談混凝土裂縫控制的主要影響因素和措施

馮 杰

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030006)

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談混凝土裂縫控制的主要影響因素和措施

馮 杰

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030006)

從設(shè)計、施工、材料、配合比等方面，分析了混凝土裂縫的成因，并探討了相應(yīng)的控制與管理措施，旨在提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與耐久性，從而保證建筑工程的整體質(zhì)量。

混凝土裂縫，澆筑作業(yè)，配合比，養(yǎng)護(hù)

混凝土結(jié)構(gòu)體裂縫是工程界歷來所關(guān)注的一個普遍性重點(diǎn)問題，混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展往往會對結(jié)構(gòu)安全造成威脅。結(jié)構(gòu)體的破壞往往始于裂縫，載荷所導(dǎo)致的混凝土裂縫可視為結(jié)構(gòu)破壞先兆。部分裂縫可能引起工程滲漏，對結(jié)構(gòu)體正常使用造成不良影響，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、混凝土強(qiáng)度降低、工程耐久性嚴(yán)重受損、保護(hù)層剝落等諸多問題。因此，深入分析混凝土裂縫成因并探討混凝土裂縫的有效控制措施是極為必要的。

1 混凝土裂縫成因分析

混凝土裂縫影響因素較多，其中不乏設(shè)計方面的因素，但主要是施工過程中受到不同因素影響所致。我們應(yīng)認(rèn)真分析混凝土裂縫成因，從設(shè)計、配料、施工、環(huán)境等因素組成的控制鏈條入手(見圖1)，采取綜合措施以切實解決混凝土裂縫問題。

1.1 設(shè)計問題

混凝土強(qiáng)度通常受到混凝土孔隙率的影響，越大的孔隙率意味著混凝土澆筑體強(qiáng)度越低，同時滲透能力越低。部分設(shè)計人員盲目遵循這一規(guī)律，偏重于高強(qiáng)度混凝土，水泥用量明顯提升，導(dǎo)致澆筑體收縮開裂。為了保證混凝土流動性，以滿足泵送施工需求，需要摻入外加劑以及礦物摻合料，導(dǎo)致混凝土體積穩(wěn)定性相對較差，收縮較為嚴(yán)重，容易開裂。此外還包括斷面突變導(dǎo)致應(yīng)力集中所引起的構(gòu)件開裂、預(yù)應(yīng)力施加不當(dāng)導(dǎo)致構(gòu)件開裂[1]。

1.2 材料問題

1)集料中含泥量過大，混凝土收縮過于嚴(yán)重。主要表現(xiàn)為間斷級配不合理，級配不良，收縮增大而引起開裂問題。2)骨料粒徑偏細(xì)，針片含量較高，單方水灰用量明顯增多，因此收縮量也隨之增大。3)未合理選用摻合料或者外加劑，或者用量不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土嚴(yán)重收縮。

1.3 配合比不當(dāng)

主要表現(xiàn)在水泥等級以及水泥品種選用不當(dāng)；配合比設(shè)計中水膠比或者水灰比不當(dāng)；單方用水量以及水泥用量偏大，體積越大則意味著坍落度越大，則澆筑體收縮越嚴(yán)重，出現(xiàn)裂縫的幾率也更高。此外水灰比、砂率選擇不當(dāng)容易引起和易性偏差問題，出現(xiàn)混凝土離析、保水性不良以及泌水現(xiàn)象，同樣容易出現(xiàn)裂縫[2]。

