论文部分内容阅读
[摘 要]本文阐述了混凝土裂缝产生的原因及预防裂缝的措施。
[关键词]裂缝 混凝土 配合比 施工控制
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0152-02
混凝土随着材料科学的不断发展，以及越来越广泛的用途，在现代化建设中占有重要地位。而提高工程质量已成为工程建设的首要任务和长远目标。当前工程建设的质量形式还不容乐观，影响工程建设的质量通病任然突出。
在工程建设中混凝土裂缝是最普遍的现象之一，尽管我们在施工中采取各种控制措施，小心谨慎，但裂缝仍时常出现，它是不是一种质量缺陷？对结构安全有无影响？施工中如何避免？这个问题涉及到混凝土的设计、材料施工管理等多个环节。本文将主要从这几个方面对施工中混凝土裂缝的成因和预防处理措施做一探讨。
1 裂缝的原因
混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥、石及存留其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在骨料、水泥、石黏结面或水泥、石本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，一般称为微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，且不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相串通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝（宽约0.03—0.05mm），称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。因此混凝土的裂缝，实际是微裂的扩展。一般工业与民用建筑中，宽度≤0.05mm的裂缝对使用无多大危害。由于微裂在混凝土中是不可避免的，因此，混凝土结构设计规范对有些结构按其所处条件的不同，允许存在一定宽度的裂缝。但施工中仍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，特别是避免出现有害裂缝，以确保工程质量。裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
1.1 砼的收缩
收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中，梁、板、柱等小块体构件，预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。
1.2 混凝土材料及配合比
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%，混凝土与钢筋的粘结力降低10%。当混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，亦严重增加混凝土收缩。
1.3 施工及现场养护原因
现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。现场预应力张拉不当（超张、偏心），引起混凝土张拉裂缝。这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。
1.4 使用原因（外界因素）
构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。使用荷载超负。野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝
2 严格控制混凝土配合比设计，预防砼裂缝
2.1 混凝土配合比设计就是解决组成混凝土的四种材料用量的3个比例，即水灰比、砂率、胶骨比。而混凝土配合比设计即要保证混凝土硬化后的强度和所要求的其它性能和耐久性，又要满足施工工艺易于操作而又不遗留隐患的工作性。这就要求选用合适的材料和计算各种材料用量，并严格按设计结果进行试配调整。
2.2 在配合比设计、调整及施工控制中应注意以下问题：
⑴配合比设计时应避免纯粹是为了达到设计强度，按规范要求或以往经验进行一组配合比设计，试配后强度达到要求就算完成了；若达不到要求，唯一的办法就是增加水泥用量，而不从材料调配、混凝土工作质量等方面综合考虑。而水泥用量过多往往导致混凝土收缩裂缝的产生。
⑵准确测量生产现场的沙、石的实际含水量，严格控制沙率，避免用目测法来估计沙、石的实际含水量，及时调整混凝土配合比，以避免混凝土因塑性收缩而产生裂缝。
⑶严格控制混凝土配合比中的水灰比。避免由于混凝土水灰比及坍落度过大而引起的混凝土脱水收缩产生表面裂缝。
⑷严格控制粗、细骨料的级配，使之科学合理，有效避免混凝土干缩裂缝。
3 正确选择混凝土组成材料，有效预防裂缝
3.1 根据混凝土工程特点，结构要求和所处环境、温度及施工条件来考虑所要采用的水泥品种及石子粒径的大小等参数，以确保混凝土的质量，防止裂缝。
3.2 提高骨料质量、骨料级配科学合理，适当降低沙率，有利于减小混凝土的收缩。 3.3 混凝土中的用水，不能含有能影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，一般尽量使用饮用水以保证混凝土的质量。
3.4 禁止使用细砂。
3.5 混凝土应选用减水率高，分散性好，并对混凝土收缩影响较小的外加剂，这也是减少开裂的措施之一。
4 严格的施工管理，有效预防混凝土裂缝
