水工建筑物混凝土裂縫控制措施

高文平

（河北省水利工程局 石家莊 0500210）

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗摻能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。因此，要對混凝土裂縫進行研究，并在施工中采取各種有效措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物的安全。

1 混凝土裂縫的成因及特征

裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜，有時幾種原因并存，沒有典型的特征，給分析裂縫產(chǎn)生的原因造成困難。

1.1 溫度裂縫

混凝土拌和后，在混凝土硬化時，水泥水化過程產(chǎn)生大量熱量，從而使混凝土內(nèi)部不斷升溫，在表面引起拉應(yīng)力，在混凝土后期的降溫中，由于受到基礎(chǔ)的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫，這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫一般在澆筑后5～20天出現(xiàn)。

混凝土抗拉強度僅是抗壓強度的1/10左右，由于原材料不均勻、水灰比不穩(wěn)定及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，同一塊混凝土抗拉強度是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位，這種裂縫的最大特點是非常細，常為0.1mm左右，隨著硬化時間的增長而擴大，嚴重時可能會貫穿混凝土。

1.2 干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫產(chǎn)生的原因兩種：一種是由于混凝土中集料干燥收縮非常小，甚至沒有收縮，水泥石在硬化過程中水分蒸發(fā)引起水泥石體收縮造成的。在混凝土中水分蒸發(fā)是由外向內(nèi)、由表及里逐漸發(fā)展的，因此，混凝土干燥收縮裂縫常發(fā)生在混凝土表層很淺的位置，裂縫細微，通常呈平行狀或網(wǎng)狀，隨混凝土干燥而有所增長。另一種是混凝土在澆筑終凝前后，由于混凝土本身與外界氣溫相差懸殊或本身溫度過高而氣候又干燥、結(jié)構(gòu)表面水分蒸發(fā)過快、水泥漿干燥等原因，結(jié)構(gòu)表面水分蒸發(fā)過快，水泥漿干燥收縮形成裂縫，稱為塑性裂縫。這種裂縫多發(fā)生在豎向尺寸較大的混凝土表面或側(cè)面。出現(xiàn)時間：混凝土澆筑后終凝前，約在澆筑后4～15h。裂縫走向：混凝土表面裂縫為不規(guī)則裂縫，無固定方向，但對長形混凝土結(jié)構(gòu)，其上表面也會產(chǎn)生垂直于長方向的橫向裂縫，沉降收縮裂縫多發(fā)生在鋼筋及預(yù)埋件旁或靠近模板處。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生的危害

混凝土裂縫將對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重危害，貫穿裂縫和深層裂縫會破壞混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，從而改變混凝土的受力條件，有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質(zhì)量和安全?；炷帘砻娴脑缙诹芽p在以后氣溫驟降形成的溫度應(yīng)力和外力作用下，表面裂縫極有可能發(fā)展成為具有破壞性的貫穿裂縫和深層裂縫。因此嚴格控制混凝土表面早期裂縫的產(chǎn)生就顯得尤為重要。

3 混凝土裂縫控制措施

3.1 嚴格控制原材料質(zhì)量

a.水泥。水泥應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準，不得使用過期和受潮結(jié)塊的水泥，并不得將不同品種、標號的水泥混合使用。盡可能地在水泥中使用粉煤灰等摻合料，大體積混凝土應(yīng)選用發(fā)熱量低的水泥，防止混凝土內(nèi)外溫差較大，引起裂縫。

b.砂、石。砂、石應(yīng)符合現(xiàn)行《普通混凝土用砂石質(zhì)量標準及檢驗方法》和《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》的規(guī)定。細骨料宜選用中砂，細度模數(shù)控制在2.4～3.0，砂子過粗，拌制的混凝土易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象。砂子過細，水泥用量較多，增加混凝土自身收縮量。砂子中的有害物質(zhì)如云母、硫酸鹽及硫化物、有機質(zhì)、粘土、於泥等能降低混凝土強度和耐久性，增大混凝土的干縮性，使用前應(yīng)進行檢測，控制在標準以內(nèi)。粗骨料級配應(yīng)合理，減小粗骨料空隙率，在滿足施工要求的前提下，粗骨料最大粒徑盡量增大，以節(jié)約水泥、提高混凝土密實度。控制粗骨料的針、片狀含量，減少混凝土的薄弱層面。

c.外加劑?；炷镣饧觿┚哂袦p水、增塑、緩凝、引氣等作用，可以有效地改善混凝土的和易性，并可降低混凝土中水泥和水的用量，對提高混凝土強度、推遲放熱高峰、減少溫度裂縫具有明顯的作用。外加劑應(yīng)符合國家或行業(yè)標準。外加劑可單摻，也可復(fù)合使用，其品種和摻量應(yīng)通過試驗確定。