1.4 施工與養(yǎng)護(hù)問題

1)混凝土澆搗作業(yè)中存在插入不當(dāng)或者振搗不密實等問題，過快抽撤振搗棒、漏振以及過振等問題，均會對混凝土澆筑體均勻性以及密實性造成不良影響，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。2)攪拌時間過長、未充分?jǐn)嚢?，或者拌合后的混凝土澆筑間隔過長，均有可能出現(xiàn)裂縫。3)未妥善處理接槎部分，或連續(xù)澆筑時間過長，容易出現(xiàn)裂縫。4)混凝土高空澆筑作業(yè)時受烈日曝曬、較大風(fēng)速影響，收縮值增大，容易開裂。5)水化計算不準(zhǔn)，保溫工作以及降溫工作未做好，導(dǎo)致澆筑體內(nèi)外溫差過大，內(nèi)外應(yīng)力差異較大而引起裂縫問題。

2 混凝土裂縫控制的綜合措施

2.1 設(shè)計對策

1)“抗與放”。混凝土設(shè)計不僅要充分考慮澆筑體承載性能，同時也應(yīng)顧及變形作用因素。一般來說，大體積混凝土施工中，處理溫度收縮應(yīng)力所引起的裂縫問題是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。變形作用導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力可充分結(jié)合結(jié)構(gòu)實際情況，通過“抗與放”的方式加以解決。對于地下工程以及保溫工程，應(yīng)考慮到施工期間溫差以及濕度差異較大的問題，而在結(jié)構(gòu)封閉或者回填土后其溫差以及濕度差相對較小，所以在設(shè)計過程中可遵循“先抗后放”的原則，利用后澆帶法以及“跳倉法”進(jìn)行處理[3]。2)利用滑動層降低約束應(yīng)力。結(jié)合工程平面布置來降低約束度，在巖石基礎(chǔ)、舊混凝土基礎(chǔ)上加裝滑動層，但凡柔性防水層皆可作為滑動層，例如低彈性模量的抹灰層、瀝青砂墊層以及筏式底板的碎石墊層等等，此類滑動層具有軟化約束效應(yīng)，可發(fā)揮一定隔離作用，減少溫度應(yīng)力。3)結(jié)合環(huán)境狀況合理選擇相應(yīng)強(qiáng)度的混凝土。一般來說，普通混凝土具有良好的韌性，其收縮值以及水化熱相對較低，因此用于正常環(huán)境中具有頗為滿意的耐久性。但限于部分工程建設(shè)需求，施工過程中需要使用高強(qiáng)混凝土，則需要結(jié)合實際條件實施相應(yīng)操作，包括提高摻合料用量、降低水泥用量，基于混凝土后期強(qiáng)度延長混凝土澆筑體養(yǎng)護(hù)時間、加裝構(gòu)造配筋等等。高強(qiáng)混凝土施工過程中應(yīng)合理控制強(qiáng)度指標(biāo)，避免強(qiáng)度偏高引起水化熱降溫不良，導(dǎo)致外窄內(nèi)寬問題。

2.2 材料對策

合理選擇外加劑和摻合物，盡量控制水化熱以及收縮變形。一般來說高強(qiáng)混凝土應(yīng)加以高效減水劑，普通混凝土可摻入普通以及中效減水劑。應(yīng)結(jié)合混凝土抗拉性能這一指標(biāo)，合理選擇級配，例如砂石骨料的選擇方面應(yīng)對中、粗砂粒徑予以認(rèn)真考慮，并對粉料含量以及含泥量予以嚴(yán)格控制。大體積混凝土應(yīng)充分利用60 d或者90 d強(qiáng)度。新型材料對比收縮試驗應(yīng)在自然養(yǎng)護(hù)環(huán)境下開展；定期檢查稱量裝置，保證外加劑稱量工作準(zhǔn)確無誤；應(yīng)對自動控制設(shè)備實施檢查和維護(hù)，以免受環(huán)境因素或者作業(yè)損耗影響而出現(xiàn)問題，保證設(shè)備穩(wěn)定性?；炷翑嚢枵疽矐?yīng)定期開展強(qiáng)度統(tǒng)計分析，盡量減少變異性。按照結(jié)構(gòu)部位不同來確定摻合料的用量，一般情況下最高用量在40%[4]。

