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淺談混凝土表面干縮裂縫成因及防治辦法

0113建筑材料2021-07-18 12:02:37

混凝土表面裂縫幾乎無(wú)處不在，或呈線形分布或成網(wǎng)狀分布，或者有規(guī)律分布，或者無(wú)規(guī)則分布。從混凝土澆筑成型至構(gòu)件的使用期，混凝土的裂縫幾乎伴隨其終生。就其產(chǎn)生的原因，無(wú)外乎以下幾點(diǎn)：溫度和濕度的變化；混凝土的脆性和不均勻性；結(jié)構(gòu)不合理；堿骨料反應(yīng)；模板變形；基礎(chǔ)不均勻沉降；拆模過(guò)早；結(jié)構(gòu)性破壞；臨時(shí)放置位置不當(dāng)（如箱梁、空心梁板的支座不在永久支座處）；施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土強(qiáng)度不足。

　　限于篇幅等原因，本文僅從溫度和濕度變化引起的混凝土干縮裂縫進(jìn)行分析探討。

1干縮裂縫產(chǎn)生的原因

　　混凝土初期硬化期間水泥放出大量的水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面形成拉應(yīng)力，后期降溫過(guò)程中，由于受到其他混凝土構(gòu)件的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時(shí)，氣溫（或者混凝土表面溫度）也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫。

　　絕大多數(shù)混凝土內(nèi)部濕度變化很小，同時(shí)變化也很慢，但表面濕度變化較大而劇烈。這主要是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不到位、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，使表面混凝土受到拉力，導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。

　　眾所周知，混凝土是一種脆性的不均勻性的材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1／10左右。加之，原材料的不均勻性、集料級(jí)配的不合理性、水灰比的不穩(wěn)定性。運(yùn)輸和澆筑過(guò)程的離析現(xiàn)象，振搗過(guò)程中出現(xiàn)漏振或者過(guò)振的現(xiàn)象，形成一個(gè)一個(gè)層面，在同一個(gè)混凝土構(gòu)件中，其抗拉強(qiáng)度也不均勻，存在很多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān)，混凝土只承受壓應(yīng)力。如果在其邊緣部位出現(xiàn)拉應(yīng)力，那么只能依靠混凝土自身來(lái)承擔(dān)。如果產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度。便形成了裂縫。

2通過(guò)溫度的控制減少裂縫產(chǎn)生的措施

　　根據(jù)前面的分析，混凝土表面的裂縫是因溫度變化形成的拉應(yīng)力引起的。那么就從控制溫度和改善約束條件兩方面著手解決。而溫度的控制我們又從減少混凝土內(nèi)部的水化溫度和外環(huán)境的氣溫劇變兩方面考慮。具體辦法有：

　　（1）改善骨料級(jí)配。嚴(yán)禁使用單粒級(jí)配，采用2種甚至3種粒徑段的集料（碎石），進(jìn)行科學(xué)合理的摻配。骨料級(jí)配合理可減少水泥用量，而減少水泥用量便可以減少水泥的水化熱。同時(shí)，改善混凝土的不均勻性，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

　?。?）嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，通過(guò)減少用水量和水泥用量，來(lái)控制混凝土的溫度應(yīng)力。

　?。?）避開高溫澆筑混凝土，如果氣溫高于30℃盡量不要澆筑混凝土，條件實(shí)在不允許，可采用對(duì)模板降溫，給碎石降溫，減少混凝土澆筑層等辦法。

　?。?）確定合理的拆摸時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

　　（5）施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

　?。?）冬期施工時(shí)，如果采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，需要注意3點(diǎn)，慢升溫，慢降溫，避高溫，以免混凝土表面形成急劇的溫度梯度。

　?。?）拆模后，混凝土一定要做好保溫養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)防常期暴露在高溫、干燥、風(fēng)多的自然環(huán)境中，也要杜絕干濕循環(huán)，應(yīng)當(dāng)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面處于長(zhǎng)期濕潤(rùn)狀態(tài)。既降低混凝土環(huán)境溫度，又防止表面干縮出現(xiàn)裂縫。特別是混凝土早期的前7天，水化熱大，混凝土強(qiáng)度及彈性模量急劇變化。內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，與溫度應(yīng)力進(jìn)行迭加，而混凝土本身抗拉抗裂性就差，這個(gè)時(shí)期則更低。因此養(yǎng)護(hù)不好更容易出現(xiàn)裂縫。

　　（8）合理進(jìn)行分縫分塊。

　　（9）對(duì)于地下工程可采用早回填早覆蓋。

　　（10）在混凝土終凝前用木抹子壓抹一次，混凝土表面形成微膜并把細(xì)小裂縫處理掉。

　　（11）嚴(yán)格控制鋼筋的保護(hù)層，若鋼筋保護(hù)層不足，因收縮沿鋼筋位置出現(xiàn)裂縫。（12）混凝土拆模后應(yīng)即時(shí)覆蓋，防止因風(fēng)吹，減少混凝土表面的水分。

3減水劑的使用對(duì)減少混凝土表面裂縫的重要作用

　?。?）由于混凝土中存在大量的毛細(xì)孔道，水分蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)干縮變形。因此，摻合減水劑可以減少水分，從而減少毛細(xì)管張力，起到減少于縮變形的可能性。

　?。?）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水劑可使混凝土用水量減少25％左右。

　?。?）水泥用量也是混凝土收縮率的重要影響因素，摻加減水劑的混凝土在保持強(qiáng)度不變的情況下，可減少15％左右的水泥用量。

　?。?）摻加減水劑還可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土的泌水，從而減少混凝土的沉縮變形。

　　（5）由于減少了用水量，因此減少了水分蒸發(fā)后形成的空穴，從而提高了水泥漿與骨料的黏結(jié)力，進(jìn)而提高混凝土的抗裂性能，減少裂縫。

　?。?）摻加減水劑可使混凝土的密實(shí)性提高，從而有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

　?。?）減水劑一般對(duì)混凝土有緩凝作用。但時(shí)間恰當(dāng)，因此在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝造成塑性收縮增加。

　?。?）減水劑可以改善混凝土的和易性，表面容易抹平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，從而減少干縮。

4結(jié)束語(yǔ)

　　混凝土因干縮、溫度造成的裂縫很復(fù)雜，但預(yù)防和改善措施卻是清晰的。通過(guò)實(shí)踐也是行之有效的。本人通過(guò)多年的實(shí)踐應(yīng)用，效果比較明顯。試從內(nèi)部機(jī)理，站在力學(xué)的角度對(duì)混凝土的干縮裂縫進(jìn)行膚淺的探索，旨在預(yù)防和減少混凝土表面的裂縫。

混凝土裂縫表面

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