混凝土裂縫的預防與控制措施

顏海濱

（漳州市龍海市福中福建材有限公司，福建 漳州 363100）

0 前言

混凝土是我國基礎性原材料的支柱產業(yè)之一，在我國經濟建設發(fā)展中具有舉足輕重的地位。而混凝土裂縫問題仍然是目前急需解決的重要問題。

混凝土質量及裂縫控制是一種全過程質量控制，它與結構設計、材料優(yōu)選和施工工藝、綜合養(yǎng)護技術以及氣象環(huán)境等因素密切相關，各種因素對于混凝土結構裂縫的形成都有重要影響，所以應該遵循各環(huán)節(jié)相互匹配、整體優(yōu)化的綜合控制原則。

1 原材料儲備

盡量選用均勻性和穩(wěn)定性較好的常規(guī)優(yōu)質原材料、考慮盡量降低混凝土水化熱，從而減少混凝土硬化過程中的溫度應力，摻緩凝高效減水劑、礦物摻合料，調整粉粒與骨料整體級配，合理降低單位用水量、較低水膠比，合理膠凝材料用量，并改善混凝土拌合物性能，降低自身收縮，提高混凝土耐久性。對各種原材料進行優(yōu)選如下：

1.1 水泥

水泥早期強度越高、細度越細（比表面積越大）、C3S、C3A 含量越高（加速水化）、需水量越高、水泥漿體用量越高（富拌合物），水泥自身溫度越高，混凝土的自收縮、塑性收縮、干燥收縮風險越大。因此應采用低熱、含 C2S 量較多的水泥，避免使用 C3A 及 C3S量高的水泥或早強水泥；避免使用過細和需水量較大的水泥；采取措施降低用于生產的水泥溫度，有利于減少開裂，提高混凝土的耐久性。

1.2 骨料

骨料起到抑制收縮的作用。骨料含泥量越大，混凝土收縮加大且抗壓強度降低，越易開裂；骨料級配越差，混凝土的體積穩(wěn)定性越差，收縮越大，越易開裂。

砂：采用符合 JGJ 52—2006 要求的Ⅱ區(qū)中砂；細度模數宜為 2.5～2.8、含泥量不宜大于 1.0%、泥塊含量不大于 0.5%，實際顆粒級配應視情況調整，細砂和特細砂應與中砂、粗砂或人工砂按適當比例混合調整出符合Ⅱ區(qū)中砂要求的優(yōu)良級配。

碎石：采用符合 JGJ 52—2006 要求的碎石，宜采用分級供料搭配連續(xù)粒級使用；盡可能選用不含或少含針片狀且棱角分明、表面粗糙的顆粒粒形，且壓碎指標小、吸水率小的碎石，可增強混凝土黏結力、降低空隙率、提高強度和改善拌合物和易性；減少水泥用量，減少開裂，提高耐久性。

1.3 復合摻合料

選用 F 類Ⅱ級粉煤灰與 S95 磨細礦渣粉等優(yōu)質低需水量復合摻加方案，使兩種材料的火山灰效應、形態(tài)效應和微集料效應相互疊加，膠凝材料互補搭配，從而改善混凝土的工作性能、改善物料的顆粒級配、增加強度，從而使混凝土具有良好的可泵性和抗?jié)B性；提高體積穩(wěn)定性、延緩水化放熱、提高耐腐蝕性，改善混凝土抵抗收縮應變的能力。

粉煤灰：選用類似于漳州后石電廠生產的 F 類Ⅱ級優(yōu)質分選粉煤灰，需水量不高于 94%、細度不低于25%，顯微鏡觀察富含球形顆粒無粗糙崚形顆粒。

磨細礦渣粉：選用類似于三鋼集團（龍海）礦微粉有限公司生產的“鋼松”牌 S95 級磨細礦渣粉。流動度比不低于 105%、比表面積不大于 450m2/kg（細度不宜過細否則將會加劇自生收縮）、活性指數 7 天不低于78% ，28 天不低于 100%。

