浅谈混凝土裂缝产生原因及预防措施

2020-06-24张济聪

建材与装饰 2020年18期

关键词：骨料水泥裂缝

张济聪

（广西益建工程建设监理有限责任公司，广西南宁 530000）

0 引言

由于混凝土是由水、水泥、骨料及外加剂等综合拌制而成的人工石，原材料质量、生产工艺，施工工艺、工法、工序、气候变化、工人技术水平，结构设计的不合理，地基因素的不均匀沉降等都可能影响混凝土裂缝的产生。

1 引起混凝土裂缝产生的原因

1.1 塑性坍落裂缝

水和水泥、砂石的配比不合理造成水灰比大、坍落度过大，混凝土没有振捣、过度振捣或振捣不到位，钢筋保护层放置不合理等是引起塑性坍落裂缝原因，一般多在混凝土浇注过程或浇注成型后，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下缓慢下沉，泥浆水（泌水）向上浮，若是素混凝土，混凝土内部下沉是均匀的，若是钢筋混凝土，则混凝土沿钢筋下方继续下沉，钢筋上面的混凝土被钢筋支顶，使混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。这种塑性坍落裂缝，对于大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土尤为严重。

裂缝一般特征：混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。

1.2 塑性收缩（干缩）裂缝

砂石含泥量或杂质多，骨料颗粒级配不匹配，水泥或外加剂不合格或过期，外加剂在品种和数量上的不当使用，混凝土水灰比过大，早期养护尤其是冬季养护不符合规范等是引起塑性收缩（干缩）裂缝原因，一般多在混凝土浇注后，还处于塑性状态时，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂。混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，平卧长型构件水分蒸发，产生的体积收缩受到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。

裂缝一般有两种形状：①不规则龟纹状或放射状裂缝；②每隔一段距离出现一条裂缝。有时上述两类裂缝同时在混凝土构件上出现，如图1所示。

图1 龟纹状

1.3 温度裂缝

在高温条件下浇筑混凝土，浇筑后没有及时养护或养护方法不对，混凝土的水泥含量大、水化热大，一般是由于外界温度与混凝土温度变化形成差值，使混凝土产生胀缩变形，这种变形即为温度变化，特别是大体积混凝土浇筑后，在硬化过程水泥放出大量水化热，内部温度不断上升与混凝土表面温差较大。此时形变受到内部混凝土的约束，产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度很低，因受拉力过大超过极限而出现裂缝。

裂缝一般特征：由于与温度场分布、温差大小、约束程度以及结构构件的类型不同，其温度裂缝的形状和发生的部位，都有较大的差异。同时，随时间的推移，温度裂缝还会逐渐开展，甚至恶化。温度裂缝是混凝土裂缝中较为复杂的一类。

1.4 沉陷裂缝

结构、构件下面的地基软硬不均，或局部存在松软土，特别是在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、盐渍土、软弱土等不良场地，未经夯实和必要的加固处理，混凝土浇筑后，地基局部产生不均匀沉降而引起开裂。平卧生产的预制构件，底模部分在回填土上，养护时浸水导致局部下沉，由于侧向刚度很差，在弦、腹杆或梁的上侧面出现开裂。结构各部荷载悬殊，未做必要的加强处理，因地基受力不均或结构受力不均，产生不均匀沉降，造成结构应力集中，而导致出现开裂。没有按规范和图纸要求过早拆除模板，模板刚度不够，模板支撑不牢，支撑间距过大或支撑在松软土上。冬季施工，模板支架支承在冻土层上，上部结构未达到规定强度时地层化冻下沉，使结构下沉或产生开裂等是引起沉陷裂缝原因。

裂缝一般特征：底层重、上层轻，外墙重、内墙轻，开洞墙重、实体墙轻等特点，且大多为斜向裂缝，少数为竖向和水平向缝。地基沉陷裂缝首先在混凝土梁上出现，或在梁柱交界处发生，当上部主体结构刚度较大时，有时也在独立基础与柱根处出现水平裂缝，如图2所示。

