淺談建筑大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫成因

張季 李建宇

摘要：本文對(duì)建筑混凝土早期裂縫的類型及成因，結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了闡述。通過(guò)分析施工工藝、外界環(huán)境、材料質(zhì)量，明確了出現(xiàn)裂縫的因素，為預(yù)防大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行有效控制，以更好的保證施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：混凝土早期裂縫類型產(chǎn)生原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)[1]，由施工因素造成的混凝土早期裂縫占80%左右，因混凝土材料方面的原因造成的裂縫占15%左右?；诖?，筆者撰文就以上所說(shuō)的幾個(gè)方面分析識(shí)別，使施工系統(tǒng)始終處于控制之中。

一、施工工藝因素

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝的過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、豎向的、斜向的、水平的、表面的、貫穿的等各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位與走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，通常有：

（一）振搗方式不當(dāng)引起裂縫

不正確的振搗方式會(huì)造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂，或造成混凝土砂漿大量向低處流淌致使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處出現(xiàn)裂縫。

商品混凝土由于采用攪拌車運(yùn)輸、泵送澆筑，混凝土坍落度比較大，凝結(jié)時(shí)間比較長(zhǎng)，一般混凝土初凝時(shí)間都在10h以上甚至更長(zhǎng)，即使在炎熱的夏天，在摻了高效緩凝減水劑后，澆搗好的混凝土表面被太陽(yáng)暴曬，水分蒸發(fā)很快，形成一層幾毫米厚的“被子”，看上去混凝土似乎已凝結(jié)，實(shí)際內(nèi)部還遠(yuǎn)未達(dá)到初凝，甚至還能流動(dòng)。曾多次用貫入阻力儀測(cè)定摻了高效緩凝減水劑的混凝土砂漿在太陽(yáng)直曬之下的凝結(jié)時(shí)間，結(jié)果初凝時(shí)間都在12～16h。這樣的混凝土若不進(jìn)行二次振搗和多次抹面，混凝土表面不可避免會(huì)出現(xiàn)裂縫。

（二）養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起混凝土開裂

現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土收縮開裂最主要的原因。混凝土澆筑后，若表面不及時(shí)覆蓋進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，表面水分迅速蒸發(fā)，很容易產(chǎn)生收縮裂縫、特別是在氣溫高、相對(duì)濕度低、風(fēng)速大的情況下，干縮更容易發(fā)生。有資料表明，當(dāng)風(fēng)速為16m/s時(shí)，混凝土中的水分蒸發(fā)速度是無(wú)風(fēng)時(shí)的四倍。

對(duì)于高性能混凝土，由于水灰比小，膠凝材料用量大，混凝土密實(shí)性好，泌水少，若保養(yǎng)不好，干縮情況更為嚴(yán)重。對(duì)于保濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，肯定是越長(zhǎng)越好[2]。養(yǎng)護(hù)14天的混凝士的收縮比只養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20%。但由于工程工期的制約，絕大多數(shù)施工人員做不到，所以混凝土出現(xiàn)干縮裂縫就在所難免了。

二、 外界環(huán)境因素

（一）溫度

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變，另一方面是混凝土本身的強(qiáng)度和抵抗變形的能力?；炷羶?nèi)部溫度變化產(chǎn)生變形受到混凝土內(nèi)部和外部的約束后，將產(chǎn)生很大應(yīng)力。當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)了混凝土可以承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

水泥水化過(guò)程是大體積混凝土中的主要溫度因素。混凝土在硬結(jié)過(guò)程中，由于水泥的水化作用，在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土溫度升高。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般較厚，導(dǎo)熱不良，相對(duì)散熱小，所以大量的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，混凝土未充分硬化，彈性模量小，因此拉應(yīng)力較小，只引起混凝土表面裂縫。

不同于混凝土澆筑階段水化熱所引起的溫度荷載，自然環(huán)境條件變化引起的溫度荷載極不穩(wěn)定，也更難控制。就混凝土工程結(jié)構(gòu)而言，山于自然環(huán)境條件變化所產(chǎn)生的溫度荷載，一般可分為以下三種類型：①日照溫度荷載;②驟然降溫溫度荷載;③年溫溫度荷載。日照溫度荷載主要是太陽(yáng)輻射作用所致，還有氣溫變化和風(fēng)速影響，在實(shí)際應(yīng)用中可簡(jiǎn)化為只考慮太陽(yáng)輻射和氣溫變化這兩種因素。降溫溫度變化主要是由強(qiáng)冷空氣的侵襲作用和日落或在夜間形成的內(nèi)高外低的溫度分布，一般只考慮氣溫變化和風(fēng)速的影響。

（二）鋼筋銹蝕因素

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)了約2～4倍[3]，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。

三、 材料質(zhì)量因素

混凝土是指由水泥、石灰、石膏類無(wú)機(jī)膠結(jié)料和水或?yàn)r青、樹脂等有機(jī)膠結(jié)料的膠狀物與集料按一定比例拌和，并在一定條件下硬化而成的石材。通常我們所講的混凝土指的是水泥混凝土，主要由水泥、水、砂石集料組成，其中水泥和水起膠凝作用[4]，集料起骨架填充作用，水泥和水發(fā)生反應(yīng)后形成堅(jiān)硬的水泥石，將集料顆粒牢固地粘結(jié)成整體，使混凝土具有一定的強(qiáng)度。

但是若組成混凝土所用的材料質(zhì)量不合格，則會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

（一）水泥

水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥過(guò)期或受潮，可導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足，從而引起混凝土開裂。

當(dāng)水泥中含堿超過(guò)了一定的量（如0.6%），同時(shí)又使用了含有堿活性的骨料，可能產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)。

水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過(guò)程中水化很慢，在誰(shuí)泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝上抗拉強(qiáng)度下降。

（二）砂、石骨料

砂石粒徑太小、級(jí)配不良、孔隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量增大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土的收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中通常含有各種有害物質(zhì)，如云母、泥土、有機(jī)物、硫酸鹽與硫化物等。這些物質(zhì)一定程度上降低了集料與水泥石的粘附性。

結(jié)語(yǔ)：

文章討論了建筑大體積混凝土基礎(chǔ)施工中施工工藝因素，外界環(huán)境因素，材料質(zhì)量因素。通過(guò)分析裂縫因素，明確了大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫成因。由此我們就可以有針對(duì)性地控制裂縫的方法，以保證施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李國(guó)泮、馬貞勇[譯].混凝土性能[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社1983，12.

[2] 葉琳昌、沈義.大體積混凝土施工[J].北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987，1-3.

[3] 申愛琴.水泥與水泥混凝土[M].北京：人民交通出版社，2000，5

[4] 建筑施工手冊(cè)[M].第三版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[5] 吳自欽.淺析大體積混凝土防裂問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，11：20.

[6] 林亦賞.淺談大體積混凝土的施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，06：37.

作者簡(jiǎn)介：

張季，李建宇，沈陽(yáng)兆園園林工程有限公司。