淺析常見商品混凝土裂縫形成原因及其防治和處理

潘仁愛，梁海區(qū)，唐明，李青川

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西　柳州　545008）

淺析常見商品混凝土裂縫形成原因及其防治和處理

潘仁愛，梁海區(qū)，唐明，李青川

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西柳州545008）

本文結(jié)合混凝土行業(yè)的工作經(jīng)驗(yàn)，簡要分析了商品混凝土在實(shí)際應(yīng)用中各種裂縫問題產(chǎn)生的原因，并結(jié)合工程案例對(duì)裂縫形成原因進(jìn)行分析，提出了一些預(yù)防、處理裂縫的方法和建議。

商品混凝土；樓面裂縫；防治及處理

混凝土裂縫是混凝土最為常見的質(zhì)量問題，也是混凝土行業(yè)最為頭痛的問題之一。楊文科先生曾在《現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題與研究》一書中提到“三十年前，誰敢說自己施工的混凝土工程有裂縫？今天，誰敢說自己施工的混凝土工程無裂縫？”[1]。由此可見，裂縫問題已經(jīng)非常普遍，而且有的地區(qū)呈現(xiàn)愈演愈烈的態(tài)勢?；炷亮芽p一直困擾著現(xiàn)場工程師，嚴(yán)重影響著現(xiàn)代商品混凝土的耐久性。根據(jù)筆者 5 年混凝土工作經(jīng)驗(yàn)，一旦混凝土工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，首當(dāng)其沖的就是負(fù)責(zé)供應(yīng)混凝土的商品混凝土企業(yè)，不管是施工方，還是業(yè)主方，首先就是把責(zé)任歸咎于商品混凝土企業(yè)，這給商品混凝土企業(yè)帶來了惡劣的影響。因此，如何預(yù)防混凝土裂縫的出現(xiàn)，成為了混凝土行業(yè)技術(shù)人員的工作重點(diǎn)。

1　混凝土裂縫的分類

混凝土裂縫主要出現(xiàn)在混凝土凝結(jié)和硬化的過程中，大致可分為塑性收縮裂縫、干燥裂縫、溫度裂縫和沉降收縮裂縫[2]。

1.1塑性收縮裂縫

新拌混凝土澆筑后處于塑性狀態(tài)發(fā)生的收縮。特點(diǎn)是當(dāng)表面的水份向外蒸發(fā)時(shí)引起的局部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)蒸發(fā)速率大于泌水速率時(shí)，會(huì)發(fā)生局部的塑性收縮開裂。如果澆筑完混凝土后沒有及時(shí)養(yǎng)護(hù)，表面水份蒸發(fā)過快，會(huì)產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土自身強(qiáng)度很低，不能抵抗這種變形應(yīng)力從而導(dǎo)致開裂。混凝土塑性收縮裂縫見圖 1。

圖1　混凝土塑性收縮裂縫

1.2干燥收縮裂縫

混凝土凝固過程中多余水份蒸發(fā)，同時(shí)水泥開始進(jìn)行水化作用，混凝土逐漸硬化，體積不斷縮小。在收縮過程中表面和內(nèi)部水化程度不一致而產(chǎn)生自應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，如圖2。

圖2　混凝土收縮裂縫

1.3溫度裂縫

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。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)，即會(huì)出現(xiàn)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，從而產(chǎn)生溫度裂縫，如圖 3。

圖3　混凝土溫度裂縫

1.4沉降裂縫

由于地基或模板支架不牢，混凝土產(chǎn)生不同程度的沉降，從而出現(xiàn)裂縫，如圖 4。

圖4　混凝土沉降裂縫

2　裂縫形成原因分析

商品混凝土裂縫的產(chǎn)生通常與混凝土本身特性、混凝土原材料的質(zhì)量、混凝土配合比設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工工藝和環(huán)境等有關(guān)。

