浅谈混凝土的质量控制与裂缝分析

浅谈混凝土的质量控制与裂缝分析

孙建

摘 要：本文从混凝土原材料及拌和质量两个方面对如何控制混凝土的质量进行了阐述，并针对混凝土中易产生的裂缝进行了分析，并提出了预防措施。

关键词：混凝土 质量控制 裂缝预防

一、原材料质量控制

1.1胶凝材料（水泥和粉煤灰），其物理指标和化学成分的试验方法按相应的国家现行标准进行取样及试验检测，其指标应符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求。材料的存放应符合《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112-2000）要求。

1.2骨料（细骨料和粗骨料）

由于骨料均经过水洗处理，存放时间的长短不同，其含水率不同，这样直接影响到混凝土拌合物性能及配合比的水胶比，所以应力求骨料含水率稳定，避免骨料边生产边使用，要求新生产的细骨料堆放时间不得小于48小时，含水率不得大于6%，否则应采取脱水措施。小于等于0.16mm以下的颗粒含量控制在8%~17%。粗骨料最大粒径应不超过80mm，否则要试验论证。

骨料的各项指标应符合《水工碾压混凝土试验规程》（SL 84-94）中对砂石料的相应规定，并且级配良好及细颗粒含量稳定，以保证混凝土拌合物性能及可施工性。

1.3减水剂应通过试验论证，检测指标应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）及《混凝土外加剂》（GB8076-2008）中相关的要求，并且保证减水率稳定。碾压混凝土中胶凝材料用量相对较少，减水剂能够改善混凝土的可碾性及凝结时间，因此对减水剂的含固量（或密度）及减水率要加强检测，当减水率有变化时应及时调整施工配合比。以满足混凝土的拌合物性能及技术要求。

二、混凝土拌合质量控制

2.1混凝土的拌和质量控制主要取决于拌和设备的衡量及设备性能的稳定性，拌和设备的衡量系统要当地质检部门检定合格后方可以使用，且在使用期间要定期对各个材料称采用标准砝码进行自校，确保施工配合比的准确。其次是试验人员的粗细骨料含水率的测定，严格按照规范进行，如与雨雪天气加密抽检，以便及时调整施工配合比，保证混凝土的各项性能。

2.2碾压混凝土属于干硬性混凝土，其特点是拌合物性能采用VC值表示，使用的检测仪器是维勃稠度测定仪，出机口工作度应控制在5~15S为宜，否则会导致不好碾压或碾压出现侧移现象。严格拌和时间及投料顺序，并且对混凝土工作度每班抽查不得少于4次，必要时应对拌和均匀性进行检查（①以砂浆容重分析法测定砂浆容重，差值应小于30㎏/㎡；②用洗分析法测量粗骨料含量百分比，相差不大于10%）。

三、裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。

二、温度应力的分析

根据温度应力引起的原因可分为两类：

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手：

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）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

改善约束条件的措施是：

（1）合理地分缝分块；

（2）避免基础过大起伏；

（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

使用减水防裂剂，其主要作用为：

（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。

（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。

（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。

（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。

（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。

（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

四、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。

综上所述，只要保证原材料的质量，在各个环节都得到有效控制，在具体施工中靠我们多观察、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。