混凝土裂縫成因分析及防治措施研究

武 鵬

(山西煤炭運銷集團晉中有限公司，山西 晉中 030600)

混凝土裂縫成因分析及防治措施研究

武 鵬

(山西煤炭運銷集團晉中有限公司，山西 晉中 030600)

從混凝土的內(nèi)部組成成分和外部條件兩大類因素入手，分析了混凝土裂縫的成因，歸納總結(jié)了施工中常用的預(yù)防和治理混凝土裂縫的措施，以避免或減少裂縫的出現(xiàn)，從而保證施工質(zhì)量。

混凝土裂縫,成因分析,防治措施

1 混凝土裂縫概述

混凝土是最主要的土木工程材料之一，具有強度較高、整體性好、延性好、可模性好、耐久性和耐火性較好等優(yōu)點，適用于抗震抗爆結(jié)構(gòu)；同時防震性和防輻射性能較好，適用于防護結(jié)構(gòu)。但在硬化過程中，由于溫度、荷載等外界環(huán)境的變化及內(nèi)部組成成分的化學(xué)反應(yīng)等因素，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生初始應(yīng)力、拉應(yīng)力或剪應(yīng)力，造成在骨料與水泥石的粘結(jié)面上或水泥石本身之間出現(xiàn)細微裂紋，這種裂紋在荷載和溫度等因素的進一步作用下出現(xiàn)干縮，裂紋開始擴展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)裂縫，影響工程質(zhì)量。因此，在施工中，我們應(yīng)采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

2 混凝土裂縫的種類及成因分析

混凝土裂縫的成因不外乎受內(nèi)部和外部兩類因素的影響，據(jù)此，本文把混凝土裂縫分為由內(nèi)部因素導(dǎo)致的裂縫和由外部因素導(dǎo)致的裂縫兩大類。

1)內(nèi)部因素分析?；炷林饕伤?、砂、碎石、水組成，這四種主要組成材料的性質(zhì)及配比直接影響混凝土的抗拉強度，材料和配合比選擇不當(dāng)是造成混凝土開裂的關(guān)鍵原因。

組成材料選擇不當(dāng)是指水泥的種類和強度等級選擇不當(dāng)、砂的級配和粗細程度選擇不當(dāng)、碎石顆粒級配選擇不當(dāng)、拌合用水不合格。其中，不同種類和強度等級的水泥硬化速度不同，硬化過程中釋放的水化熱也不同，其抗?jié)B性、抗凍性、耐熱性、干縮性、抗裂性、耐蝕性等均有著很大的區(qū)別，因而對混凝土裂縫的影響程度也就不同；不同級配和不同細度的砂配制的混凝土抗裂性不同，砂粒級配粗細搭配得好時砂粒之間的空隙最少，抗裂性能最好，實驗表明：不同級配和不同細度的砂對混凝土中的砂率和水泥用量的要求也不同，從而其抗裂性也不同；碎石顆粒級配不當(dāng)，會導(dǎo)致砂率過高或過低，影響混凝土的抗裂性能；拌合水的pH值以及不溶物、可溶物、Cl-、堿含量等不合格會影響水泥的凝結(jié)時間和膠砂強度等，導(dǎo)致抗裂性減弱及混凝土強度降低，JGJ 63-2006混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)對混凝土拌合用水的水質(zhì)做了明確規(guī)定。

配合比不當(dāng)是指水泥用量不當(dāng)，水灰比不當(dāng)，含砂率不當(dāng)，骨料比例不當(dāng)及外加劑摻量不當(dāng)?shù)龋@幾個因素是互相關(guān)聯(lián)的。各種不當(dāng)配比都會造成混凝土強度降低、和易性偏差、離析、泌水、保水性不良、與鋼筋的粘結(jié)力降低、凝固時的收縮性增大等，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2)外部因素分析。影響混凝土裂縫的外部因素包括環(huán)境條件、施工工藝方法、施工措施和養(yǎng)護措施以及不當(dāng)使用等，這些同樣是造成混凝土開裂的重要因素。