1.4 聚羧酸系緩凝型高效減水劑

能減少拌合用水量，減少水泥用量，提高混凝土強度，延長保塑時間，改善混凝土的施工性能，提高混凝土的力學性能和耐久性。

2 配合比設計

2.1 結構設計安全系數

在配合比設計時，如果提高結構設計安全系數及混凝土強度富余系數，則會增加膠凝材料用量，導致混凝土塑性收縮、溫度收縮、自生收縮與干縮收縮產生的自應力增大，增加了開裂的可能性。以下總結幾點可能造成設計安全系數過大的情況：

（1）出于結構安全性及空間利用率考慮，結構設計工程師提高設計強度。在確定強度等級時，應平衡混凝土自重、成本和耐久性的矛盾。

（2）設計配合比時考慮材料性能質量、計量精度、生產管理控制水平產生的波動、施工人員為澆筑方便在現(xiàn)場擅自加水等情況，產生強度下降而提高強度富余。

（3）當代混凝土由于輕視養(yǎng)護、碳化加劇等因素，導致混凝土表層強度下降。混凝土結構常以回彈法（代表表面硬度）驗收實體強度，而混凝土強度等級越高，回彈法推定強度值與實際抗壓強度值的偏差越大，因此為達到較高回彈合格率，設計配合比時會提高強度富余系數。

（4）現(xiàn)今混凝土材料組分大幅度改變。因而早期強度不高，后期強度增長明顯，28d 到 180d 強度增長尤為明顯，因此以 28d 為標準驗收齡期已和現(xiàn)今混凝土材料的強度發(fā)展規(guī)律不相適應。

上述幾點會導致膠凝材料用量過大，增大混凝土開裂幾率。因此有必要嚴格選擇性能及質量穩(wěn)定均勻的原材料、優(yōu)化生產技術質量控制水平、嚴格施工措施、改進實體驗收方法、延長強度驗收齡期，降低膠凝材料用量，使混凝土僅達到應用必要的強度，從而減少開裂、提高耐久性。

2.2 單位用水量

聚羧酸系減水劑配制的混凝土拌合物對用水量較為敏感，尤其在高需水量、低單位用水量的情況下，加水量及需水量的波動可能易導致拌合物狀態(tài)（離析、泌水及板結等）的突變，通過摻加需水量低的水泥和摻合料、適應性良好的減水劑、具有良好的粒形及顆粒級配的骨料，可降低單位需水量，使減水劑對水的敏感性降低。實踐證明在保證強度的前提下合理降低單位用水量，不僅能降低成本而且能有效減少裂縫的產生，提高混凝土耐久性。

2.3 原材料相容性

應考慮減水劑與所有材料的相容性。減水劑相容性受原材料物理與化學特性、配合比、推薦摻量、環(huán)境濕度、凝結時間、運輸距離、停放時間等的影響，應同時考慮初始與經時損失后的坍落度、流動性、黏聚性、保水性、抗離析性等工作性能。其中聚羧酸系減水劑對骨料的含泥量較為敏感，含泥量過大會降低其分散效果；含 C2S 較高的低熱水泥與凝結時間較長的水泥有利于提高拌合物的流動性和減少工作性損失，相容性也較好。

3 生產供應

3.1 細骨料含水率控制

在混凝土攪拌過程中，膠凝材料、砂石、外加劑等材料均可被準確計量，偏差很小，對混凝土質量的影響較小，但混凝土骨料含水情況變化是影響混凝土質量的重要因素，在混凝土生產過程中很難對骨料含水情況變化做相應的準確調控，進而影響混凝土的水膠比控制，影響混凝土的拌合物性能的穩(wěn)定，使混凝土強度下降而增加收縮開裂風險。

細骨料生產：砂的合理含水率為 5%～8%，而濕法生產的成品砂，剛生產時含水率大約為 12%～15%。因此成品砂出場裝車前應堆存脫水，使含水降低到 8% 以內且穩(wěn)定后方可轉運。

含水率進廠驗收：可直接用肉眼觀察，如明顯滴漏水（包括卸至地面的砂石堆邊緣有滲水的情況）即視為含水率不合格。如果材料商或者司機認為以上有不合理的，可以先將車停在堆場外等砂石車不出現(xiàn)滴水現(xiàn)象時，在過磅進場。

