混凝土早期开裂及处理措施

　　摘要：混凝土施工后，出现大量早期裂缝，从材料、设计、施工方面分析原因，并提了出部分解决措施，仅供同行参考。
　　关键词：混凝土施工；早期裂缝；预防措施
　　由于混凝土施工后开裂，尤其是早期开裂问题经常发生。随着房地产市场的发展，建设量越来越大，然而工程质量是频频遭到业主的投诉，工程质量门应该引起广大工程技术人员的重视。
　　一、导致混凝土结构开裂的原因
　　混凝土本身是一种带裂缝工作的物质，在实际工作中我们应该判断有害裂缝，并且怎样将裂缝控制在尽量少的程度和无害状态。裂缝的形成往往不是单一因素造成的。控制裂缝涉及设计、施工，材料供应，监理、建设单位等各方面因素。混凝土开裂的原因：混凝土是一种非均质的复合材料，其结构组成之间主要的结合力是范德华力，因此其抗拉强度远低于抗压强度，所以在混凝土内部产生的拉应力大于抗拉强度时，就产生裂缝。这就涉及三个方面的因素：(1)变形大小；(2)约束的程度；(3)抗拉强度。不受约束的自由变形不会产生应力。同此认为收缩必然开裂是一个错误的观点。
　　1．变形
　　导致开裂的变形主要是湿度不足引起的收缩，而混凝土的收缩主要有以下几种。
　　（1）干缩
　　当混凝土环境相对程度低于100％时，混凝土开始干缩；在干燥的空气中，干缩会持续进行。据研究发现，对于普通混凝土，28d收缩约40％，90d收缩平均为60％。影响干缩的主要因素是骨料的品种和用量。当骨料的品种一定时，单方混凝土中骨料用量越大，单方浆骨比越小，则干缩越小，骨料的骨架作用就表现于此。相反，当水泥用量不变时，水灰比越大时，浆骨比越大，干缩就越大。这种干缩在环境湿度发生改变后是可以部分逆转的。
　　（2）温度收缩
　　混凝土的温度收缩主要有两种，其一是内外温度差产生的应力，从而导致开裂。进一步讲，就是随着水泥水化，内部的温度升高，表面散热较快，这样就形成了温差应力，超出混凝土的拉应力后就裂。其二是混凝土的凝固从混凝土的表面开始，表面硬化开始后，混凝土内部温度升高，在约束条件下产生压应力，从而使先行硬化的混凝土产生拉应力。
　　（3）自收缩
　　自收缩是混凝土在与外界无水分交换的情况下因水泥水化消耗浆体内部自身的水分而产生的。自收缩从混凝土初凝就开始产生，在ld内发展最为迅速，3d内可以达到45％，7d内达到总量的75％，14d内达到90％。自收缩不同于干缩和温度收缩，水灰比越低，自收缩量越大，这个自收缩就是影响早期干裂的主要部分，特别在养护不当的部位。混凝土总收缩与水胶比无关。目前施工中，大量使用较低水灰比和较大水泥用量的混凝土中，早期收缩最主要的是温度收缩和自收缩；如养护不当，则要加上较大的干缩。
　　二、设计中对混凝土开裂的影响
　　混凝土既然是带裂缝工作的，作为设计的作用就是让混凝土受约束后产生的应力尽量分散从而使得裂缝尽量细小，形成众多无害的裂缝，钢筋对裂缝的约束可以使总宽度相同的大裂缝变成多而细小的裂缝。构件的构造配筋、钢筋保护层厚度等对混凝土的裂缝的控制有影响。常常有设计人员应业主对造价的要求，取消构造筋(如板的架立筋等)。导致个别部位成为素混凝土，从而出现贯穿而通长的裂缝。
　　三、施工中的影响
　　1．温度控制与裂缝的关系
　　通常，人们理解的养护主要是浇水。实际上养护不仅应保持足够的湿度以满足水化的要求，更应该注意的是在不同的环境温度下保持尽可能小的内外温差和恰当的升温、降温速率。以免形成过大的温度应力。在实际工程上，这种原因是造成混凝土早期开裂的主要原因之一。
　　2．湿养护的影响
　　在实际施工中，水养护和密封养护是最常用的手法，它们作用的效果是相同的。混凝土浇筑后应及时(从终凝开始)补充水分。随着水泥水化的进行，混凝土不断密实并增强抵抗拉应力的能力。适宜养护期和混凝土的配合比，环境温度及风速有关。湿养护并不是越长越好。因为水泥石中需要一定量未水化的颗粒或其他物质来稳定体积，水灰比很大时，自由水分较多，湿养护时间影响不大。水灰比较小时，就越需要及时加强外部补充水分的养护，养护时间可以短些。
　　这里需要提醒的是现场使用的商品混凝土，掺和物一般为磨细粉煤灰，在湿养护不足的情况下，反应很慢的粉煤灰，表面的吸附水很容易蒸发而发现裂缝。和强度作用一样，粉煤灰的抗裂作用只有在低水灰比下加强保湿养护才能发挥出来。
　　四、尽量减少裂缝的对策
　　1．减少对早期的强度追求，最大限度合理延长建设周期。从而减少单方混凝土的水泥用量，甚至是高强水泥，避免造成混凝土产生较大的早期自收缩、温度收缩和干燥收缩。
　　2．施工过程中，拆模和养护时间应根据温度控制和保证湿度的原则。一定要改变过去只考虑强度发展和模板周转的做法。某些工程案例，尤其是混凝土墙板，拆模时在混凝土内部温度上升很快的时候，估浇水养护，产生表面迅速降温，产生大的温度应力，导致混凝土表面立即发生开裂。
　　3．充分考虑钢筋分散应力的作用，即控制裂缝扩展，减少裂缝宽度和数量。适当配筋，钢筋将约束混凝土的塑性变形，从而分担混凝土的内应力，推迟裂缝的出现。提高混凝土的极限拉伸。从有利于抗裂的角度使用构造用筋。所谓“适当”，就是配筋应做到细、密，尤其对于板墙和薄壁结构效果较佳。
　　4．夏季施工应注意降低混凝土的入模温度，重要的是尽量提前在混凝土处于塑性的阶段开始采取降温措施。在混凝土降温阶段，无论是冬季还是夏季，应采取合理的保温保湿制度。应特别控制混凝土内部温度降速太快。应尽早开始湿养护，而且应该是不间断浇水。浇水周期充足而不是随意延长。
　　5．施工中加大对混凝土配比的设计，采用低水化热的水泥，增大矿物细掺料的用量。各方面资料研究表明，当粉煤灰掺量达到或超过水泥用量的25％时，对混凝土的强度和温升影响十分明显。粉煤灰的水化和化学反应比水泥慢，产生的水化热慢，导致混凝土早期温升小，温度高峰也有所下降。
　　五、混凝土裂缝的处理
　　1.表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法
　　表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏
　　2.填充法
　　用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（〉0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。
　　3.灌浆法
　　此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
　　4.结构补强法
　　因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。
　　六、结束语
　　总之，通过对混凝土生产过程的设计、施工等各方面控制，可以达到减少早期裂缝的良好效果。
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