環(huán)境條件一般指環(huán)境的溫度、濕度和風(fēng)速等。新澆筑的混凝土構(gòu)件受環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速的影響，混凝土表面失水過快，混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂；施工工藝方法是指施工過程中由于施工人員素質(zhì)問題，出現(xiàn)施工工序錯誤或操作不當(dāng)，例如振搗不到位，振搗棒插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽插過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面，甚至狗洞等質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響混凝土承載能力，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生；施工措施不當(dāng)是指施工中采取的措施未能化解不利因素的作用，例如在大體積混凝土工程施工中，如果施工措施不當(dāng)，大量的水化熱會聚積在混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，形成內(nèi)外較大的溫差，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)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫；不當(dāng)使用包括使用荷載超過設(shè)計正常使用極限狀態(tài)、破壞原有結(jié)構(gòu)而影響承載能力、基礎(chǔ)的不均勻沉降等因素均會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3 混凝土裂縫的預(yù)防措施

1)混凝土的組成及配比設(shè)計。對混凝土工程的特點、用途進行詳細研究，選擇不同性能的水泥，要對水泥安定性、砂的含泥量、碎石進行抗壓強度、拌合水的水質(zhì)等指標(biāo)進行檢驗，檢驗合格再進行配合比試驗，確定合理配比。

2)施工環(huán)境條件。避免在高溫、低溫、雨天或大風(fēng)天氣進行施工，當(dāng)必須進行施工時，要采取有效措施，改善施工環(huán)境條件。例如，當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境溫度高于35 ℃時，要對地基、墊層、模板等進行灑水降溫，并且灑水后不得留有積水。

3)施工工藝方法及措施。合理的施工方法以及措施能夠增加混凝土的整體性、密實度，降低混凝土內(nèi)部和表面溫差，減少裂縫的產(chǎn)生。

a.施工方法?；炷翝仓皯?yīng)根據(jù)施工方案認(rèn)真交底，做好澆筑前的檢查等各項準(zhǔn)備，合理確定工序及操作方法。例如，單獨基礎(chǔ)可按臺階分層澆筑；條形基礎(chǔ)宜根據(jù)基礎(chǔ)深度分段分層澆筑；設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)避開預(yù)埋螺栓、預(yù)留螺栓孔等位置分層澆筑；大體積混凝土可以選擇整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑施工；超長大體積混凝土應(yīng)采取留置變形縫、后澆帶或采取跳倉法施工，控制結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)有害裂縫。

澆筑過程應(yīng)連續(xù)進行，當(dāng)必須間歇時，其間歇時間宜盡量縮短，并應(yīng)在前層混凝土初凝前將次層混凝土澆筑完畢，否則，應(yīng)留置施工縫。澆筑過程中要同時進行分層振搗，每一振點的振搗延續(xù)時間，應(yīng)使混凝土不再往上冒氣泡，表面不再呈現(xiàn)浮漿和不再沉落時為止。

大體積混凝土還應(yīng)采用二次振搗及澆筑面二次抹壓工藝，排出水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加密實度，使混凝土抗壓強度提高，減少表面收縮裂縫，從而提高抗裂性。

b.施工措施。豎向結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑時，應(yīng)先在底部填以5 cm～10 cm厚與混凝土內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿，澆筑過程中，應(yīng)采取有效措施保證混凝土不得發(fā)生離析現(xiàn)象。例如，當(dāng)混凝土粗骨料粒徑大于25 mm且自由傾落高度大于3 m或粗骨料粒徑不大于25 mm但自由傾落高度大于6 m時，澆筑時應(yīng)加設(shè)串筒、溜管、溜槽等裝置。