骨料堆放存儲：為含水率的穩(wěn)定應有足夠的堆場儲備骨料，靜置 24 小時脫水不宜現(xiàn)用現(xiàn)進；滿足同一批次、同一堆場堆存不混倉；堆場應具備良好遮雨設施和良好的排水功能避免積水。

含水率檢測：生產過程中每 6 小時檢測一次含水率，如因雨天或其他因素導致目測含水率波動較大時，必須及時增加檢測頻率。含水率檢測設定必須及時、科學、準確，不得憑手感目測，避免與實際含水率產生較大偏差。

確保含水率穩(wěn)定，提高原材料的勻質性，可節(jié)約大量調控付出的材料成本和為質量問題付出的代價。

3.2 生產過程中的協(xié)調、準備工作

（1）抓緊時間盡早完成澆筑，有利于減少拌合物工作性的損失、澆筑成型的操作、混凝土成型后裂縫的發(fā)展控制、及其它性能的穩(wěn)定發(fā)展。

（2）協(xié)調供應速度：生產調度部門在生產過程中，必須做到使預拌混凝土的供應速度與需方的澆筑速度相協(xié)調。這就需要掌握施工工程的澆筑部位、作業(yè)面大小、水平及垂直運輸方式及速度、振搗難易等情況。為了避免產生混凝土供不應求，甚至停工待料，或混凝土攪拌運輸車的等候時間過長，以致影響混凝土的性能，應合理安排運輸車的數量及供貨速度。

（3）現(xiàn)場信息反饋：了解現(xiàn)場信息是協(xié)調混凝土供應速度的依據。由于在施工過程中常會發(fā)生一些不可預見的情況，影響混凝土的澆筑速度。這就要求調度人員及時了解現(xiàn)場情況提高調控技術水平，以便掌握調整生產速度及供貨速度。

（4）預拌混凝土質量的反饋：在預拌混凝土供應過程中，當出現(xiàn)天氣的影響、混凝土停放時間過長或出廠時未能發(fā)現(xiàn)的質量問題（如和易性差、較嚴重離析或坍落度損失過大）的情況時，應盡早反饋質量值班人員予以處理。

4 施工過程控制

4.1 松散混凝土、殘渣、積水、砂漿處置

混凝土泵送前，用來潤濕管道的水和砂漿應獨立運送并妥善處理，不得用于構件混凝土，防止稀漿進入結構造成墻、柱段條或梁板底部混凝土酥松產生裂縫或質量缺陷。

墻柱等豎向構件部位混凝土澆注高度應超過梁底、板底 25～30mm；結構柱頭及梁底澆筑混凝土前模板殘渣及積水應清理干凈，防止結構柱頭砂化、梁底混凝土夾渣產生裂縫或質量缺陷。

新舊混凝土應鑿毛界面及鑿除松散層才能獲得較好的粘結面防止接槎裂縫產生。

4.2 坍落度檢測與調整

施工單位應設專人對進入現(xiàn)場的混凝土進行驗收，當出現(xiàn)混凝土坍落度損失過大的情況，技術人員應采用調整外加劑用量，快速旋轉攪拌車罐體的方法改善工作性能，并向廠內值班人員反饋及時查找原因并調整生產配合比，確保拌合物的工作性能。

嚴禁在混凝土運輸過程中向運輸車內任意加水或卸料工人往混凝土里加水：加水后，產生分層、離析，降低混凝土強度及耐久性，加劇混凝土的收縮增大，產生裂縫的可能性就越大。

4.3 振搗

（1）在混凝土澆筑過程中應避免產生離析現(xiàn)象?；炷羶A落高度不宜超過 2 米，對非泵送混凝土宜采用人工攤鋪均勻布料、對泵送混凝土宜采用布料桿布料，嚴禁用插入式振搗器趕料。

（2）同一施工段的混凝土應連續(xù)澆筑，當采用分層或階梯式推進施工方法時，應在底層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢，避免產生“冷縫”。

