刍议混凝土结构裂缝的控制

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摘要: 随着建筑业的快速发展，采用混凝土结构的建筑物不断增多。混凝土结构出现裂缝是不可避免的，也成了目前施工中不容忽视的常见问题。文章根据本人工程实践及结合相关工程实例，对施工过程中混凝土结构产生裂缝的原因进行了分析, 根据常见裂缝的特点, 对裂缝控制提出一些方法。供同行参考。

关键词:混凝土结构 裂缝控制

0引言

十多年来，随着改革开放不断深入和国民经济高速发展，混凝土结构类型的建筑不断涌现。在建筑物的建造和使用过程中，因混凝土结构出现裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道屡见不鲜。混凝土结构裂缝可以说是工程建筑的“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程技术人员。其实，如果采取一定施工技术措施，很多裂缝是可以控制的。为了进一步加强对混凝土结构裂缝的认识，避免在工程中出现危害较大的裂缝，本文尽可能对混凝土结构裂缝的种类和在施工过程中产生裂缝的原因作全面的分析，并总结出一系列的控制方法，以达到防治混凝土结构裂缝的目的。供建筑同行们参考。

1混凝土结构出现裂缝的主要因素

混凝土结构裂缝是一个带有普遍性的问题, 建筑物结构的破坏往往始于裂缝, 所以人们把裂缝的出现视作危险的征兆。在建筑物中起骨架作用的混凝土结构构件的裂缝就更会使人产生恐惧感。的确，混凝土结构出现裂缝, 不仅影响建筑物的外观, 当裂缝超过一定宽度时，会造成钢筋的锈蚀, 从而影响结构的耐久性和承载能力。尽管裂缝不可避免, 但其却是可以控制的。如何根据裂缝产生的原因, 通过适当的技术措施, 将钢筋混凝土结构在施工中产生的裂缝控制在规范允许的范围内, 这是本文所要探讨的问题。

混凝土是由骨料、水泥石、气体、水组成一种非匀质脆性材料, 由于其组成的材料在水泥和水发生水化反应过程中变形不一致, 水泥石收缩较大，骨科收缩较小，产生不均匀体积变形, 并且互相约束, 产生初始应力( 拉应力或剪应力) ,造成在骨料与水泥石粘结面或水泥石本身之间出现肉眼看不到的微裂缝（宽度小于0.05 mm）, 微裂缝对混凝土的承重、防渗漏、防腐蚀等使用功能没有危害性。 微裂缝在荷载的作用下或变形约束作用的影响下, 裂缝将继续扩展, 并逐渐相互贯通, 形成肉眼可见的宏观裂缝( 一般肉眼可见裂缝宽度约为0.05 mm)，这也是我们所要控制的裂缝, 宏观裂缝的出现带有一定规律性, 它们大多在施工期间出现, 只要在施工中采取一定的技术措施, 裂缝是可以得到控制的。在施工过程中混凝土宏观裂缝出现的主要原因有以下几种。

1.1 干缩的影响

混凝土浇筑后,在硬化过程中，混凝土表面没有及时覆盖,表面游离水蒸发过快, 产生急剧的体积收缩, 而此时钢筋混凝土早期强度低, 不能抵抗这种变形, 从而产生裂缝。

1.2 温度的影响

混凝土由于大气环境温度的变化,昼夜温差引起混凝土结构的温度变化及混凝土内水化热的导热散热不均匀造成内部与表层、表层与大气的温差，使混凝土产生热胀冷缩现象, 当变形受到混凝土自身或外部的约束时, 便引起温度拉应力,拉应力大于混凝土的抗拉强度极限值时, 就会出现裂缝。特别是混凝土的冬期施工受气候的影响很大。

1.3 水化热的影响

水泥与水发生水化反应要产生热效应,即水化反应放热，一般在大体积混凝土施工过程中，由于水化热很高，致使混凝土内部温度与混凝土的外部温度相差较大，加之有约束的存在就会产生水化热裂缝。通常当大体积混凝土内部与表面温度超过250C，混凝土表面温度与环保境温度超过150C时，最高浇筑温度大于280C且混凝土断面温度变化梯度较大时，易出现水化热裂缝。

1.4 荷载作用

在施工期间结构承受荷载作用, 导致混凝土结构早期受震动、冲击,导致混凝土内部产生拉应力超过混凝土的极限抗拉强度而产生裂缝。 钢筋混凝土早期强度不足, 拆模过早、在结构构件上临时堆截过大造成施工超载, 通常都会出现永久性裂缝。

1.5 施工操作不当

在施工中操作不当, 产生裂缝的因素很多, 例如, 模板刚度不足, 支撑间距过大或支撑失稳等产生裂缝; 另一种裂缝是钢筋混凝土浇筑前模板没有充分浇水湿润, 当浇筑混凝土后, 模板真正湿透时, 向四周膨胀伸展, 把柱角拉裂; 还有柱和梁同时浇筑( 或柱钢筋混凝土浇完时间很短, 自然沉陷未稳定) , 当柱钢筋混凝土下沉凝结时, 梁中的混凝土被梁筋所隔, 无法跟随下沉而产生断颈( 裂缝) , 以及水灰比差异过大产生的裂缝等。

