)拆摸時(shí)間

為保證質(zhì)量和外觀不損傷，冬期施工不應(yīng)考慮模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)越有利。混凝土在90d以后收縮量就很少了。在設(shè)備基礎(chǔ)的預(yù)留空洞處，可利用預(yù)制件作為洞的壁，使該部分在早期就具有較高強(qiáng)度，也可作為大體積的降溫孔以降低中間高溫，對(duì)控制表面裂縫有較好的效果。

2.4保證原材料的質(zhì)量

原材料對(duì)保證質(zhì)量的作用非常關(guān)鍵，砂、石骨料、水泥的規(guī)格、級(jí)配、強(qiáng)度等級(jí)是否檢驗(yàn)合格及正確選用對(duì)改善和易性、可塑性、減少開(kāi)裂是重要的。

2.5應(yīng)提高一級(jí)強(qiáng)度等級(jí)

選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿┡浜鲜褂?，既可使混凝土在低溫下水化，又可提前達(dá)到臨界強(qiáng)度。當(dāng)澆筑大型設(shè)備基礎(chǔ)時(shí)，要考慮安裝在較晚的時(shí)間進(jìn)行，所以利用后期強(qiáng)度，這樣在不降低水泥用量的情況下相反卻提高了強(qiáng)度，更減少了收縮，對(duì)抗裂性有利。

2.6控制用水量

通常情況下混凝土的收縮量與水灰比成正比，冬期施工必須將水灰比控制在0.5以下，坦落度不小于20mm，選用高強(qiáng)度等級(jí)水泥，將減少收縮裂縫。

2.7加密布置筋

在結(jié)構(gòu)上層加密布置筋對(duì)減少開(kāi)裂的數(shù)量、長(zhǎng)度和深度效果最明顯。作為設(shè)計(jì)部門應(yīng)為施工結(jié)構(gòu)考慮，將大直徑改為小直徑、小間距，采用直徑8-14mm鋼筋和100-150mm間距是比較合理的。采截面的配筋率不小于0.3%，應(yīng)在0.3%-0.5%之間。同時(shí)在結(jié)構(gòu)的截面變化處及其較薄弱斷面適當(dāng)增加構(gòu)造網(wǎng)片來(lái)減少開(kāi)裂。

2.8加強(qiáng)保溫

冬期施工的保溫重要性人皆共知，其方法措施較多。①保溫養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求。②保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力（包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力）加以控制確定。但不得少于15天，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行。③在保溫養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中應(yīng)保持混凝土表面的濕潤(rùn)。保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差值，以降低混凝土塊體的自身約束力，其次降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度，以提高混凝土塊體承受外約束應(yīng)力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的效果。

2.9對(duì)現(xiàn)存裂縫進(jìn)行修補(bǔ)

加強(qiáng)建筑工程混凝土裂縫治理，不僅要預(yù)防，而且還要對(duì)現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行有效修補(bǔ)，以免病害蔓延。對(duì)于當(dāng)前我國(guó)建筑工程施工過(guò)程中存在的混凝土裂縫問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的組織相關(guān)人員進(jìn)行修補(bǔ)，以免病害進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而影響到整個(gè)建筑工程的結(jié)構(gòu)的安全性及其使用耐久性。對(duì)于已有的裂縫，可從以下幾個(gè)方面處理：第一，組織施工人員對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿，利用壓力設(shè)備將預(yù)先配置好的適量修補(bǔ)漿液壓入到混凝土裂縫位置，通過(guò)物理修補(bǔ)法使裂縫閉合；第二，將裂縫表面做涂層封閉處理，再利用混凝土材料對(duì)細(xì)微的裂縫或網(wǎng)狀的裂紋可產(chǎn)生的毛細(xì)作用，使其吸收修補(bǔ)膠液，這樣就可以有效封閉混凝土施工裂縫；第三，對(duì)施工裂縫做封堵處理，及利用水泥砂漿對(duì)建筑工程施工裂縫進(jìn)行填充和封堵，必要時(shí)可對(duì)施工裂縫進(jìn)行有效的事先處理（比如將裂縫處的碎石料或者粉塵清理干凈），再通過(guò)填充一些材料進(jìn)行封堵。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，建筑工程施工中的混凝土裂縫問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前建筑工程施工管理工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，面對(duì)施工裂縫問(wèn)題，只有不斷的加強(qiáng)思想重視和施工技術(shù)創(chuàng)新，才能保證施工質(zhì)量。

4.結(jié)論

冬期混凝土施工裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不但會(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炭化，降低物質(zhì)的耐久性，影響建筑的承載能力。因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究，區(qū)別對(duì)待。采用合理方法控制，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施，預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物的構(gòu)件安全穩(wěn)定工作。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李子強(qiáng).建筑工程施工混凝土裂縫及控制措施[J].新建設(shè)：現(xiàn)代物業(yè)上旬刊，2012，（02）.