4.1 严格控制混凝土施工配合比，根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的沙、石，减小孔隙率及沙率能减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
4.2 把好材料进场关。对进场的水泥要进行强度、安定性试验，合格后方可使用。粗细骨料的含泥量及石子粒径均严格控制。沙子宜选用中粗沙。
4.3 加强对施工过程的控制，混凝土拌制时应对原材料盘盘过称，粗细骨料、水泥、混合材料允许偏差应控制在2%以内，浇捣前应对拌好的混凝土进行坍落度检测，每工作班不少于3次。
4.4 混凝土施工避免过分振捣，模板基层过于干燥。混凝土过分振捣后粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂。模板基层在浇筑混凝土之前洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。
4.5 混凝土浇捣后表面刮抹应限制到最小程度，并正确进行养护。过度的抹平压光会使混凝土细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙和空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土表面龟裂，而养护不当也是造成混凝土裂缝的主要原因，最易产生温差裂缝。
4.6 严格按施工程序施工，不盲目赶工，杜绝过早上砖、上荷载和过早拆模以防止裂缝。
4.7施工后浇带及施工缝接槎时，应制定施工方案，杜绝在施工处出现混凝土不密实，不按图纸要求施工而产生裂缝。
4.8 加强混凝土浇捣后的养护工作。混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节，忽视对混凝土的养护既会降低混凝土的强度，又易使其在硬化过程中失水，得不到及时补偿而产生裂缝，正确养护即可减少温度产生的裂缝，也可降低由于混凝土收缩而产生的约束力，有效控制裂缝。
4.9 在混凝土工程中，模板应支撑牢固，保证整个支撑系统有足够强度和刚度，拆模时间不能过早，应按规定执行，避免变形产生裂缝。
5 总结
以上对混凝土裂缝的产生和预防进行了理论和实践的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察，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。
参考文献
[1] 王铁梦-工程结构裂缝控制-北京：中国建筑工业出版社-1998.
[2] 韩素芳主编-混凝土工程病害与修补加固-北京：科学出版社-1996.
[3] 孙进祥主编-建筑物裂缝-上海：同济大学出版社-2001.
[关键词]裂缝 混凝土 配合比 施工控制
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0152-02
混凝土随着材料科学的不断发展，以及越来越广泛的用途，在现代化建设中占有重要地位。而提高工程质量已成为工程建设的首要任务和长远目标。当前工程建设的质量形式还不容乐观，影响工程建设的质量通病任然突出。
在工程建设中混凝土裂缝是最普遍的现象之一，尽管我们在施工中采取各种控制措施，小心谨慎，但裂缝仍时常出现，它是不是一种质量缺陷？对结构安全有无影响？施工中如何避免？这个问题涉及到混凝土的设计、材料施工管理等多个环节。本文将主要从这几个方面对施工中混凝土裂缝的成因和预防处理措施做一探讨。
1 裂缝的原因
混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥、石及存留其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在骨料、水泥、石黏结面或水泥、石本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，一般称为微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，且不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相串通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝（宽约0.03—0.05mm），称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。因此混凝土的裂缝，实际是微裂的扩展。一般工业与民用建筑中，宽度≤0.05mm的裂缝对使用无多大危害。由于微裂在混凝土中是不可避免的，因此，混凝土结构设计规范对有些结构按其所处条件的不同，允许存在一定宽度的裂缝。但施工中仍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，特别是避免出现有害裂缝，以确保工程质量。裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
1.1 砼的收缩
收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中，梁、板、柱等小块体构件，预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。
1.2 混凝土材料及配合比