2 混凝土结构裂缝的控制

2.1 收缩裂缝的控制

主要在于控制湿度的变化, 使结构构件具有相对稳定的湿度, 其措施有: ①加强混凝土早期养护,混凝土浇筑完后及时覆盖, 并应洒水养护; ②加强混凝土表面的二次抹面; ③采取封闭保水的自养方法, 如在混凝土表面喷涂养护剂或覆盖塑料; ④适当选择配合比, 使水灰比、水泥用量, 砂率都不过大, 并严格控制砂石含泥量, 避免用粉砂。

2.2 温度裂缝的控制

主要是控制混凝土结构的内外温差及构件的升、降温速度,即能够防止内约束产生的初期裂缝; 另外, 控制混凝土本身的浇筑温度, 以防止中期和后期裂缝, 常用的方法有:①选用水化热低的水泥( 如矿渣、粉煤灰水泥) 配制混凝土及在混凝土中掺适量的粉煤灰或减水剂②合理安排浇筑顺序, 薄层宜连续浇筑; ③改善混凝土的性能, 选用级配良好的骨料, 严格控制砂率、含泥量、标号, 降低水灰比( 0.6 以下) , 加强振捣以提高密实度和抗拉强度, 避免塌落度波动太大的情况出现; ④混凝土中掺外加剂( 缓凝剂或木钙减水剂) 以利散热, 改善和易性, 减少水泥用量; ⑤变截面处及薄弱环节, 配筋率较小处可适当增加一些构造钢筋网片以提高抗裂性; ⑥加强钢筋混凝土的保温养护, 特别是冬期施工混凝土,保温可减小表面温差及提高抗拉能力, 适当延长养护, 最好不拆夜模, 拆模后应立即保温。

2.3 水化热裂缝的控制

(1)水泥水化的放热，主要集中在浇筑后的1～3天早期，放热量约为总放热量的50%，7天为75%，以后渐渐减少。故控制的关键在于混凝土浇筑后的前7天。加强混凝土早期的养护。

(2)选用水化热低的矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰质水泥，选用级配良好的粗细骨料, 尽量降低水灰比和水泥用量。

(3) 避免在高温, 干燥环境下浇筑混凝土。降低混凝土的浇筑温度。

2.4 应力裂缝的控制

(1) 正确掌握拆模时间和操作方法, 避免过早拆模或堆载过重。

(2) 严格控制施工临时堆载, 避免施工超载。

2.5 加强施工管理

为避免因施工不当而使混凝土结构产生裂缝，要做到以下几点: ①木模提前浇水湿透,防止模板吸水造成混凝土失水; ②冬施的钢筋混凝土采用单掺氯盐早强剂, 应同时掺加亚硝酸锅防锈剂, 以防止钢筋锈蚀形成裂缝。③模板支撑体系要有足够的强度、刚度、稳定性，做好模板工程施工方案的编制。特别注意支架立柱基础的承载力。

3 工程实例

百色市某业务培训中心工程，地上20层，地下2层，框剪结构。采用桩筏联合基础，其中筏板基础长43.2米，宽27.2米，厚1.8米，属于大体积混凝土结构，混凝土强度等级C30，混凝土抗渗等级大于S8。采用泵送商品混凝土，混凝土浇筑时间为3月下旬，环境温度比较低，在18～220C。采取的技术措施主要有以下几点：①筏板面用木抹子刮平，混凝土在成型1.5～2h后（终凝前），再用木抹子二次修整抹面，并立即养护，覆盖草袋淋水养护，以防止混凝土表面出现塑性收缩裂缝和干躁收缩变形。②为了减少混凝土内外温差，防止水化热裂缝，在混凝土内部埋设DN25镀锌钢管并在混凝土浇筑完成后接通自来水，在板面上留设水龙头3个伸出板面900mm。自来水能将混凝土内部的一部分热量带出，从混凝土内部出来的热水又能混凝土养护用水。③选用低水化热的普通硅酸盐水泥（蒲庙华宏525#R水泥）粗骨科选用20～40mm河卵石，含泥量小于1%，细骨科选用河砂，含泥量小于2%。④为减少水泥用量，增加和易性，掺加Ⅲ级磨细粉煤灰。为满足泵送混凝土和易性和减缓早期水化热发热量的要求，在混凝土中掺入YF高效减水剂，实际水灰比为0.44。⑤为了保温，筏板四面侧模板在混凝土浇筑完成7天后方予以拆除。混凝土浇筑完成2天内除了进行混凝土养护工作外，不得进行其他施工作业，筏板上也不得堆放其他材料。⑥测温、混凝土养护工作专人负责。连续养护14天。

效果：由于采取了有效的质量控制措施，筏板混凝土抗压强度达到了34.5MPa（28天龄期），抗渗等级达到P11，均符合设计要求。侧面模板拆除后经检查结构上没有出现裂缝，经多年使用筏板混凝土没有出现裂缝及渗漏现象。

4结论

混凝土结构虽然由于其自身组成材料的差异性，出现裂缝不可避免，但只要在施工中采取有针对性的技术措施, 大部分混凝土裂缝是可以控制的。