混凝土施工裂缝成因与防治措施

混凝土施工裂缝成因与防治措施

【摘要】随着我国国民经济的快速发展，带动了建筑业快速、持续的发展．混凝土因其取材广泛，价格低，抗压强度高，可浇注成各种形状，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，在建筑结构中应用越来越广泛。但是在使用过程中也容易出现各种各样的裂缝，混凝土施工裂缝是目前工程中较难克服的质量通病之一。本文对混凝土裂缝进行分类基础上，分析了不同裂缝的成因，并提出了相应防治措施。
【关键词】混凝土；施工裂缝；原因；防治措施
引言
混凝土因多种优势而广泛应用于各种工程建设中。然而作为一种脆性材料，混凝土结构的一个重要缺憾是容易产生各种裂缝。混凝土结构裂缝的成因比较复杂且多种因素相互影响，每一道裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。如果采取合理的设计和施工方案，很多裂缝是可以避免与得到有效控制的。本文对混凝土施工裂缝的种类和产生的原因作了较全面的分析.加强工程技术人员对混凝土施工裂缝的认识，以便对应找出控制裂缝的可行办法.达到防范于未然的目的。
1.混凝土裂缝的种类
1.1 按裂缝产生原因分为：因外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝；因温度湿度变化、收缩、不均匀沉陷、膨胀等原因引起的变形裂缝。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过一定数值后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松驰。
1.2 按裂缝所处状态可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。
1.3 按裂缝形状可分为表面的、深入的、贯穿的、纵向的、横向的、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄的等等。
2.裂缝产生的原因、特征及对策
2.1 温度变化引起的裂缝
2.1.1 原因分析和特征 混凝土结构表面温度裂缝大多数是由于温差大而引起的。内外温差、内部温差、温度陡降都可能导致混凝土裂缝。在混凝土结构施工过程中，如果以水泥用量350～550kg／m3来计算，每立方米混凝土将会放出17500～27500KJ的热量，致使内部温度很高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃ 左右，内外温差太大。温度应力和温差成正比，温度越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时，就会产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3-5天，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。
2.1.2 防治控制措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高.形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。施工中应根据实际情况.尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入摸温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。
2.1.3 混凝土原材料和配合比的选用
2.1.3.1 水泥品种选择和水泥容量控制 混凝土施工过程中，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。减少温差的措施是尽量选用中热或低热水泥(如粉煤灰水泥)配置混凝土，或在混凝土中掺加适量粉煤灰，降低水泥用量。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。根据大量试验研究和工程实践表明，每立方米混凝土的水泥用量增减1Okg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56天或9O天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。为减少水泥水化热和降低内外温差的办法是减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg／m3 以下。
2.1.3.2 掺加外加剂 掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘鄹性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，因而减少温度裂缝。因此，不但减少了温度应力，而且使初凝和终凝时问延缓3—8h，降低了大体积混凝土施工中出现冷缝的可能性。
2.1.3.3 合理选配粗细集料 砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果严重。可适当增加骨料的粒径，并严格控制砂石的含泥量，加强振捣，提高混凝土的密实性和抗拉强度。
2.2 收缩裂缝
2.2.1 原因分析和特征 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，塑性裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大、混凝土过稀、坍落度过大，而且水分蒸发过快、过多造成的。混凝土收缩裂缝的特征是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。
2.2.2 预防控制措施
2.2.2.1 水泥品种 一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥的混凝土的干燥越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。