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%，混凝土与钢筋的粘结力降低10%。当混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，亦严重增加混凝土收缩。
1.3 施工及现场养护原因
现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。现场预应力张拉不当（超张、偏心），引起混凝土张拉裂缝。这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。
1.4 使用原因（外界因素）
构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。使用荷载超负。野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝
2 严格控制混凝土配合比设计，预防砼裂缝
2.1 混凝土配合比设计就是解决组成混凝土的四种材料用量的3个比例，即水灰比、砂率、胶骨比。而混凝土配合比设计即要保证混凝土硬化后的强度和所要求的其它性能和耐久性，又要满足施工工艺易于操作而又不遗留隐患的工作性。这就要求选用合适的材料和计算各种材料用量，并严格按设计结果进行试配调整。
2.2 在配合比设计、调整及施工控制中应注意以下问题：
⑴配合比设计时应避免纯粹是为了达到设计强度，按规范要求或以往经验进行一组配合比设计，试配后强度达到要求就算完成了；若达不到要求，唯一的办法就是增加水泥用量，而不从材料调配、混凝土工作质量等方面综合考虑。而水泥用量过多往往导致混凝土收缩裂缝的产生。
⑵准确测量生产现场的沙、石的实际含水量，严格控制沙率，避免用目测法来估计沙、石的实际含水量，及时调整混凝土配合比，以避免混凝土因塑性收缩而产生裂缝。
⑶严格控制混凝土配合比中的水灰比。避免由于混凝土水灰比及坍落度过大而引起的混凝土脱水收缩产生表面裂缝。
⑷严格控制粗、细骨料的级配，使之科学合理，有效避免混凝土干缩裂缝。
3 正确选择混凝土组成材料，有效预防裂缝
3.1 根据混凝土工程特点，结构要求和所处环境、温度及施工条件来考虑所要采用的水泥品种及石子粒径的大小等参数，以确保混凝土的质量，防止裂缝。
3.2 提高骨料质量、骨料级配科学合理，适当降低沙率，有利于减小混凝土的收缩。 3.3 混凝土中的用水，不能含有能影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，一般尽量使用饮用水以保证混凝土的质量。
3.4 禁止使用细砂。
3.5 混凝土应选用减水率高，分散性好，并对混凝土收缩影响较小的外加剂，这也是减少开裂的措施之一。
4 严格的施工管理，有效预防混凝土裂缝
4.1 严格控制混凝土施工配合比，根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的沙、石，减小孔隙率及沙率能减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
4.2 把好材料进场关。对进场的水泥要进行强度、安定性试验，合格后方可使用。粗细骨料的含泥量及石子粒径均严格控制。沙子宜选用中粗沙。
4.3 加强对施工过程的控制，混凝土拌制时应对原材料盘盘过称，粗细骨料、水泥、混合材料允许偏差应控制在2%以内，浇捣前应对拌好的混凝土进行坍落度检测，每工作班不少于3次。
4.4 混凝土施工避免过分振捣，模板基层过于干燥。混凝土过分振捣后粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂。模板基层在浇筑混凝土之前洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。
4.5 混凝土浇捣后表面刮抹应限制到最小程度，并正确进行养护。过度的抹平压光会使混凝土细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙和空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土表面龟裂，而养护不当也是造成混凝土裂缝的主要原因，最易产生温差裂缝。
4.6 严格按施工程序施工，不盲目赶工，杜绝过早上砖、上荷载和过早拆模以防止裂缝。
4.7施工后浇带及施工缝接槎时，应制定施工方案，杜绝在施工处出现混凝土不密实，不按图纸要求施工而产生裂缝。
4.8 加强混凝土浇捣后的养护工作。混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节，忽视对混凝土的养护既会降低混凝土的强度，又易使其在硬化过程中失水，得不到及时补偿而产生裂缝，正确养护即可减少温度产生的裂缝，也可降低由于混凝土收缩而产生的约束力，有效控制裂缝。
4.9 在混凝土工程中，模板应支撑牢固，保证整个支撑系统有足够强度和刚度，拆模时间不能过早，应按规定执行，避免变形产生裂缝。
5 总结
以上对混凝土裂缝的产生和预防进行了理论和实践的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察，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。
参考文献
[1] 王铁梦-工程结构裂缝控制-北京：中国建筑工业出版社-1998.
[2] 韩素芳主编-混凝土工程病害与修补加固-北京：科学出版社-1996.
[3] 孙进祥主编-建筑物裂缝-上海：同济大学出版社-2001.