3.2 混凝土配合比設(shè)計及優(yōu)化

混凝土配合比設(shè)計應(yīng)以耐久性為設(shè)計原則，在充分保證混凝土各項設(shè)計指標的基礎(chǔ)上，通過減少水泥用量、提高粉煤灰摻量、降低用水量、摻加引氣劑與減水劑等優(yōu)化試驗調(diào)整混凝土配合比，使混凝土內(nèi)部水化熱溫升降低、溫峰值出現(xiàn)的時間推遲，從而降低混凝土防裂難度。

a.坍落度。在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度。

b.用水量。應(yīng)在滿足混凝土施工和易性要求的條件下，采用較小的用水量。

c.水泥用量。在滿足混凝土強度要求的條件下不宜采用高的水泥用量。

d.水膠比。應(yīng)采用較小的水膠比，不宜采用大的水膠比。

e.砂率。在滿足工作性要求的條件下，應(yīng)采用較小的砂率。

f.控制泌水率。

g.摻礦物摻合料代替部分水泥。

h.應(yīng)采用引氣劑和引氣減水劑。

i.控制混凝土中氯化物總含量。

3.3 施工過程中的控制措施

a.拌和。拌制混凝土?xí)r，必需嚴格按實驗室簽發(fā)的配料單進行配料，水、水泥、砂子均應(yīng)以重量計，稱量偏差控制在允許范圍內(nèi)。拌和程序和時間應(yīng)通過試驗決定，并嚴格控制。有資料證明：離差系數(shù)Cv值小的混凝土相應(yīng)的抗裂能力高，出現(xiàn)裂縫的幾率小，Cv值應(yīng)控制在0.15以內(nèi)。

b.降低混凝土澆筑溫度。預(yù)冷骨料和冷水拌和是降低混凝土溫度的主要方法，同時合理安排澆筑時間、避免高溫時段澆筑、運輸皮帶上方搭設(shè)遮陽棚不僅可以減少溫升，而且減少水分蒸發(fā)，對混凝土的和易性也有好處。

c.混凝土振搗要不漏振、不過振?；炷翝仓^程中如果漏振，尤其是各層接茬處振搗不到位，容易產(chǎn)生塑性裂縫。當混凝土過振時，骨料較多的集中到下部，表面水泥、粉煤灰漿過多，容易產(chǎn)生干縮裂縫。

d.做好混凝土表面抹壓。混凝土振搗至設(shè)計高度，首先用刮杠粗略找平，初凝時用木抹子抹壓，將面層小凹坑、氣泡眼、砂眼和腳印等抹壓平，使面層充分達到密實，并與底部結(jié)合一致。終凝前進行二次抹壓，消除因混凝土干縮、塑性收縮而產(chǎn)生表面裂縫，以增加表面混凝土密實度。二抹壓對消除混凝土表面裂縫效果顯著。

e.保證模板支撐的可靠性。模板在大體積混凝土施工時承受著混凝土的測壓力及振搗混凝土的振動力，模板容易產(chǎn)生變形；支撐剛度不夠或地基軟弱產(chǎn)生變形、澆筑混凝土之后支撐或基礎(chǔ)不均勻下沉，易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫；過早拆模，混凝土強度不夠，易使得混凝土在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫，因此模板體系一定要牢固可靠。

f.混凝土養(yǎng)護?；炷翝仓戤?2h后即可開始養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得低于14天。高溫季節(jié)和重要部位應(yīng)適當加長養(yǎng)護時間，并用保水材料覆蓋，嚴禁陽光直射新澆筑混凝土表面，充分養(yǎng)護是防止混凝土干縮裂縫的重要措施。冬季澆筑混凝土拆模時間不宜過遲，一般在5天左右。拆模后應(yīng)立即對混凝土表面進行保溫。防止混凝土突然暴露在寒冷空氣中產(chǎn)生裂縫。

4 結(jié)語

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜，而且往往是各種因素的綜合,混凝土裂縫檢查和處理工作十分困難，施工過程中要在原材料及施工技術(shù)等方面采取有效的控制措施,防止混凝土裂縫發(fā)生，保證建筑物的安全。