2.1混凝土本身特性

當(dāng)今商品混凝土在工程應(yīng)用過程中，多采用泵送施工，對(duì)混凝土本身流動(dòng)性要求過高。如在生產(chǎn)時(shí)混凝土的水泥用量增加、單位用水量增加、砂率和水灰比變大等因素變化，都會(huì)增大混凝土塑性收縮開裂出現(xiàn)的可能性。

2.2原材料質(zhì)量

現(xiàn)在原材料向高強(qiáng)度化發(fā)展，其中水泥生產(chǎn)廠家盲目追求高細(xì)度、高早強(qiáng)、高 C3S 和 C3A，導(dǎo)致水化熱過于集中、混凝土的拉壓比降低，從而出現(xiàn)混凝土裂縫[3]。

當(dāng)前粉煤灰、礦粉等摻合料普遍應(yīng)用，如摻入過高的比例，不僅增加了構(gòu)件開裂的風(fēng)險(xiǎn)，而且可能對(duì)耐久性帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。

砂石質(zhì)量也是影響混凝土產(chǎn)生裂縫的重要因素，其中的有害物質(zhì)如云母、有機(jī)物質(zhì)、輕物質(zhì)、含泥量及泥塊含量等，將會(huì)消弱水泥的粘結(jié)力，形成夾層，造成局部收縮變大，致使混凝土出現(xiàn)“薄弱區(qū)”，造成混凝土應(yīng)力集中，產(chǎn)生開裂。

減水劑使用不當(dāng)也是混凝土開裂的主要因素。當(dāng)前，商品混凝土企業(yè)為了降低水泥用量，節(jié)約生產(chǎn)原材料成本，普遍摻用減水劑。減水劑摻量雖小，卻對(duì)新拌混凝土和硬化后的混凝土性能影響很大，主要表現(xiàn)為減水劑的收縮率比控制不穩(wěn)定，往往導(dǎo)致混凝土開裂。

2.3混凝土配合比

混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)考慮不全面，存在缺陷，沒有進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理；設(shè)計(jì)材料、試配材料和生產(chǎn)材料質(zhì)量品級(jí)相差較大，生產(chǎn)時(shí)常出現(xiàn)用水量波動(dòng)較大、砂率大等弊病。

2.4施工原因

在施工前，未關(guān)注當(dāng)?shù)貧夂蚧虍?dāng)天天氣情況，惡劣的天氣同樣容易使混凝土產(chǎn)生裂縫，受高溫或大風(fēng)影響，混凝土表面失水過快，造成混凝土毛細(xì)管中產(chǎn)生很大的負(fù)壓而使混凝土本身體積急劇收縮，混凝土本身無法抵抗外界應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫[4]。

在施工過程中，施工單位為了加快施工速度，對(duì)混凝土提出“過大的坍落度要求，過短的凝結(jié)時(shí)間，過高的早期強(qiáng)度”等相互矛盾的不合理要求。施工不規(guī)范，過振、欠振、漏振，鋼筋和線路管固定不準(zhǔn)確不牢固，導(dǎo)致施工時(shí)鋼筋和線路管變形，很容易產(chǎn)生順筋裂縫。

施工結(jié)束后，對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)不到位或養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，以及過早拆模，混凝土強(qiáng)度不夠就進(jìn)行下一階段的施工，在接觸結(jié)構(gòu)面會(huì)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3　工程案例與處理方案

3.1案例一

廣西某工程，澆筑時(shí)間為 1月份，所澆筑的第三層梁板出現(xiàn)裂縫，工程業(yè)主方、監(jiān)理方、施工方和商品混凝土供應(yīng)方都極其重視?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C30，對(duì)該部位進(jìn)行鑒定、檢測分析，10d 混凝土回彈強(qiáng)度為 22.6MPa，混凝土強(qiáng)度符合正常齡期強(qiáng)度水平。通過蓄水試驗(yàn)判斷為非貫穿性裂縫，裂縫寬度最寬為 1mm 左右，最小為 0.5mm，呈上部大下部小的狀態(tài)，裂縫深度在 10～40mm 不等，長度在 0.2～1.5m之間。

