混凝土裂縫產(chǎn)生成因及防治

張毅

[摘要]隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的大力發(fā)展，2017年全國(guó)水泥產(chǎn)量23.2億t，以水泥為主要添加材料的混凝土已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的最主要的建筑材料之一。混凝土由于其自身未硬化前的可塑性和良好的抗壓能力，穩(wěn)定的耐久性以及相對(duì)經(jīng)濟(jì)的價(jià)格廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)工程。如何對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行控制是工程人員需要認(rèn)真面對(duì)的事情。

[關(guān)鍵詞]混凝土;建筑材料;裂縫

文章編號(hào)：2095-4085（2019）03-0003-01

雖然混凝土有著諸多適用于工程領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，但也有其自身的缺點(diǎn)。本文就混凝土裂縫的產(chǎn)生成因進(jìn)行具體分析，以及根據(jù)成因，分別討論其相應(yīng)的防治措施。

1混凝土裂縫原因分析

想要分析混凝土裂縫產(chǎn)生原因，首先從微觀方面談起。

（1）首先混凝土是一種混合物，它是由水泥作為膠凝材料，碎石和砂作為填充物的混合體，質(zhì)量良好的碎石和砂具有很好的水穩(wěn)定性，遇水后體積不發(fā)生變化，而水泥作為膠凝材，其主要成分是硅酸鹽礦物C3S、C2S（一般占比75%），鋁酸鹽（一般占比22%）C3A、C4AF以及其他礦物（1%）組成，水泥水化機(jī)理則是C3S（硅酸三鈣）、C2S（硅酸二鈣），C3A（鋁酸三鈣）、C4AF（鐵鋁酸四鈣）與水反應(yīng)，生成如CaSIO3·nH2O的水化物，而這些水化物的宏觀表現(xiàn)則是硬化的水泥。那么從微觀上來說，一開始由多個(gè)硅酸鹽分子和游離水分子構(gòu)成的混合物，發(fā)生水化反應(yīng)后合并成一個(gè)較大的分子，分子間距離縮短。體積自然收縮，產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是無明顯方向性，不規(guī)則，內(nèi)外都有，裂縫大小與水泥摻量有關(guān)（較小的摻量意味著較少的水化反應(yīng)引起較小的體積收縮），與水泥種類有關(guān)。

（2）如果配合比不當(dāng)或現(xiàn)場(chǎng)任意加水，則混凝土中的游離水除了滿足水化反應(yīng)的需求外尚有剩余，剩余的游離水表面的直接蒸發(fā)，內(nèi)部的游離水通過毛細(xì)孔道經(jīng)過較長(zhǎng)一段時(shí)間后也會(huì)蒸發(fā)而留下細(xì)小的空洞，如在混凝土硬化的過程中，表面漿液張力大于其強(qiáng)度，則表面張力將這些空洞拉扯貫通，在混凝土表面形成不規(guī)則的龜裂紋。在工程實(shí)踐中澆筑完混凝土后，如果結(jié)構(gòu)物表面有一層浮漿未及時(shí)清除，則待浮漿凝固后會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋就是因?yàn)樯鲜鲈颉?/p>

（3）水泥在水化反應(yīng)過程中會(huì)放熱，這里有一個(gè)熱脹冷縮的過程，且在溫度較高時(shí)，混凝土因?yàn)樗磻?yīng)已經(jīng)形成固體，因此溫度回落時(shí)，混凝土體內(nèi)部和表面會(huì)隨著溫度下降而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是無明顯方向性，不規(guī)則，內(nèi)外都有，且與混凝土溫度變化密切相關(guān)。

（4）從宏觀上來看，混凝土澆筑分塊較大也會(huì)產(chǎn)生裂紋，世界上沒有理想的剛體，受力后發(fā)生變形是普遍存在的，無論是多高承載力的地基，彈性變形和非彈性變形總是客觀存在的，因此，當(dāng)澆筑混凝土對(duì)相應(yīng)基礎(chǔ)施加壓力時(shí)，如果基礎(chǔ)不均勻沉降和變形發(fā)生在部分混凝土已固結(jié)之后，由于這部分混凝土早期強(qiáng)度不足，往往局部應(yīng)力超出當(dāng)時(shí)混凝土的強(qiáng)度，則這部分混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是大致方向垂直于基礎(chǔ)，由一條或幾條主裂縫構(gòu)成，根據(jù)地基沉降及變形的大小，裂縫寬度不等。

2主要應(yīng)對(duì)措施

下面就針對(duì)以上三點(diǎn)主要裂縫成因，分別對(duì)癥下藥提出幾點(diǎn)預(yù)防措施。

對(duì)于第一種裂縫產(chǎn)生的防治，可以通過以下幾個(gè)途徑改善：（1）合理調(diào)整配合比，減少水泥用量，適當(dāng)?shù)牟捎梅勖夯掖嫠嗟哪z凝作用。使混凝土主要靠粗骨料之間的機(jī)械咬合和接觸來提高承載力，水泥盡量只起到膠合作用，水化反應(yīng)總量減少了，水化反應(yīng)引起的干縮就會(huì)相應(yīng)減少。以此來達(dá)到減小第一種裂縫的目的。（2）另外一方面可以通過摻加適量微膨脹劑使?jié)仓蟮幕炷谅晕⑴蛎?，以抵消部分收縮，工程實(shí)踐中預(yù)應(yīng)力管道注漿，箱梁頂板人洞的封口混凝土，連續(xù)剛構(gòu)橋的合龍段混凝土都需要摻加部分微膨脹劑來抵消收縮變形。（3）選用安定性好的水泥作為膠凝材料。水泥安定性中重要的指標(biāo)就是體積安定性，安定性好的水泥收縮較小。

對(duì)于第二種裂縫產(chǎn)生的防治，主要是保持混凝土與環(huán)境溫度盡量一致，減少溫度引起的熱脹冷縮。因此對(duì)于混凝土構(gòu)件我們可以通過以下幾點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。（1）減少水泥用量（水化反應(yīng)少了，溫度自然降低）;（2）混凝土內(nèi)部布置冷卻水管，通過冷卻水管內(nèi)通水，帶走多余熱量能顯著降低混凝土內(nèi)部溫度，保證水化反應(yīng)期間，結(jié)構(gòu)物內(nèi)部溫度下降至接近環(huán)境溫度。

對(duì)于第三種裂縫產(chǎn)生的防治，主要注意地基的穩(wěn)定性，雖然變形和沉降是不可避免的，但是穩(wěn)固的基礎(chǔ)可以減少不均勻沉降的發(fā)生使裂縫盡可能的減小。

3總結(jié)

混凝土作為常規(guī)建筑材料已經(jīng)應(yīng)用到建筑工程的方方面面，控制好混凝土裂縫，提高構(gòu)件的耐久性是一個(gè)關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全和建設(shè)投資的大事，本文意在拋磚引玉，希望在將來能夠看到更多的好的裂縫防治措施出現(xiàn)在工程實(shí)踐中。