（3）對于坍落度較大的混凝土（如泵送類）要避免過振以防止其產生離析或過多的浮漿，引起裂縫；對于坍落度較小的混凝土應加強振搗以保證其密實。

4.4 養(yǎng)護

減少混凝土裂縫、提高其耐久性的最有效措施之一，是加強早期保濕養(yǎng)護，減少混凝土表面水分散失。保持良好的養(yǎng)護，對提高混凝土的質量的意義如何強調都不過分。混凝土，特別是高強混凝土的養(yǎng)護原則：初凝以前是保濕；終凝以后是補水。氣溫高、濕度小、風速大的環(huán)境下，及時、正確地保濕養(yǎng)護更加重要。

4.4.1 外部環(huán)境對養(yǎng)護的影響

4.4.1.1 氣溫、風速、濕度環(huán)境影響

（1）當天氣炎熱時，宜選擇晚間或夜間澆筑混凝土，避免陽光照射產生失水干燥收縮裂縫。

（2）在高溫季節(jié)澆筑混凝土時，應盡量采取措施降低混凝土入模溫度；混凝土入模前應對模板（尤其是表面干燥吸水性明顯的木模板）、鋼筋進行澆水濕潤，應避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射；防止?jié)仓蟮幕炷帘砻媸a生干燥收縮裂縫；混凝土成型后應該及時覆蓋，并應該盡可能避開炎熱的白天澆筑混凝土。

（3）在相對溫度較小、風速較大的環(huán)境下澆筑混凝土時，應采取適當防風措施，防止混凝土表面失水過快，此時應該避免澆筑有較大暴露面積的構件；雨期施工時，必須有防雨措施。

（4）混凝土的拆模時間除考慮拆模時的混凝土強度外，還應考慮拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土表面接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時澆涼水養(yǎng)護；混凝土內部開始降溫以前及混凝土內部溫度最高時不得拆模。

一般情況下，結構或構件混凝土的里表溫差大于25℃、混凝土表面與大氣溫差大于 20℃ 時不宜拆模；大風或氣溫急劇變化時不宜拆模；在炎熱和大風干燥季節(jié)，應采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。

4.4.1.2 養(yǎng)護水溫

當采用水養(yǎng)護時，水的溫度與混凝土表面溫度要相適應，避免因溫差過大而引起混凝土表面開裂。

4.4.2 混凝土結構不同部位的養(yǎng)護措施

4.4.2.1 底板、樓板裂縫控制

施工過程采取“混凝土防裂施工完美濕養(yǎng)護”，即混凝土不失水、不產生失水缺陷的養(yǎng)護。專家研究發(fā)現(xiàn)，混凝土的收縮并不是收縮開裂的主因，而拌合水損失后缺陷產生的內應力，才是混凝土收縮開裂真正的源頭。經過多年的工程實踐表明，防止失水的防裂方法，是成本最低、操作最簡單、防裂效果最顯著的控制方法。

施工完美濕養(yǎng)護的時間原則：濕養(yǎng)護 7 天，關鍵前3 天，最關鍵第 1 天。這一原則順應了混凝土的生長發(fā)育規(guī)律，照顧了施工現(xiàn)場的可操作性。第 1 天拌合水損失的程度，對混凝土硬化以后的抗?jié)B抗裂能力，甚至整體的性能，都起著決定性的作用，所以第 1 天一定不能夠失水。

新澆筑的構件混凝土應在初凝前采用二次振搗及多次抹壓的方法閉合混凝土表面塑性裂縫及梁板結合處的塑性沉降裂縫，特別應注意惡劣氣候環(huán)境（如氣溫高、濕度小、風速大等情況）下的抹面工序，把握好二次抹面時機，即初凝前 1～2 小時，用電動轉盤抹光機進行二次抹壓收光。邊振邊抹，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減小內部微裂，增加混凝土密實度從而提高抗裂性。二次抹面后，馬上用彩條布或塑料薄膜覆蓋（底板可再加一層麻袋）；終凝后一定先澆水養(yǎng)護，等水干后再放樣，放樣后馬上覆蓋并澆水。

4.4.2.2 地下室頂板及屋面板等暴露結構

混凝土澆筑收漿和抹壓后，用塑料薄膜覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)。加強保溫隔熱措施使用保水保溫覆蓋物（濕麻袋或吸水性毛氈等）或采用蓄水養(yǎng)護，持續(xù)保濕、保溫。避免因季節(jié)變化、晝夜溫差、烈日暴曬、雨淋等環(huán)境變化產生內外溫差及干燥蒸發(fā)失水收縮裂縫。

