混凝土裂缝的成因与控制措施

浅谈混凝土裂缝的成因与控制措施摘要：文章对商品混凝土工程中常见的一些裂缝成因进行了探讨分析，并从商品混凝土工程的设计、生产和施工等方面针对具体情况提出了一些预防、处理措施，供大家参考。关键词：商品混凝土；裂缝；水化反应中图分类号：tv543文献标识码：a文章编号：随着当今建设规模的不断扩大，人们对建筑工程质量重要性的认识也随之提高，工程业主对建筑的质量标准亦格外重视。商品混凝土以其技术、经济上的优越性，尤其是稳定、可靠、优良的质量深受青睐。但目前使用商品混凝土施工的工程也有出现质量事故的案例，其中最常见的当数裂缝问题，尤其是表面系数大的板、墙以及大体积混凝土施工工艺不良等因素更易造成结构裂缝。以下就混凝土裂缝的成因进行分析并浅议裂缝控制的措施。1.混凝土裂缝的类型和成因：凝土的裂缝基本上是由于水分蒸发和浆体收缩，收缩应力大于混凝土的抗拉强度引的。混凝土的收缩裂缝大体上有以下几种类型。1.1塑性收缩裂缝塑性收缩是混凝土在初凝前的塑性阶段失水形成的。一种情况是新浇筑的混凝土表面泌水，在室外会很快地蒸发；另一种情况是由于新拌混凝土颗粒之间的空间充满了水，浇筑后的混凝土表面受风吹、日晒，外部的高温度和低湿度等因素的影响，随着混凝土表面水分的蒸发，内部水分逐渐向外部迁移，造成混凝土在塑性阶段的体积收缩。塑性收缩一般可达新浇混凝土体积的1％左右，大流动性混凝土有时可达2％。在浇筑大面积平板（如楼层板、基础底板、顶板等）时，由于风吹日晒，内部水分迁移速度小于上表面水分蒸发的速度，混凝土表面的收缩应力远大于混凝土的抗拉强度，就会产生大量不规则微细裂缝。如不及时抹压和覆盖，此类裂缝会迅速向内部延伸，严重时会造成贯通裂缝。1.2水化反应收缩及裂缝水泥水化反应后，反应产物的体积与剩余自由水体积之和小于反应前水泥矿物体积与水体积之和，形成水化反应收缩。水泥水化反应收缩量可达混凝土体积的0.5％以上。混凝土初凝前，水化反应收缩的一部分反映在塑性收缩中；在混凝土初凝后的水泥化学反应收缩则主要形成混凝土内部的毛细孔，在养护不及时或养护时间过短时会产生收缩裂缝。1.3表面温差收缩裂缝大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高，当混凝土的表面温度与气温相差过大时，会发生温差收缩裂缝。在混凝土浇筑初期（3～5天），如果混凝土表面温度与环境差10℃，则由于温差收缩产生的拉应力将大于混凝土的抗拉强度，即有可能出现温差裂缝。由于空气是温度的不良导体，空气与混凝土表面的热交换不是靠传导而主要是靠对流，热交换比较和缓。经验表明，在无风的外部环境中，混凝土表面温度与气温之差大于25℃时，就会产生肉眼可见的温差裂缝。因此，对于大体积混凝土或可能发生表面与环境温差较大的混凝土工程应采取内部测温的方法，关注混凝土表面温度与环境气温的温差。当温差太大时，应采取覆盖保温的方法，以免出现温差裂缝。1.4干燥收缩裂缝凝土硬化后，侧部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩裂缝。在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。混凝土的干燥收缩是从施工阶段撤除养护时开始的，早期的收缩裂缝比较细微，往往不为人们所注意。随着时间的推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。混凝土干燥收缩值的大小与混凝土的体积稳定性直接相关，并受环境相对湿度的影响。混凝土的诸多成分中，以粗骨料的体积稳定性最好，砂子次之，收缩变形主要发生在水泥及掺和料构成的浆体和砂浆上。因此，在施工和易性允许的情况下，尽可能加大石子用量，降低砂率，降低用水量，对减少干燥收缩裂缝以及提高混凝土的体积稳定性、强度和耐久性是有利的。1.5混凝土骨料沉降引起的裂缝来源：混凝土初凝前处于一种自由状态，经过振动器械的振捣，排除了混凝土内的大部分空隙，但仍有少部分空隙不可避免地存在。振捣完毕后，在混凝土内部骨料自身重量的作用下，粗骨料等比重大的颗粒缓慢沉降密实。水气泡等比重小的成分被挤压浮至混凝土面层。出现此现象，若均匀沉降，则不会出现裂缝。然而混凝土在下沉过程中受到钢筋骨架的影响，阻碍了混凝土下沉，所以在钢筋附近就会出现裂缝，这种裂缝在塑性混凝土中尤为明显。有时在施工过程中，因模板移动、变形或受到剧烈振动，或拆模过早，混凝土强度不够等，均能造成沉降裂缝。2.裂缝的控制措施2.1设计方面预控来源：(1)设计中对住宅四周阳角处楼面板配筋进行加强，板负筋不采用分离式切断，改为沿房间全长配置，并且适当加密加粗，以提高混凝土的极限拉伸应变。工程实践充分证明，采用此种措施后，房间内基本上不再发生45.斜角裂缝。(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因而不得已时，应充分考虑加强措施。(3)合理留设伸缩缝。伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定：现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m，合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。(4)合理留设后浇带。它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝，是一种特殊的施工缝。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。要求在浇捣后浇带之前，结构混凝土至少30％的收缩已完成。(5)结构设计人员应充分重视对于构造钢筋配置的认识，特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径和数量的选择。2.2材料方面预控：（1）骨料，目前泵送混凝土的碎石规格一般为5mm～25mm.根据试验，采用5mm～40mm石子比采用5mm～25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰比情况下，水泥用量减少20kg左右，因此尽量选择大粒径粗骨料。（2）砂，采用中、粗砂，细度模数必须控制在2.3以上，含泥量控制在2％以下。因为采用细度模数为2.8：2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg，减少水用量20kg～25kg，从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时，砂率应控制在38％～45％。（3）选用优质高效的外加剂，为达到抗裂、防水的目的，在配制混凝土时，一般需要掺人减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大，有些膨胀剂与其他外加剂一起使用可能会产生副作用，因此在使用前应经试验确定。2.3施工中的主要措施（1）振捣要密实，振捣时间以5—15s宜，并采用二次振捣技术。混凝土浇筑20—30min后，振捣时不要碰钢筋及埋件。（2）混凝土振实后，采用塑料布覆盖养护混凝土，并覆盖严密，保持塑料布内有凝结水，并延长养护时间，采用冷水拌合法，降低混凝土浇注时的温度。（3）浇注前检查模板的刚度是否满足要求，即侧模之间、侧模和底板之间、侧模和底模与小横方之间是否安装牢固，形成坚固的整体。且结合严密。水平支撑是否到位、坚固，确保支撑不位移。商品混凝土现浇结构的裂缝，是目前较难克服的质量通病之一。特别是住宅工程的裂缝发生后，往往会引起投诉、纠纷以及索赔要求等。因此，政府建筑质量监督单位、建设单位、设计单位、施工单位等对此都非常重视，许多专家针对该问题也提了相应的预防和处理措施。文章结合有关专家的意见进行归纳，结合自己的实践经验提出各项防范措施和处理方法，希望为提高我国整体建筑工程质量创造条件。注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。