現(xiàn)澆混凝土早期裂縫的成因與控制

    近年來(lái)，隨著質(zhì)量我國(guó)混凝土生產(chǎn)規(guī)?；F(xiàn)代化的不斷深入，和對(duì)建筑工程意識(shí)的不斷提高，商品混凝土得到了日益廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，由于商品混凝土的使用而導(dǎo)致的質(zhì)量事故也在增多，其中最常見(jiàn)的是裂縫，而以表面系數(shù)較大的板、墻體出現(xiàn)的裂縫最為普遍。盡管采用各種途徑裂縫可以修復(fù)，但裂縫的存在終究會(huì)給混凝土面耐久性帶來(lái)或多或少的影響。因而，混凝土裂縫問(wèn)題常常引起工程各方的糾紛．早期裂縫也就越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1  混凝土開裂的主要形式

1．1混凝土板的開裂形式    混凝土板的早期裂縫(24小時(shí)以內(nèi))是在失水和塑性沉降的共同作用下而形成的。以失水為主的裂縫一般是不規(guī)則的龜裂；以塑性沉降為主的混凝土裂縫多與鋼筋的走向一致，但規(guī)律性不強(qiáng)。1．2混凝土墻體的開裂形式    由收縮導(dǎo)致的混凝土墻體開裂以豎向開裂為主，開裂比較有規(guī)律性，裂縫的走向多與豎向鋼筋的位置基本一致。

2裂縫的成因    混凝土的“非受力裂縫”是由于復(fù)雜因素作用下混凝土表面所產(chǎn)生的拉應(yīng)力引起的，普通混凝土與高性能混凝土的開裂的機(jī)理也有所不同。所以，要考察混凝土開裂的原因，應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面人手。

2．1設(shè)計(jì)方面    為了滿足泵送施工的需要，混凝土必須是大流動(dòng)性的。而加入了各種外加劑和礦物摻合料的大流動(dòng)性混凝土，其體積穩(wěn)定性往往較差，主要表現(xiàn)為收縮較大。設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)樓板、墻體等表面系數(shù)較大的部位時(shí)，如果對(duì)大流動(dòng)性混凝土的具體特點(diǎn)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，往往導(dǎo)致混凝土發(fā)生不應(yīng)有的開裂。在原有普通混凝土結(jié)構(gòu)配筋量的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高是有必要的。這與修訂的《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的指導(dǎo)思想是一致的。

2．2原材料與配合比方面    混凝土的工廠化、規(guī)模化生產(chǎn)使混凝土的質(zhì)量得到了基本的保證，但也不排除個(gè)別情況下，原材料質(zhì)量不合格，混凝土配合比不合理，配合比失控等情況。主要表現(xiàn)為砂、石原材料含泥量超標(biāo)，砂率或膠結(jié)料用量過(guò)大，外加劑質(zhì)量不合格，和天氣炎熱或運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)使混凝土無(wú)法泵送而人為加水。由此造成的混凝土質(zhì)量不均勻可能成為混凝土開裂的原因之一。但隨著市場(chǎng)機(jī)制的作用下，質(zhì)量意識(shí)的不斷提高，原材料和配合比的原因?qū)⒉皇腔炷灵_裂的主要原因。

2．3施工方面    混凝土的早期失水收縮裂縫是混凝土開裂的主要形式之一。在混凝土大量施工的季節(jié)一般氣溫較高，混凝土失水較快，再加上我國(guó)北方地區(qū)，相對(duì)濕度較低，使混凝土的失水進(jìn)一步加劇。在我國(guó)北方地區(qū)，即使在氣溫較低，在干燥的氣候條件下，表面失水仍然是不可忽視的。由于施工的需要，混凝土的凝結(jié)時(shí)間往往較長(zhǎng)，這無(wú)疑延長(zhǎng)了混凝土的失水時(shí)間，在氣溫高、濕度小、風(fēng)速大的情況下，即使有覆蓋措施，但在對(duì)混凝土實(shí)施覆蓋之前，裂紋就已經(jīng)產(chǎn)生了。