2.3 施工對策

1)混凝土出機(jī)溫度以及澆筑溫度的控制。控制出機(jī)溫度以及澆筑溫度有利于控制混凝土澆筑體總溫升，降低內(nèi)外溫差值。一般情況下水和砂石是影響混凝土出機(jī)溫度的主要因素，水泥影響較小。所以作業(yè)過程中應(yīng)盡量遮陽覆蓋砂石料，并加水拌合，采用灑水降溫或者草袋包裹的方式控制輸送管道溫度。2)合理選擇澆筑方案?？赏ㄟ^分段分層踏步式推進(jìn)澆筑法以及分層連續(xù)澆筑法來開展大體積混凝土澆筑作業(yè)，若澆筑工程量以及澆筑面積較大，澆筑能力不足，一次連續(xù)澆筑層厚度較小，建議以分段分層踏步式推進(jìn)澆筑法為主；常規(guī)混凝土工程項目采用分層連續(xù)澆筑法即可。3)混凝土養(yǎng)護(hù)。應(yīng)結(jié)合施工環(huán)境以及施工季節(jié)差異性來做好保溫保濕等養(yǎng)護(hù)工作，尤其是早期養(yǎng)護(hù)工作，應(yīng)充分利用草袋保溫、應(yīng)用養(yǎng)護(hù)劑、覆蓋塑料薄膜等方式予以保護(hù)，澆灌1 h～3 h后應(yīng)開展兩次抹壓作業(yè)，應(yīng)對混凝土坍落度予以嚴(yán)格控制，均勻振搗，切忌出現(xiàn)過振或者漏振的問題?；炷翝仓?yīng)避開陰雨天氣，不可現(xiàn)場加水，澆筑完成后應(yīng)盡早回填。

2.4 環(huán)境對策

應(yīng)充分考慮施工季節(jié)、溫濕度變化以及環(huán)境氣候因素對混凝土變形收縮性能所帶來的影響，做好防風(fēng)工作并嚴(yán)格控制混凝土澆筑體坍落度，密切關(guān)注氣象報告，選擇在低溫環(huán)境下澆筑混凝土；夏季炎熱天氣里進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)時應(yīng)充分做好降溫工作，而澆筑時間也應(yīng)集中在早晨、傍晚或者夜間。

3 結(jié)語

混凝土裂縫是工程施工中普遍存在的一個問題，其不僅會影響混凝土澆筑體強(qiáng)度，降低建筑物抗?jié)B性能以及使用功能，同時也會導(dǎo)致鋼筋銹蝕、材料耐久性降低以及混凝土碳化問題，導(dǎo)致建筑承載能力有不同程度下降。我們應(yīng)認(rèn)真研究混凝土裂縫成因，采取針對性措施加以處理，確保混凝土澆筑質(zhì)量與工程結(jié)構(gòu)性能。

[1] 熊建波,鄧春林,徐兆全，等.海港重力式碼頭胸墻和面層混凝土裂縫控制[J].中國港灣建設(shè),2014(4):30-33.

[2] 蘇基文.路橋施工中混凝土裂縫控制的綜合分析[J].商品與質(zhì)量,2015(22):255-256.

[3] 劉華東.基于建筑工程技術(shù)設(shè)計下的混凝土裂縫控制[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(20):247-248.

[4] 張莉莉,田 豐,吳 華，等.鋼筋桁架樓承板混凝土裂縫控制研究與應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2015,46(4):345-347.

On main influential factors for concrete crack control and its measures

Feng Jie

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030006,China)

From the design, construction, materials and proportional ratio, the paper analyzes the reasons for the concrete cracks, and explores respective controlling and management measures, so as to promote the strength and durability of the concrete structures and ensure the overall quality of the architectural projects.

concrete crack, grouting construction, proportional ratio, maintenance

1009-6825(2016)24-0202-02

2016-06-17

馮 杰(1982- )，男，工程師

TU755

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