2.2.2.2 用水量与水灰比 要严格控制混凝土单位用水量在170kg／m3以下，水灰比在0.6以下，在满足浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度。
2.2.2.3 骨料品种 骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量收缩越大。
2.2.2.4 外掺剂 外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。掺加适量、质量良好的外掺剂和掺合料，可改善工作性能和减少沉陷。
2.2.2.5 搅拌时间 搅拌时间要适当.时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。
2.2.2.6 砼浇筑 混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
2.2.2.7 振捣方式及时间 机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5～15s／次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀：时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。
2.2.2.8 外界环境 大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均匀和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
2.3 不均匀沉陷裂缝
2.3.1 原因分析和特征 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。基础不均匀沉降的主要原因有：
①地质勘察精度不够、试验资料不准；②地基地质差异太大；③结构荷载差异太大；④结构基础类型差别大；⑤ 分期建造的基础。另外，模板刚度不足，支撑体系间距过大，支撑底部松动，无设垫板，拆摸过早也会导致不均匀沉陷裂缝的出现。此类裂缝特征多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈300～450角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
2.3.2 防治控制措施 对软弱土层应按设计要求进行处理。基土严禁用淤泥、腐朽土、耕植地、膨胀土和含有有机物质大于8％ 的土作为填土，填土应分层夯(压)实，填土质量符合现行国家标准《地基与基础工程施工质量验收规范》GB50202有关规定，填土密实度应符合设计要求，对设计无要求时，不应小于90％。
加强模板施工方案编制计算，正确验算模板支撑体系的强度、风度和挠度，强化现场模板安装与方案的统一，严格实施同条件试块拆模规定，禁止过早拆模。
2.4 不当施工引起裂缝
2.4.1 原因分析
2.4.1.1 梁板模板安装没有编制作业方案，支撑体系没按规定进行模板设计，其强度、刚度和稳定性不能满足规范的要求。过早拆模，盲目赶工。特别在早拆体系或后浇带位置出现二次支撑。
2.4.1.2 钢筋绑扎间距不均，扎丝不牢，特别踩筋造成负弯矩钢筋位移变形，使钢筋位置超过规定要求而又没及时整改，导致现浇混凝土楼板有效厚度减小，降低楼板刚度引发局部开裂。
2.4.1.3 盲目追求施工进度：主要表现在模板配备不足，模板周转时间不能满足每一结构层施工时间，而出现不按规定只考虑工期提前拆模，或过早安装上层结构施工放样、堆载钢筋、模板导致养护时间不足.影响早期砼养护效果，诱发早龄低强度砼断裂内伤。
2.4.2 预防控制措施
2.4.2.1 强化模板工程作业方案编制和审批制度，认真计算模板支撑体系，确保模板强度、刚度和稳定性。严格按规范要求安装模板，做到方案与现场一致。加强拆模同条件砼试块留置，严格控制拆模时间。
2.4.2.2 对双层板筋间及板面负筋增设有效支承马凳，支承马凳筋直径不小于10mm，问距不大于600x6OOmm，同一方向上的支承筋不少于一道。有效设置足量的砼垫块，保证钢筋保护层厚度。加强现场砼浇捣施工管理，强化操作平台铺设，防止施工操作人员直接踩踏负弯矩钢筋，落实浇捣过程的钢筋看护，随时将位移、变形的钢筋复位，确保其位置准确。并结合马凳筋设置一定数量的标高控制点，同时在浇捣过程用探针等专用工具随时检查砼厚度和保护层厚度，确保现浇楼板厚度达到设计要求。
2.4.2.3 在配制砼时合理选择水化热低、高标号水泥品种，有效地减少单位砼水泥用量和水的用量来降低砼收缩量。在砼施工中严格按施工规范和操作规程要求组织实施，适当延缓砼振捣时间，或在初凝前用二次振捣以及终凝前用二次抹压来减轻因离析引其砼表面湿润，以提高砼的抗拉强度减少塑性、干缩产生的不规则裂缝。
2.4.2.4 编制切合实际的施工组织设计，增加模板资源投入，加强同条件试件块强度决定拆模时间管理，杜绝经验盲目拆模行为，落实砼浇筑完毕12小时后开始浇水养护.克服因施工放样停止养护的不规范做法，禁止在浇筑砼强度未达到1.2Mpa/mm2之前上人施工或堆载钢筋、模板等物料，消除砼早龄低强度的断死裂内伤。
3.结束语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量，在混凝土制作和施工过程中应有针对性地采取预防措施，尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度。特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量，使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
参考文献
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