3.1.1原因分析

現(xiàn)澆梁板施工在 1月份，該地區(qū)正處于寒冬季節(jié)，早晚溫差較大，中午氣溫在 20℃，夜間溫度僅為 8℃，而且當(dāng)晚到第二日中午都刮有強(qiáng)勁的北風(fēng)，氣候干燥導(dǎo)致混凝土失水較快，溫度低導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢。據(jù)現(xiàn)場施工員反映，在施工過程中，該梁板混凝土在泵送中采用車載泵，泵送管道較長，泵機(jī)壓力不足，為使混凝土更利于輸送，在運(yùn)輸罐車卸料時(shí)有加水情況，導(dǎo)致泵送至該梁板工作面時(shí)，該部位混凝土均勻性較差，出現(xiàn)輕微漿石分離。在施工結(jié)束后，也沒有對(duì)澆筑梁板進(jìn)行二次抹面和薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。因此，產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

3.1.2處理方案

出現(xiàn)裂縫后，工程業(yè)主、監(jiān)理方、施工方和商品混凝土供應(yīng)方積極商討處理方案，進(jìn)行裂縫處理。具體的處理方案如下：

（1）表面龜裂處理。將待處理的混凝土表面清洗干凈，干燥后用細(xì)毛刷在表面龜裂紋處反復(fù)涂刷環(huán)氧樹脂漿液，每隔一定時(shí)間（待前一次涂刷稍干）涂刷一次，涂刷厚度直至能蓋住裂紋為止。

（2）對(duì)于明顯裂縫，將表面清洗干凈。以裂縫為中心軸線，沿裂縫兩邊 2cm 左右呈 V 字形鑿開，用空壓機(jī)沖吹干凈。先用水性環(huán)氧樹脂和固化劑按照 1:1 均勻配好（如過于粘稠可略加水稀釋），嵌補(bǔ)于凹槽底部，后用防水微膨脹砂漿抹平壓實(shí)，薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3.1.3后期跟蹤

對(duì)該部位的處理效果進(jìn)行跟蹤觀察，強(qiáng)度檢測合格，而且沒有出現(xiàn)漏水、處理部位沿新（舊）裂縫邊緣發(fā)展以及水泥漿面剝落等現(xiàn)象，處理達(dá)到預(yù)期效果，處理效果如圖 5。圖 5 分別為裂縫處理前、處理過程中和處理后的效果。

圖5　裂縫處理前后效果對(duì)比

3.2案例二

某工程，設(shè)計(jì)三層辦公樓，強(qiáng)度為 C25，裂縫出現(xiàn)在頂層。對(duì)該層進(jìn)行鑒定、檢測分析，15d 混凝土回彈強(qiáng)度為26MPa 左右，混凝土強(qiáng)度符合正常齡期發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)沒有問題。200 平方米的樓面，共有 4 條 0.5～1.8m 不等長度裂縫，拆模后，從下面觀察樓面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，其中 3 條為貫穿性裂縫。

3.2.1原因分析

施工時(shí)間為 9月份，氣溫高而且干燥，混凝土失水較快、反應(yīng)快，沒有進(jìn)行多次抹面而且沒有采取養(yǎng)護(hù)措施，使得混凝土內(nèi)部和外部溫差大，溫度應(yīng)力產(chǎn)生，屬于典型的溫度裂縫。

3.2.2處理方案

由于屬于頂層貫穿性裂縫，首先在整個(gè) 200m2的樓頂面清掃干凈，再鋪上Φ4mm×150mm×150mm 鋼絲網(wǎng)，然后在上面澆筑 4～5mm 厚的細(xì)石防水微膨脹混凝土，收面養(yǎng)護(hù)好，28d 齡期過后，最后在上面做防水處理即可。