图2 地基沉陷裂缝

2 裂缝的主要预防措施

2.1 在原材料、生产工艺上预防控制

①混凝土生产前根据设计图纸要求做好配比设计并进行试配，试配合格后才能展开生产。②不同的建筑物、构筑物，根据不同使用环境、使用要求选用相适应型号的水泥，确保水泥的安定性合格，并且要选用强度高，水化热低的水泥，降低在硬化过程中水化热释放量。③粗骨料的应选用级配良好，孔隙率低且表面粗糙。④合理控制水和水泥的比例，外加试剂应选取一些有利于改善提高混凝土性能的膨胀剂、减水剂、缓凝剂等，以减少水的作用引起混凝土的收缩。⑤按配比控制骨料的用量，使其满足配合比的要求。⑥选用混凝土强度要求相适应的骨料。⑦水泥和外加剂等选用符合标准的碱活性小的材料。⑧在混凝土中加入适当的能够降低碱性反应的外加剂。⑨应检测水和骨料中碱等有害物质含量，确保含量符合要求，严禁使用或渗入产生化学反应影响物理性能有害物质。⑩严控材料的投放顺序。11○按不同混凝土要求控制好搅拌时间，超过初凝土时间的混凝土严禁加水搅拌再用。

2.2 在施工工艺工法工序预防控制

①混凝土浇筑前应编制施工方案，依审批方案进行控制。②根据工程进度混凝土使用量及工程当地交通环境，合理安排生产和运输。③基础工程以土层做模的，在施工前要对土层做好勘测，松软下卧层进行必要的处理，浇筑的过程中混凝土应防止被水浸泡；在岩石等坚硬地基上浇筑长、大混凝土基础时，可先用沥青等铺设隔离层，以减轻约束力。上部的模板保证足够的刚度、强度和稳定性，在施工的过程中不发生变形。模板内的垃圾杂物清除干净，经验收合格才能浇筑。④严格按图纸、规范要求留置后浇带、伸缩缝、沉降缝，严格按图纸、规范要求停置时间再浇筑，以减小温度收缩应力，合理设置施工缝和安排浇筑进度、顺序，避免断料，人为原因造成冷缝。⑤对于大体积混凝土应计算温差设降温措施。⑥分层、分块间隔浇筑大体积混凝土，以利于散热和减少约束。⑦大体积混凝土应进行二次振捣。⑧合理放置构造抗裂钢筋。⑨浇筑高度超过2m，应设溜槽，避免混凝土出现离析。⑩在混凝土终凝前对表面进行二次抹压。11○冬期施工或在冻土环境下要采用相应的预防措施。12○在设计、施工时避免预埋管线、洞口集中布置，集中布置的应采取加固施工措施。13○钢筋布置间距、位置应符合图纸要求。14○钢筋保护层厚度和放置应符合图纸要求，有防踩踏钢筋措施。15○加强混凝土养护管理，在终凝前（一般为混凝土浇筑后8-12h内）要及时覆盖洒水养护，冬季要采取保温措施，养护时间必需满足规范要求。16○禁止过早拆模，混凝土强度达到要求而且拆模申请批复才能拆模。17○地下结构拆模后要及时回填。拆模时要控制混凝土内外温差在25℃以内。18○严禁在混凝土没有终凝前堆放荷载。

2.3 气候变化上预防控制

①混凝土浇筑前应先了解天气变化，做好冬夏季、雨季和特殊天气变化的应对预案。②在夏天浇筑时避开炎热天气，炎热天气用冰水拌合混凝土，浇筑混凝时尽量安排在晚上，尽量避开在大太阳气温高下浇筑或采取遮阳措施，降低混凝土浇筑温度。在冬天浇筑时，预先加热骨料，加温水搅拌混凝土。③加强夏天、冬天的混凝土养护管理。

2.4 工人操作技术水平预防控制

①混凝土浇筑前应做浇筑方案并按批复方案来控制管理，向工人做好技术交底。②选择熟练的振捣手，安排专职振捣人员。③过程跟踪检查避免振捣时间过长、漏振、振不到位的现象。

2.5 设计上预防控制

①设计时合理选钢筋类型、大小并合理布置，避免钢筋集中布置。②构件过大时设置构造钢筋。③受温度影响较大部位设温度抗裂钢筋。④针对性设抗负弯距钢筋。⑤在预埋管线集中处、预留洞口处等薄弱环节，增设加强筋。⑥合理设计混凝土强度等级，减少水泥用量，选用安定性稳定、水化热低的水泥。⑦混凝土结构应力集中处增加配筋率。