现浇混凝土早期裂缝的成因与控制

现浇混凝土早期裂缝的成因与控制近年来，随着质量我国混凝土生产规模化、现代化的不断深入，和对建筑工程意识的不断提高，商品混凝土得到了日益广泛的应用。同时，由于商品混凝土的使用而导致的质量事故也在增多，其中最常见的是裂缝，而以表面系数较大的板、墙体出现的裂缝最为普遍。尽管采用各种途径裂缝可以修复，但裂缝的存在终究会给混凝土面耐久性带来或多或少的影响。因而，混凝土裂缝问题常常引起工程各方的纠纷．早期裂缝也就越来越受到业内人士的高度重视。1混凝土开裂的主要形式1．1混凝土板的开裂形式混凝土板的早期裂缝(24小时以内)是在失水和塑性沉降的共同作用下而形成的。以失水为主的裂缝一般是不规则的龟裂；以塑性沉降为主的混凝土裂缝多与钢筋的走向一致，但规律性不强。1．2混凝土墙体的开裂形式由收缩导致的混凝土墙体开裂以竖向开裂为主，开裂比较有规律性，裂缝的走向多与竖向钢筋的位置基本一致。2裂缝的成因混凝土的“非受力裂缝”是由于复杂因素作用下混凝土表面所产生的拉应力引起的，普通混凝土与高性能混凝土的开裂的机理也有所不同。所以，要考察混凝土开裂的原因，应主要从以下几个方面人手。2．1设计方面为了满足泵送施工的需要，混凝土必须是大流动性的。而加入了各种外加剂和矿物掺合料的大流动性混凝土，其体积稳定性往往较差，主要表现为收缩较大。设计部门在设计楼板、墙体等表面系数较大的部位时，如果对大流动性混凝土的具体特点缺乏足够的认识，往往导致混凝土发生不应有的开裂。在原有普通混凝土结构配筋量的基础上适当提高是有必要的。这与修订的《钢筋混凝土结构设计规范》的指导思想是一致的。2．2原材料与配合比方面混凝土的工厂化、规模化生产使混凝土的质量得到了基本的保证，但也不排除个别情况下，原材料质量不合格，混凝土配合比不合理，配合比失控等情况。主要表现为砂、石原材料含泥量超标，砂率或胶结料用量过大，外加剂质量不合格，和天气炎热或运输距离过长使混凝土无法泵送而人为加水。由此造成的混凝土质量不均匀可能成为混凝土开裂的原因之一。但随着市场机制的作用下，质量意识的不断提高，原材料和配合比的原因将不是混凝土开裂的主要原因。2．3施工方面混凝土的早期失水收缩裂缝是混凝土开裂的主要形式之一。在混凝土大量施工的季节一般气温较高，混凝土失水较快，再加上我国北方地区，相对湿度较低，使混凝土的失水进一步加剧。在我国北方地区，即使在气温较低，在干燥的气候条件下，表面失水仍然是不可忽视的。由于施工的需要，混凝土的凝结时间往往较长，这无疑延长了混凝土的失水时间，在气温高、湿度小、风速大的情况下，即使有覆盖措施，但在对混凝土实施覆盖之前，裂纹就已经产生了。2．4混凝土自身的原因在工程实践中我们不难发现，即使在设计及混凝土配比合理，施工管理严谨的情况下，混凝土特别是高性能混凝土开裂仍然时有发生。这主要与混凝土自身的性质有关。收缩是混凝土固有的变形性质。普通混凝土的开裂机理已为人们所认识，随着近几年高性能混凝土在工程中应用的不断增多，混凝土结构开裂的现象也在不断增多。本应具有高体积稳定性的高性能混凝土其早期的收缩要比普通混凝土大得多，因此在分析高性能混凝土开裂的原因时，应考虑高性能混凝土区别于普通混凝土的结构特征。在不考虑外界因素条件下，混凝土在凝结、硬化的过程中，由于化学和干燥作用同样也使混凝土的体积产生收缩，即化学收缩和自收缩。化学收缩是指水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和。自收缩是指水泥基胶结材料在水泥初凝后，恒温恒重下产生的宏观体积降低。前者是在有足够水供应的情况下产生的，而后者是在没有充足水分供应情况下观察到的宏观体积变化。化学收缩与胶结料和水的量有关，胶结料用量和水灰比越大，化学收缩必然越大。而自收缩目前比较统一的解释是混凝土内部的白干燥作用引起的。所谓白干燥并非是由于外部环境相对湿度的影响而引起的材料的干燥脱水，而是随着水化反应的不断进行，混凝土内部结构微细孔中的自由水量出现相对不足，使孔中水的饱和蒸汽压降低，即混凝土的相对湿度降低。白干燥的结果是毛细孔中的水由饱和状态变为不饱和状态，弯月面的存在使水泥石受负压而产生体积收缩。近年来，高强和高性能混凝土在工程中得到了日益普遍的应用，加入超塑化剂以降低水灰比和加入较多的活性混合材是配制高性能混凝土的主要手段。低水灰比和活性混凝土材的大量掺入，使高性能混凝土的硬化特点与内部结构与普通混凝土有了很大的差异，致使高性能混凝土产生较大的自收缩。表现在：(1)高性能混凝土有较小的水胶比。随着水化反应的进行，硬化水泥浆体内的自由水量迅速减少，毛细管中的水分也被逐步吸收减少。这样，高性能混凝土中水泥浆体的白干燥作用要比普通混凝土中的这一作用要强烈。(2)由于在高性能混凝土中掺入了较大量的细颗粒活性混合材，减少了混凝土泌水现象也使混凝土更加密实。其结果是外部养护用水很难进入混凝土内部，大大阻碍了外部养护用水对内部混凝土的养护作用。因此在工程中，即使混凝土表面经常保持湿润，甚至长期浸泡于水中，开裂现象也难以完全避免。对普通混凝土来说，掺入膨胀剂是补尝收缩的有效措施，而对高性能混凝土来说，由于水灰比较低，外部养护用水又很难进入混凝土内部，在缺水状态下的膨胀剂很难发挥其应有的膨胀作用。因此在实际工程中，即使加入了足量的质量合格的膨胀剂，混凝土开裂仍然难以避免。3裂缝的控制混凝土早期裂缝的成因往往是很复杂的，单靠某一方面的努力不可能最终避免裂纹的产生。需要在各各方面同时采取必要措施，方可保证工程质量。3．1设计部门应充分考虑大流动性混凝土的特点，在满足有关标准的前提下，根据实际经验，适当提高分布钢筋的配筋量。笔者在对工程事故的考察中也发现，增加分布钢筋的量，能够明显减少裂纹的数量和宽度。3．2搅拌站应加强原材料质量检测和控制，特别是砂石含水量和含泥量的检测和控制，以确保混凝土本身的质量稳定；进一步优化混凝土配比，提高混凝土抗裂能力；对一些必要的试验检测工作应予加强，如混凝土收缩试验等。3．3在混凝土的养护方面应采用浇注完混凝土后立即覆盖、压盖湿润麻袋或草毡并及时洒水的方法。在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间间隔。3．4对高性能混凝土，做到以上三方面并不一定会完全杜绝裂纹的产生，却是保证混凝土质量的基本条件。试验表明，掺入粉煤灰可大幅度地降低高性能混凝土的自收缩，在不超过20％时，其降低值随掺量的增大而增大；掺量超过20％时，降低作用并不明显。