高強(qiáng)混凝土裂縫分析與防治

周鑄 周天琨

摘要：本文用工程實(shí)例分析了高強(qiáng)混凝土施工裂縫出現(xiàn)的原因，并相應(yīng)地提出了一些防治措施，可為以后高強(qiáng)混凝土的施工提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土 分析 防治

一、概述：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑不斷向大跨度、高層、超高層方向發(fā)展，高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度高，可在滿足結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)功能下，減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、降低自重、減少用鋼量、增大建筑空間。高強(qiáng)混凝土即采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰、超細(xì)礦渣、硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50～C80級(jí)混凝土。它作為一種新的建筑材料，以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性，在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。高強(qiáng)混凝土最大的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，一般為普通強(qiáng)度混疑土的4～6倍，故可減小構(gòu)件的截面，因此最適宜用于高層建筑。對(duì)于高層建筑來(lái)說，裂縫一直是施工中最為常見和難以克服的弊病，裂縫會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，因此研究混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及防治措施具有重要的意義。

二、實(shí)例分析：某項(xiàng)目由一座23層五星級(jí)酒店大樓，一座35層辦公寫字樓，四層商業(yè)裙房及二層地下室組成，其中寫字樓為框架核心筒結(jié)構(gòu)，地下二層到14層為核心筒，采用C60的高強(qiáng)混凝土。本工程要求超高層高強(qiáng)混凝土核心筒墻體裂縫的出現(xiàn)率不大于5%。在超高層高強(qiáng)混凝土核心筒墻體工程質(zhì)量評(píng)定過程中隨機(jī)抽取了600處進(jìn)行調(diào)查分析，總共發(fā)現(xiàn)64處裂縫，其中收縮裂縫45處，干縮裂縫6處，溫度裂縫4處，順筋裂縫4處，沉降裂縫3處，其他裂縫2處。出現(xiàn)裂縫率10.7%大于5%。因此需要對(duì)該工程進(jìn)行裂縫治理。經(jīng)過調(diào)查分析，影響本工程超高層高強(qiáng)混凝土核心筒墻體收縮裂縫的要因有四條：一是模板下口拼縫不嚴(yán)，二是混凝土配比不準(zhǔn)確，三是混凝土養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，四是核心筒墻體過長(zhǎng)。經(jīng)過群策群力認(rèn)真分析每條要因，從多角度提出了下列對(duì)策方案：1.模板下口拼縫不嚴(yán)的治理：板面收面應(yīng)平整，板面用砂漿或壓腳板封堵，臨空面用海綿條堵，提前八小時(shí)對(duì)模板下口縫隙處進(jìn)行水泥砂漿封堵。在混凝土澆筑之前，用于封堵的水泥砂漿必須達(dá)到能夠封堵混凝土浮漿的強(qiáng)度。核心筒電梯井部分的模板下口處于臨空面，應(yīng)在安裝核心筒模板之前先沿核心筒繞電梯一圈粘帖一道海綿條，再將該部位模板和木方向下延伸20cm，然后加一道對(duì)拉螺桿鎖，從而有效防止核心筒電梯井模板下口臨空位置漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。為了避免混凝土振搗出現(xiàn)過振現(xiàn)象，施工技術(shù)人員應(yīng)實(shí)行全程監(jiān)督把控。2.經(jīng)分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)混凝土的外加劑存在問題，導(dǎo)致了坍落度不合格：及時(shí)調(diào)整了外加劑，將高效減水劑改換成聚羧酸系列高性能減水劑并調(diào)整用量后，使得坍落度全部合格。3.采用混凝土養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)：通過采用混凝土養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行核心筒高強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，有效預(yù)防了收縮裂縫的產(chǎn)生。4.進(jìn)行設(shè)計(jì)變更：經(jīng)過有關(guān)專家分析推斷，核心筒有規(guī)律的裂縫是由于核心筒墻體過長(zhǎng)導(dǎo)致的，唯有通過設(shè)計(jì)變更，才能最終消除核心筒墻體的有規(guī)律裂縫，將長(zhǎng)度17.7米的核心筒墻體中間開出了一個(gè)寬0.9米，高2.1米的洞口，減小了高強(qiáng)混凝土核心筒墻體的收縮應(yīng)力。按照整改完畢后的方案執(zhí)行，各施工階段出現(xiàn)裂縫的幾率均在5%以下，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。該項(xiàng)目為今后類似的工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也提高了全體施工管理人員的質(zhì)量控制水平，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

三、裂縫成因及防治：1. 收縮裂縫：收縮裂縫是由濕度變化引起的， 它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。 在施工中， 為保證其和易性， 往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5倍的水。多出的這些水分以游離態(tài)形式存在， 并在硬化過程中逐步蒸發(fā)， 從而在混凝土內(nèi)部形成大量毛細(xì)孔、空隙甚至孔洞， 造成混凝土體積收縮。此外， 混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會(huì)引起混凝土體積收縮。收縮是混凝土固有的物理特性， 一般來(lái)說水灰比越大、水泥強(qiáng)度越高、骨料越少、環(huán)境溫度越高、表面失水越大， 則其收縮值越大， 也越易產(chǎn)生收縮裂縫。它包括塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、干燥收縮裂縫、自身收縮裂縫、碳化收縮裂縫等。對(duì)上述收縮裂縫的防治可采取以下防治措施 ：