4.4.2.3 外墻裂縫控制

（1）設計：外墻水平鋼筋間距不宜大于 100mm，宜布置在豎向鋼筋外側。

（2）澆筑時機：底板施工完畢后盡早施工外墻（7～14 天）。應分層澆筑，底層高度不超過 50cm。（混凝土澆搗完成后，仍會在初凝前繼續(xù)沉降，在下沉中，水平鋼筋的阻止作用，混凝土就會在其下面產生水平裂縫。監(jiān)理對混凝土一次澆筑的高度，一是在施工方案中要有明確的要求，二是在施工現(xiàn)場要嚴格管理。）

（3）養(yǎng)護：第 2 天，沿墻體頂面長度方向布置養(yǎng)護水管。水管上鉆小眼，滴水養(yǎng)護；第 3 天松模，帶模滴水養(yǎng)護 5 天；第 8 天后拆模；外墻兩側面掛麻袋，貼緊外墻，滴水保溫保濕養(yǎng)護 14 天以上。（若早拆模，混凝土溫度和大氣溫度溫差較大，一旦把模板拆掉，混凝土表面在幾分鐘內就會大量失水產生收縮裂縫。這種裂縫一般會破壞鋼筋保護層到達鋼筋表面。拆模時，可先將模板進行輕微松動，待混凝土表面溫度與大氣溫度差符合規(guī)范要求后，再將模板拆掉。）

良好的二次振搗、抹壓及完美濕養(yǎng)護能起到承前啟后的作用，是防止塑性收縮的關鍵施工控制措施，但就是因為忽視了這一工序的重要性放任失水導致體積收縮開裂，導致為防止裂縫從結構設計、選擇原材料、配合比設計到施工工藝等所采取的一切技術措施前功盡棄，這也是近年來大量工程現(xiàn)場早期裂化的重要原因。二次振搗、抹壓消除泌水、失水通道、閉合塑性裂縫；濕養(yǎng)護抑制失水、抑制塑性收縮，使混凝土具備良好的硬化環(huán)境，提高密實度、提高體積穩(wěn)定性。施工前應該根據具體情況制定合理的振搗、抹壓、養(yǎng)護措施，包括程序、方法及時間。為此要強調的是：對于混凝土抗裂控制而言，良好的二次振搗抹壓及濕養(yǎng)護施工措施極其重要，是控制塑性收縮、體積變形的根本也是最簡單、最有效的防裂措施。

4.5 施工荷載

在混凝土產生足夠強度以前，過早在混凝土施工面上從事其它工序的準備工作，會破壞混凝土結構，導致裂縫的產生。養(yǎng)護期間內，嚴禁在混凝土結構上傾倒建筑材料等作業(yè)。塔吊裝卸模板、鋼筋時，應使模板、鋼筋緩慢落在設有墊板的樓（屋面）板上后方可裝卸吊鉤。墊板應設在有下層支柱的梁上。

4.6 防裂構造措施

保護層過薄將產生收縮應力薄弱部位，順著管線、鋼筋等約束物周圍易引起收縮、沉降裂縫。配筋制約裂縫：理論研究及工程實踐都證明，在混凝土易產生應力集中、變形部位、結構受力的敏感部位，增配細而密以及粘結錨固性能良好的帶肋構造筋，對控制結構裂縫效果尤為明顯。

5 結語

良好的混凝土工程質量，需要由開發(fā)建設、設計、監(jiān)理、施工和混凝土生產供應等各方加強培訓、提高認識、轉變觀念、認真負責才能取得預期效果、推動混凝土事業(yè)的新發(fā)展。

[1] 特別策劃：關于混凝土中砂石含水率相關問題的探討[J]．商品混凝土，2011(1): 1-5．

[2] 顏海濱．礦物摻合料復合化的探討[J]．商品混凝土，2016(7): 32-35．

[3] 甘昌成．論商品混凝土的濕養(yǎng)護[J]．商品混凝土，2006(3): 9-15．

[4] 張偉，徐世君，崔玉理．混凝土裂縫控制的關鍵因素是人[J]．商品混凝土，2014(7): 8-10．