3.2.3后期跟蹤

該工程已經(jīng)投入使用兩年半，目前沒有出現(xiàn)混凝土脫落、漏水和滲水等現(xiàn)象，處理效果良好，但該部位我們?nèi)詫⒗^續(xù)跟蹤觀察。處理前后對(duì)比如圖 6。

圖6　裂縫處理前后對(duì)比

3.3案例三

某工程，設(shè)計(jì) 18 層住宅樓，梁板強(qiáng)度為 C25，該棟樓分為 4 個(gè)單元，屬于三房兩廳兩衛(wèi)戶型，在第 12 層的一個(gè)以四條梁為四邊的格子內(nèi)，出現(xiàn)無肉眼裂縫但滲水的現(xiàn)象，面積約為 20m2。對(duì)該層進(jìn)行鑒定、檢測分析，其他部位的混凝土強(qiáng)度正常，但該部位強(qiáng)度偏低，而且出現(xiàn)漏砂眼現(xiàn)象，滲水較為嚴(yán)重。

3.3.1原因分析

使用地泵作為輸送設(shè)備，在進(jìn)行混凝土泵送之前，先用水和砂漿潤泵。據(jù)現(xiàn)場工人反映，潤泵水和砂漿的混合物料沒有用塔吊清走，而直接澆筑到該部位，使得混凝土與大量的潤泵水混合，造成初始的 2～3m3混凝土因攪入過多的水而使強(qiáng)度偏低，屬于嚴(yán)重違反施工規(guī)范的行為。

3.3.2處理方案

由于該混凝土已經(jīng)混入過量水份，水灰比已經(jīng)被改變，強(qiáng)度變低是不可逆的。而且屬于小高層民房，出于安全和質(zhì)量考慮，將該部位砸掉，邊緣鑿毛，重新支模，澆筑 C30 微膨脹混凝土。圖 7 為滲漏處理圖。

圖7　滲漏處理

3.3.3后期跟蹤

養(yǎng)護(hù)達(dá)到 28d 齡期后，對(duì)該部位進(jìn)行技術(shù)鑒定，完全達(dá)到預(yù)計(jì)要求。

4　混凝土裂縫預(yù)防措施

對(duì)混凝土裂縫的修補(bǔ)相當(dāng)于亡羊補(bǔ)牢，修補(bǔ)之后對(duì)混凝土耐久性的影響有待商榷，因此，各方應(yīng)該加以重視。可喜的是混凝土裂縫是可以預(yù)防的，就是在混凝土澆筑前、澆筑過程中和澆筑結(jié)束后應(yīng)該按照規(guī)范操作。

4.1配合比方面

選擇質(zhì)優(yōu)、穩(wěn)定的，大廠家生產(chǎn)的水泥，避免使用溫度過高的水泥[5]，嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥；在選擇礦物摻合料時(shí)，粒化高爐渣、粉煤灰應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，并在使用前做好各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的檢測工作，控制好一種或兩種摻合料的搭配比例；粗細(xì)骨料的質(zhì)量，尤其是含泥量必須在控制范圍內(nèi)，此外粗細(xì)骨料的級(jí)配組合也應(yīng)當(dāng)合理；商品混凝土所使用的減水劑 28d 收縮率比不大于 120%；控制好混凝土的終凝時(shí)間適當(dāng)降低砂率；針對(duì)板面混凝土，可適當(dāng)增加混凝土的泌水量。

