现代混凝土干缩裂缝的形成与处理

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摘要：现代混凝土的塑性干缩裂缝现已成为混凝土的通病，因此裂缝处理成为施工的重要部分。文章归纳了现代混凝土与传统混凝土的区别，并结合自身实例对裂缝的成因、危害进行了总结，对裂缝预控起到了积极作用。

关键词：现代混凝土；传统混凝土；干缩裂缝；建筑养护；建筑工程 文献标识码：A

中图分类号：TU528 文章编号：1009-2374（2017）05-0160-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.077

近年来，国民经济高速发展，基础建设规模不断增大。混凝土因造价低廉、施工速度快、耐久性好等优点得到了广泛应用，现已成为了建筑工程的主要材料。随着科技进步，混凝土已由最初传统的干硬性混凝土，发展为现代的高流态混凝土、自流平混凝土等，统称高性能混凝土。混凝土的施工更为方便、快捷，工作性能也得到了很大改善。但在使用过程中其自身缺点也逐渐暴露，其中以干缩裂缝最为严重。这里说的严重不是指其对工程质量造成了很大危害，而是指其普偏性、多发性。干缩裂缝本身并不是严重的技术问题，也构不成质量事故，但因其普遍性受到了社会的关注，夸大了问题的危害性，导致了正常的施工生产受到很大干扰。

1 干缩裂缝的形成及影响因素

混凝土是多元化的混合物，由液态的水、固态骨料、粉料、气态的空气所组成，可以看出混凝土本身就存在孔隙，是不连续的。干缩裂缝的形成原因有很多，主要是新浇筑的混凝土外表面受环境影响，表面失水干燥产生裂缝。多发生于混凝土初凝后1个小时内，产生速度很快，裂缝宽度大小不均。就像人的皮肤，缺乏水分就会变得粗糙。

混凝土的凝结与硬化是水泥与水的一种化学反应，在这个过程中水泥浆逐渐凝结、体积收缩，无论传统混凝土还是现代高性能混凝土都是如此。但干硬性混凝土却很少产生大面积的干缩裂缝，现代混凝土却经常发生这一现象，所以现在我们经常会听说某某工程为豆腐渣工程，混凝土大面积开裂。甚至在施工现场，我们也经常会听到一些人说，现在的混凝土质量大不如前，前些年混凝土很少产生裂缝。不应该使用混凝土外加剂和掺合料，应该使用早期的砼配合比。我认为这种观念的造成有两种原因：一是我们的工艺工法有问题。现代高性能混凝土刚一出现就得到了国家的大力推广，很多人在刚刚结束的项目中使用的还是750L搅拌机和袋装水泥。到了下一个工地，实然发现混凝土施工生产已经进入到了集成化、自动化的生产模式。混凝土的搅拌、运输、浇筑过程已经完全不同，但养护、振捣等工艺方法还是老一套，应该覆盖的混凝土没有得到及时覆盖，流动性好的混凝土振捣时就一带而过。很大一部分裂缝就是这样产生的；二是人们的思想观念没有跟上科技的发展。在享受着现代混凝土给我们带来便利的同时，却不想面对新事物产生的问题，导致社会上对现代混凝土的错误认知。

在内蒙古满洲里施工某立交桥时，工地曾做过类似的实验。满洲里地处我国东北，气候恶劣。冬期长，其他季节风沙大，空气干燥。施工32m预应力T型梁C40梁底座时，按泵送施工方案调整了混凝土配合比，加大了混凝土的水泥掺量，没有使用粉煤料和减水剂。按着常规施工流程组织施工，在浇筑完成后不到2小时，混凝土大面积产生裂缝，裂缝宽度最高达3mm左右，后经处理才达到了使用要求。说明干缩并不是现代混凝土独有现象，只是在传统混凝土上表现得并不明显。

干缩裂缝的产生分为内部因素和外界环境因素。内部因素包括水泥组分、骨料形态、用水量和混凝土配合比等。外界环境因素影响混凝土收缩与失水速率，包括混凝土构筑物的形状、表比面积、外界环境、施工工艺。

1.1 干缩裂缝形成的内部因素

1.1.1 水泥。传统混凝土多为干硬性混凝土，混凝土结构物形态较为简单，设计强度普遍较低，强度等级C40的混凝土就已经算高强混凝土。所用水泥强度等级普遍为32.5级，水泥颗粒粒径也较大。而现代混凝土强度多为C35以上，C50、C60的混凝土屡见不鲜，使用的水泥基本为42.5级，工艺、设备的进步使水泥细度变得很细，水化过程释放的热量更大、更集中。值得注意的是，水泥的调凝剂石膏，水泥制造厂通过优化石膏含量调节收缩，其掺加比例对混凝土收缩值有很大影响。同时，有些小厂为节约成本在水泥中掺入半水石膏，使混凝土需水量变大，用水量增多。

1.1.2 骨料类型和骨料用量。粗、细骨料限制了水泥浆体的自由收缩，使混凝土的收缩量减少至{体收缩量的几分之一，起到稳定混凝土体积、减小混凝土收缩的作用。粗骨料的粒径在制约混凝土收缩方面也有明显效果。粒径较大的骨料可以降低混凝土需水量，有效限制浆体收缩。级配良好的骨料可以降低砂率，使粗骨料用量增加，混凝土收缩减小。