2．4混凝土自身的原因    在工程實(shí)踐中我們不難發(fā)現(xiàn)，即使在設(shè)計(jì)及混凝土配比合理，施工管理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r下，混凝土特別是高性能混凝土開裂仍然時(shí)有發(fā)生。這主要與混凝土自身的性質(zhì)有關(guān)。    收縮是混凝土固有的變形性質(zhì)。普通混凝土的開裂機(jī)理已為人們所認(rèn)識(shí)，隨著近幾年高性能混凝土在工程中應(yīng)用的不斷增多，混凝土結(jié)構(gòu)開裂的現(xiàn)象也在不斷增多。本應(yīng)具有高體積穩(wěn)定性的高性能混凝土其早期的收縮要比普通混凝土大得多，因此在分析高性能混凝土開裂的原因時(shí)，應(yīng)考慮高性能混凝土區(qū)別于普通混凝土的結(jié)構(gòu)特征。    在不考慮外界因素條件下，混凝土在凝結(jié)、硬化的過(guò)程中，由于化學(xué)和干燥作用同樣也使混凝土的體積產(chǎn)生收縮，即化學(xué)收縮和自收縮。化學(xué)收縮是指水化產(chǎn)物的絕對(duì)體積小于未水化之前水的體積和未水化水泥的體積之和。自收縮是指水泥基膠結(jié)材料在水泥初凝后，恒溫恒重下產(chǎn)生的宏觀體積降低。前者是在有足夠水供應(yīng)的情況下產(chǎn)生的，而后者是在沒(méi)有充足水分供應(yīng)情況下觀察到的宏觀體積變化?；瘜W(xué)收縮與膠結(jié)料和水的量有關(guān)，膠結(jié)料用量和水灰比越大，化學(xué)收縮必然越大。而自收縮目前比較統(tǒng)一的解釋是混凝土內(nèi)部的白干燥作用引起的。所謂白干燥并非是由于外部環(huán)境相對(duì)濕度的影響而引起的材料的干燥脫水，而是隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)微細(xì)孔中的自由水量出現(xiàn)相對(duì)不足，使孔中水的飽和蒸汽壓降低，即混凝土的相對(duì)濕度降低。白干燥的結(jié)果是毛細(xì)孔中的水由飽和狀態(tài)變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài)，彎月面的存在使水泥石受負(fù)壓而產(chǎn)生體積收縮。    近年來(lái)，高強(qiáng)和高性能混凝土在工程中得到了日益普遍的應(yīng)用，加入超塑化劑以降低水灰比和加入較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摻入，使高性能混凝土的硬化特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通混凝土有了很大的差異，致使高性能混凝土產(chǎn)生較大的自收縮。表現(xiàn)在：    (1)高性能混凝土有較小的水膠比。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，硬化水泥漿體內(nèi)的自由水量迅速減少，毛細(xì)管中的水分也被逐步吸收減少。這樣，高性能混凝土中水泥漿體的白干燥作用要比普通混凝土中的這一作用要強(qiáng)烈。    (2)  由于在高性能混凝土中摻入了較大量的細(xì)顆粒活性混合材，減少了混凝土泌水現(xiàn)象也使混凝土更加密實(shí)。其結(jié)果是外部養(yǎng)護(hù)用水很難進(jìn)入混凝土內(nèi)部，大大阻礙了外部養(yǎng)護(hù)用水對(duì)內(nèi)部混凝土的養(yǎng)護(hù)作用。因此在工程中，即使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤(rùn)，甚至長(zhǎng)期浸泡于水中，開裂現(xiàn)象也難以完全避免。    對(duì)普通混凝土來(lái)說(shuō)，摻入膨脹劑是補(bǔ)嘗收縮的有效措施，而對(duì)高性能混凝土來(lái)說(shuō)，由于水灰比較低，外部養(yǎng)護(hù)用水又很難進(jìn)入混凝土內(nèi)部，在缺水狀態(tài)下的膨脹劑很難發(fā)揮其應(yīng)有的膨脹作用。因此在實(shí)際工程中，即使加入了足量的質(zhì)量合格的膨脹劑，混凝土開裂仍然難以避免。

3裂縫的控制    混凝土早期裂縫的成因往往是很復(fù)雜的，單靠某一方面的努力不可能最終避免裂紋的產(chǎn)生。需要在各各方面同時(shí)采取必要措施，方可保證工程質(zhì)量。

3．1設(shè)計(jì)部門應(yīng)充分考慮大流動(dòng)性混凝土的特點(diǎn)，在滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)提高分布鋼筋的配筋量。筆者在對(duì)工程事故的考察中也發(fā)現(xiàn)，增加分布鋼筋的量，能夠明顯減少裂紋的數(shù)量和寬度。

3．2攪拌站應(yīng)加強(qiáng)原材料質(zhì)量檢測(cè)和控制，特別是砂石含水量和含泥量的檢測(cè)和控制，以確?；炷帘旧淼馁|(zhì)量穩(wěn)定；進(jìn)一步優(yōu)化混凝土配比，提高混凝土抗裂能力；對(duì)一些必要的試驗(yàn)檢測(cè)工作應(yīng)予加強(qiáng)，如混凝土收縮試驗(yàn)等。

3．3在混凝土的養(yǎng)護(hù)方面應(yīng)采用澆注完混凝土后立即覆蓋、壓蓋濕潤(rùn)麻袋或草氈并及時(shí)灑水的方法。在施工時(shí)，盡量縮短澆筑與開始養(yǎng)護(hù)的時(shí)間間隔。

3．4對(duì)高性能混凝土，做到以上三方面并不一定會(huì)完全杜絕裂紋的產(chǎn)生，卻是保證混凝土質(zhì)量的基本條件。試驗(yàn)表明，摻入粉煤灰可大幅度地降低高性能混凝土的自收縮，在不超過(guò)20％時(shí)，其降低值隨摻量的增大而增大；摻量超過(guò)20％時(shí)，降低作用并不明顯。