（1） 摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量; 施工時(shí)， 下料不宜過快， 并振搗密實(shí)。

（2） 對(duì)于早期收縮裂縫的防治， 除加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)外， 宜在混凝土終凝前進(jìn)行二次抹壓， 在材料上可摻加促凝劑， 且宜采用早期強(qiáng)度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥; 對(duì)于干縮裂縫的防治， 可以適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間， 材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。

（3） 盡可能降低水泥用量， 增大粗骨料的含量， 且宜選用石灰?guī)r作為粗骨料，應(yīng)嚴(yán)格控制骨料的含泥量， 砂率不宜過大， 骨料應(yīng)具有良好級(jí)配。

（4） 降低自身收縮裂縫的有效方法是盡量使用 C3A 含量低的水泥。

（5） 防止碳化收縮裂縫關(guān)鍵是降低生成物的堿度， 對(duì)新澆混凝土做好濕水養(yǎng)護(hù)， 而對(duì)使用當(dāng)中的混凝土結(jié)構(gòu)要盡量保持干燥， 在CO2等腐蝕性氣體含量高的環(huán)境下要做好防腐措施。

（6） 混凝土澆筑抹光后要及時(shí)用潮濕的草墊或塑料薄膜覆蓋， 風(fēng)季施工時(shí)應(yīng)設(shè)擋風(fēng)設(shè)施。

2.溫度裂縫：溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差或季節(jié)氣溫變化過大而形成的。

防治措施：（1） 在材料方面， 宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥， 盡量減少水泥用量， 可摻加緩凝高效減水劑; 對(duì)大體積混凝土， 可適當(dāng)摻入塊石; 在拌和水中摻冰屑并對(duì)骨料進(jìn)行噴水冷卻。

（2） 在施工方面， 應(yīng)合理安排施工工序， 改進(jìn)施工工藝，如澆筑大體積混凝土?xí)r， 在混凝土中布設(shè)水管循環(huán)導(dǎo)熱或分塊分層澆筑; 改善結(jié)構(gòu)約束條件， 如較長(zhǎng)結(jié)構(gòu)要設(shè)溫度縫或后澆帶， 在基巖上澆筑時(shí)， 要鋪50～100mm砂層以消除其嵌固作用。

（3） 在設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的具體時(shí)空條件靈活應(yīng)用“抗與放” 的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，主要是做好溫度應(yīng)力計(jì)算， 根據(jù)可能產(chǎn)生的溫度應(yīng)力采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，如適當(dāng)?shù)嘏渲脺囟蠕摻睿?分擔(dān)混凝土溫度應(yīng)力。

（4）需加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)， 做好表面保溫措施（如蓄水養(yǎng)護(hù)或覆蓋潮濕的草墊等）， 適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間， 以使混凝土表面緩慢散熱; 對(duì)于大體積混凝土， 控制入模溫度，并進(jìn)行測(cè)溫跟蹤， 控制混凝土內(nèi)外溫度差在 25℃以內(nèi)。⑸對(duì)于收縮裂縫和溫度裂縫，實(shí)踐證明在高強(qiáng)混凝土里面摻入適量的膨脹劑，可徹底解決高強(qiáng)混凝土的裂縫，有顯著的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

3.沉陷裂縫：沉陷裂縫是建筑物建成后各部分發(fā)生不均勻沉降而引起的， 多為貫穿性的， 其位置與沉陷方向一致。

防治措施：（1） 在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)確保持力層與地基的承載力受力均勻，在層高不同的部位以及新老建筑物連接處設(shè)置沉降縫。

（2） 在施工中， 模板要有足夠的強(qiáng)度和剛度， 并支撐可靠; 另外， 注意施工順序， 如先高層后低層， 先主體后裙房。

（3） 施工前要做好地質(zhì)勘測(cè)工作， 盡量選擇好的持力層， 竣工后要避兔地基受到雨水等浸泡。

4.其他裂縫：（1）施工裂縫：施工裂縫是由于施工中操作不當(dāng)或構(gòu)件本身的剛度不夠等因素引起的。

防治的關(guān)鍵是嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行， 如預(yù)應(yīng)力張拉須在構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)進(jìn)行， 模板與混凝土間涂刷隔離劑， 拆?；蚧龝r(shí)， 先均勻松動(dòng)， 再緩慢拆離或提升。

（2）腐蝕裂縫：腐蝕裂縫是由于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于腐蝕性氣液的環(huán)境下引起的， 它包括混凝土自身的腐蝕以及鋼筋的銹蝕。防治的關(guān)鍵是消除或降低混凝土中此類物質(zhì)的存在。

四、結(jié)束語(yǔ)：高強(qiáng)混凝土質(zhì)量管理與施工，與普通混凝土存在一些差異，應(yīng)引起足夠的重視。鑒于高強(qiáng)混凝土裂縫的普遍性和復(fù)雜性，控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫要從材料的選擇、設(shè)計(jì)和計(jì)算、構(gòu)造、施工和養(yǎng)護(hù)等方面密切配合，才能得到很好的效果。應(yīng)針對(duì)裂縫的成因、貫徹預(yù)防為主的原則、加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理，確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。一旦產(chǎn)生裂縫，應(yīng)全面調(diào)查分析，查明原因，取得修補(bǔ)處理依據(jù)，在選擇處理方法上，應(yīng)比較論證、綜合考慮，以求施工方便、經(jīng)濟(jì)高效。