混凝土裂缝成因及防治措施的探讨

　　摘要：近年来混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土裂缝会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。本文就混凝土裂缝产生的原因及防裂措施做了综合阐述。
　　关键词：大体积混凝土，裂缝原因，防裂措施
　　1、前言
　　近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美，施工方便，承载力大，可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，一般这样定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。
　　2、大体积混凝土裂缝形成的原因
　　裂缝产生的原因可分为两类：一是结构性裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力及其他的结构此应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中具体原因如下。
　　2.1温度的控制
　　控制温度的措施如下：
　　(1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
　　(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
　　(3)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
　　(4)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
　　2.2收缩引起裂缝
　　收缩有很多种，包括干燥收缩，塑性收缩，自身收缩，碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。
　　2.2.1干燥收缩
　　混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。
　　2.2.2塑性收缩
　　在水泥活性大，混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。
　　3、防止裂缝的措施
　　由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减少混凝土的收缩，具体措施如下。
　　3.1优选原材料
　　3.1.1水泥的选用
　　尽量选用低热或中热水泥，减少水泥用量。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺和泵送或粉煤灰时也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂来减少水泥用量，降低水化热。
　　3.1.2掺加粉煤灰
　　为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，掺入粉煤灰主要有以下作用：一是由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，其中二氧化硅含量40%-60%，三氧化二铝含量17%-35%，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；二是由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；三同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中的总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。
　　值得一提的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，是上部混凝土中的掺和料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
　　3.1.3骨料
　　（1）粗骨料
　　尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。
　　(2)细骨料
　　宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最后是中粗砂，因为其孔隙率小，总面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。
　　3.1.4合理使用外加剂
　　为了保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：
　　（1） 减水剂对混凝土开裂的影响
　　减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
　　（2） 缓凝剂对混凝土开裂的影响
　　缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的几率，二是改善和易性，减小运输过程中的塌落度损失。
　　（3） 引气剂对混凝土开裂的影响
　　引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076-1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
　　3.2采用合理的施工方法
　　3.2.1混凝土的拌制
　　（1）在混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。
　　（2）要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌合物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6度左右。
　　3.2.2混凝土浇筑、拆模
　　（1）混凝土浇筑过程质量控制
　　浇筑过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。
　　（2）浇注时间控制
　　尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。
　　（3） 混凝土拆模时间控制
　　混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝中心与表面最低温度控制在25度以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9度以上允许拆模。
　　3.2.3混凝土的早期养护
　　实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
　　从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
　　1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。
　　2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
　　3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
　　混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
　　从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
　　3.2.4通水冷却
　　若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降湿幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
　　4结语
　　以上对混凝土裂缝产生及预防进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一的，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠施工工作者多观察、多比较、出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
　　要根据实际受力情况采取正确的构件计算简图，在满足设计承载力、局部承压的同时，还要根据具体情况采用合理的细部构造措施；更要注意理论与实践相结合，合理利用混凝土的特性，取其长避其短，多多利用混凝土的抗压性能，减少混凝土的受拉应力，或采用混凝土受拉区配置直径较小，间距较小的钢筋，从而减少混凝土裂缝的产生。另外在设计中还要兼顾某些重要的次应力作用，避免混凝土裂缝对建筑物美观、结构安全及耐久性产生不良影响。
　　参考文献：
　　[1]GB0010-2002，混凝土结构设计规范[S].
　　[2]GB5003-2002,砌体结构设计规范[S]
　　[3]GB50203-2002,砌体工程施工质量验收规范[S]