传统混凝土骨料占其总体积的70%左右，而现代混凝土为了满足其工作性能，便于施工。在混凝土中大量加入掺合料，使骨料体积减少至65%左右，同时粗骨料由原来的每立方米约1300kg调整至1000kg左右，细骨料（砂）由原来每立方米约600kg调整至800kg左右，对混凝土裂缝控制产生不利的影响。

1.1.3 用水量。用水量是影响混凝土收缩的又一重要因素，用水量大会使骨料体积减小，从而加大混凝土收缩。

1.1.4 外加剂。现代混凝土使用外加剂多有减水组分，其使混凝土中的自由水增多，从而达到减少用水量的目的。但往往外加剂的使用会加剧混凝土坍落度的损失，浇筑后的砼如果养护不及时，极易发生干缩裂缝。

1.1.5 掺合料。我国现在使用的掺合料的种类繁多、成分不一。现在常用的粉煤灰可降低水泥用量，减少水化热，但如果超量掺加比例过大，会使骨料用量减少，增大收缩，反而会对混凝土产生不利影响。

1.2 外界因素

1.2.1 构件形态。混凝土构件的形态、尺寸、表比面积主要影响混凝土的失水速率。表比面积大的构件表面水分易丧失，养护不及时就会产生干缩裂缝。而构筑物的形态通常都是设计者在工程项目初设时制定的，设计者在设计时很少会考虑到现代混凝土施工、养护等工艺流程，造成施工现场混凝土养护预算不足，这也是现代混凝土频繁出现裂缝的一个客观原因。

1.2.2 工艺工法。同样的构筑物，现代混凝土在施工速度上至少比传统混凝土快3～4倍，这也是为什么现代混凝土受到大力推广的原因。但这也造成了混凝土在浇筑过程中水化热释放非常集中，如果施工顺序不当，造成混凝土内外温差过大，混凝土很有可能就会开裂。

1.2.3 外界h境。在混凝土浇筑过程中，对其产生影响的外界环境包括气温、风速、空气湿度。适宜的环境可有效地减小混凝土干缩裂缝产生，而当气温高、风速大、空气湿度低时会使混凝土失水速率增大。当混凝土内部泌水速度低于水分蒸发速度，就会产生塑性干缩，当混凝土表面的约束应力低于塑性干缩应力，就会产生开裂。环境因素对混凝土失水速率的影响见表1：

2 塑性干缩裂缝对混凝土的危害

如本文前部分所述，干缩裂缝并不是严重的技术问题。裂缝宽度没有达到一定程度时，也构不成质量事故，但如果不及时处理，就会对构筑物产生不良影响。经长时间的使用后，混凝土表面会发生剥落、裂缝加深等现象，既影响结构物美观，又会降低钢筋保护层厚度，使钢筋发生锈蚀。

3 干缩裂缝控制与处理

3.1 原材料及配合比的选择

原材料的选择首先应符合规范要求，在此基础上建立合格供应商名册，选择信誉良好、实力雄厚的厂商供货。这样的供应商产品质量稳定、货源充足，使生产出的混凝土稳定可控。我国每年的9、10月都会进入施工的繁忙阶段，各种生产材料价格都会不同的上涨，造成水泥、砂、石供不应求，质量得不到保障。施工现场经常会发现水泥28天强度比平时低3～5MPa，造成混凝土水泥用量增大，而且水泥出厂温度较高，不经储存根本无法使用，对裂缝控制产生不利影响。

配合比应尽量选择低水胶比、用水量少的，其次应根据不同用途选择粗骨料粒径和较小的砂率。骨料的级配也很重要，良好的骨料级配可以达到降低水泥用量和用水量的目的。

3.2 搅拌设备的管理

混凝土拌合站应有足够的粉料仓储设备，半封闭式砂石料堆场。在施工高峰期能够保证原材料不断档。拌合站计量设备应期校检，保证计量准确。因为骨料中含有少量黏土就能引发混凝土的高度收缩，有条件的工地应引进碎石清洗设备。

3.3 外界环境的干涉

混凝土干缩裂缝多发生在初凝后1小时以内，其养护的时机和方式就显得尤为重要。在外界环境恶劣的条件下，混凝土应随浇随盖，成型一处覆盖一处。因现场施工条件有限或没有工作面的，应因地制宜采取相应措施，防止阳光直射和干燥空气直接作用于混凝土表面。例如某悬浇梁施工中，梁体为C50混凝土，水泥用量为450kg/m3。施工过程中在挂蓝四周布设钢花管喷水、喷雾，封顶后及时覆盖，较好地避免了因水泥用量过大混凝土产生大面积干缩裂缝的情况。

3.4 干缩裂缝的处理

干缩裂缝基本出现在混凝土初凝阶段，这时的混凝土并没有完全丧失塑性，可以通过抹面、压光、提浆等措施进行处理。如未能在前期修复裂缝，可视裂缝性质进行修饰或注浆处理。

4 结语

现代混凝土在我国已推行多年，在未来许多年还会继续应用，但裂缝问题却始终无法彻底解决。混凝土自身原因是一方面，还有很大一部分原因在于施工过程中的质量控制。现代混凝土对施工工艺、养护方法均有较高的要求，只有做好关键工序的把控，才能防患于未然，尽量避免裂缝的发生。

参考文献

[1] 陈肇元.混凝土结构安全性耐久性及裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 黄荣辉.预拌混凝土实用技术[M].北京：机械工业出版社，2008.