大體積混凝土澆筑應(yīng)采取溫控技術(shù)措施，例如，布置降溫水管等，控制混凝土澆筑體溫升值不大于50 ℃、里表溫差不超過25 ℃。

c.養(yǎng)護措施。混凝土的養(yǎng)護方法有自然養(yǎng)護和加熱養(yǎng)護，施工現(xiàn)場一般為自然養(yǎng)護。對已澆筑的混凝土應(yīng)在混凝土澆筑完畢后8 h～12 h內(nèi)(終凝前)，開始進行自然養(yǎng)護，可采用覆蓋澆水、塑料薄膜包裹、噴刷養(yǎng)生液等。

對于采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護時間一般不得少于7 d；對火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護時間一般不得少于14 d。冬期施工的混凝土工程當(dāng)表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20 ℃時，拆模后應(yīng)立即進行保溫覆蓋，養(yǎng)護時間應(yīng)根據(jù)混凝土強度是否達到受凍臨界強度和設(shè)計要求確定。大體積混凝土應(yīng)進行保溫保濕養(yǎng)護，保證澆筑體降溫速率不宜大于2.0 ℃/d,表面與大氣溫差不大于20 ℃，養(yǎng)護持續(xù)時間不得少于14 d。

4)地質(zhì)勘查及合理使用維護。對地質(zhì)條件認(rèn)真勘查，做好地基處理，合理設(shè)置沉降縫，防止不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫；使用過程中，不得隨便改變建(構(gòu))筑物的用途，禁止擅自變動建筑主體和承重結(jié)構(gòu)等影響建筑結(jié)構(gòu)和使用安全的行為。

4 混凝土裂縫的治理

在混凝土工程中，盡管我們采取了各種各樣的裂縫預(yù)防措施，但由于混凝土的內(nèi)部組成成分和外部條件等各種影響因素的復(fù)雜性，混凝土工程中的裂縫不可能完全避免，因此，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時就需要我們根據(jù)開裂程度及可能造成的危害程度進一步研究治理。

目前，國內(nèi)外修補處理裂縫方法很多，但歸納起來，一般有以下幾類：

1)開槽法修補裂縫，適用于寬度在0.5 mm以上的裂縫。

2)低壓注漿法修補裂縫，適用于寬度在0.2 mm～0.5 mm之間的裂縫。

3)表面覆蓋法修補裂縫，適用于寬度在0.2 mm以下的微細裂縫。

當(dāng)出現(xiàn)較大的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫時，應(yīng)經(jīng)設(shè)計單位進行核算，并提出加固處理方案；通過加固處理仍然不能滿足安全使用要求時，應(yīng)重新進行設(shè)計驗算和混凝土結(jié)構(gòu)施工。

5 結(jié)語

本文是對某鋼鐵企業(yè)的高爐基礎(chǔ)大體積混凝土工程和某煤炭企業(yè)筒倉工程施工中混凝土裂縫防治的一點總結(jié)和摸索，在該兩項工程中，混凝土裂縫的防治尤為重要。

影響混凝土裂縫的因素很多，而且不同環(huán)境、施工、使用等條件下，各種影響因素的影響程度是不同的，很難準(zhǔn)確把握和度量，因而給裂縫的徹底防治帶來困難，但只要我們不斷摸索和積累經(jīng)驗，對裂縫的防治效果就會越來越好。

[1] GB 50496-2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[2] JGJ 63-2006，混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[4] GB 50300-2013,建筑工程質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 全國一級建造師職業(yè)資格考試用書編寫委員會.建筑工程管理與實務(wù)[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[6] 王海秀.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及防治措施的探討[J].山西建筑，2013，39(4)：70-71.

Concrete cracking causes analysis and preventive measures analysis

WU Peng

(Shanxi Coal Transportation Group Jinzhong Co., Ltd, Jinzhong 030600, China)

Starting from two aspects of internal and external concrete conditions, the paper analyzes concrete cracking causes, and summarizes its preventive and controlling measures, with a view to avoid and reduces cracks occurring and guarantee construction quality as well.

concrete cracks, causes analysis, preventive measures

1009-6825(2014)36-0092-02

2014-10-14

武 鵬(1971- )，男，工程師

TU755.7

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