4.2施工方面

施工前因了解當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r，避免在施工過程中遇到惡劣天氣；澆筑前，應(yīng)當(dāng)多次檢查模板、鋼筋、線路管等是否按規(guī)定規(guī)范做好，澆筑混凝土前對(duì)模板進(jìn)行充分的潤濕，避免模板過干導(dǎo)致混凝土底部失水；施工過程中，嚴(yán)禁加水進(jìn)行二次攪拌，對(duì)坍落度不滿足施工要求的必須退還廠家處理，施工時(shí)避免過振、漏振、失振；在混凝土硬化前應(yīng)當(dāng)做好對(duì)混凝土進(jìn)行多次抹面和收漿，特別是初凝到終凝之間，混凝土表面可能產(chǎn)生收縮裂縫，此時(shí)進(jìn)行壓面，可以很好的預(yù)防混凝土裂縫。同時(shí)新澆筑的混凝土不宜過早拆模，混凝土澆筑早期，由于水化熱散發(fā)的峰值一般在 3d 以內(nèi)出現(xiàn)，混凝土?xí)a(chǎn)生表面會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦高于環(huán)境溫度，若此時(shí)拆除模板，表面溫度驟減，必然會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，表面附加的拉應(yīng)力、水化熱應(yīng)力和混凝土干縮產(chǎn)生的應(yīng)力，三力值疊加，很容易造成早期裂縫。當(dāng)混凝土澆筑過程中突降中大暴雨且持續(xù)時(shí)間較長，應(yīng)立即將已入?；炷粮采w好并設(shè)置施工縫[6]，施工縫位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求GB 50204—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。

4.3養(yǎng)護(hù)方面

混凝土抹面壓實(shí)后要及時(shí)覆蓋，終凝后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證混凝土濕度。對(duì)于梁板等水平構(gòu)件采用覆蓋或者澆水養(yǎng)護(hù)，使混凝土在一定時(shí)間內(nèi)保持水化作用所需要的適當(dāng)溫度和濕度條件；對(duì)于混凝土柱體采用薄膜布養(yǎng)護(hù)，用薄膜布把混凝土表面敞露的部分全部嚴(yán)密地覆蓋起來，保證混凝土在不失水的情況下得到充足的養(yǎng)護(hù)；對(duì)于墻體混凝土采用薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)，薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)是將可成膜的溶液噴灑在混凝土表面上，溶液揮發(fā)后在混凝土表面結(jié)成一層薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，封閉混凝土中的水份不再被蒸發(fā)，而完成水化作用。另外，在冬季做好混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)。

5　結(jié)束語

混凝土裂縫受原材料、施工工藝以及后期養(yǎng)護(hù)等諸多影響因素的影響。混凝土的很多裂縫，是因?yàn)楦鞣降闹匾暡粔蚨斐傻摹?duì)裂縫的預(yù)防不足，加上現(xiàn)場監(jiān)管不嚴(yán)格，很多裂縫出現(xiàn)之后才想辦法處理是混凝土行業(yè)長期以來的弊病。商品混凝土作為一種商品形式提供給施工方時(shí)僅僅是半成品，要避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，除了混凝土供應(yīng)商在原材料上嚴(yán)格控制、配合比合理優(yōu)化，還需要施工方，尤其是現(xiàn)場施工技術(shù)人員的配合，現(xiàn)場的施工操作必須規(guī)范化。只要做好有效的預(yù)防工作，才能更好地防止裂縫的產(chǎn)生。

[1] 楊文科．現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題與研究[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2012．

[2] 周忠．預(yù)拌混凝土早期裂縫施工現(xiàn)場的控制[J]．商品混凝土，2011(9)：76-77．

[3] 陳榮．淺談?lì)A(yù)拌混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫問題[J]．商品混凝土，2011(4)：69-70．

[4] 周英甫．某現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫淺析[J]．商品混凝土，2012(12)：11-12．

[5] 陳小峰．泵送混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫預(yù)防措施[J]．商品混凝土，2011(4)：71-72．

[6] 馬安，仲懷寶，李大周．混凝土施工引起的開裂與對(duì)策[J]．商品混凝土，2012(12)：8-9．

［通訊地址］廣西柳州市柳南區(qū)柳太路 62 號(hào)（545008）

潘仁愛，男，本科材料化學(xué)專業(yè)，助理工程師，廣西魚峰混凝土有限公司試驗(yàn)室主管。