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浅谈混凝土表面干缩裂缝成因及防治办法

0113建筑材料2021-07-18 12:02:37

混凝土表面裂缝几乎无处不在，或呈线形分布或成网状分布，或者有规律分布，或者无规则分布。从混凝土浇筑成型至构件的使用期，混凝土的裂缝几乎伴随其终生。就其产生的原因，无外乎以下几点：温度和湿度的变化；混凝土的脆性和不均匀性；结构不合理；碱骨料反应；模板变形；基础不均匀沉降；拆模过早；结构性破坏；临时放置位置不当（如箱梁、空心梁板的支座不在永久支座处）；施加预应力时混凝土强度不足。

　　限于篇幅等原因，本文仅从温度和湿度变化引起的混凝土干缩裂缝进行分析探讨。

1干缩裂缝产生的原因

　　混凝土初期硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面形成拉应力，后期降温过程中，由于受到其他混凝土构件的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。同时，气温（或者混凝土表面温度）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，便会出现裂缝。

　　绝大多数混凝土内部湿度变化很小，同时变化也很慢，但表面湿度变化较大而剧烈。这主要是因为养护不到位、时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土的约束，使表面混凝土受到拉力，导致表面出现裂缝。

　　众所周知，混凝土是一种脆性的不均匀性的材料，抗拉强度只有抗压强度的1／10左右。加之，原材料的不均匀性、集料级配的不合理性、水灰比的不稳定性。运输和浇筑过程的离析现象，振捣过程中出现漏振或者过振的现象，形成一个一个层面，在同一个混凝土构件中，其抗拉强度也不均匀，存在很多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要由钢筋承担，混凝土只承受压应力。如果在其边缘部位出现拉应力，那么只能依靠混凝土自身来承担。如果产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度。便形成了裂缝。

2通过温度的控制减少裂缝产生的措施

　　根据前面的分析，混凝土表面的裂缝是因温度变化形成的拉应力引起的。那么就从控制温度和改善约束条件两方面着手解决。而温度的控制我们又从减少混凝土内部的水化温度和外环境的气温剧变两方面考虑。具体办法有：

　　（1）改善骨料级配。严禁使用单粒级配，采用2种甚至3种粒径段的集料（碎石），进行科学合理的掺配。骨料级配合理可减少水泥用量，而减少水泥用量便可以减少水泥的水化热。同时，改善混凝土的不均匀性，提高混凝土的抗拉强度。

　　（2）严格控制混凝土的坍落度，通过减少用水量和水泥用量，来控制混凝土的温度应力。

　　（3）避开高温浇筑混凝土，如果气温高于30℃尽量不要浇筑混凝土，条件实在不允许，可采用对模板降温，给碎石降温，减少混凝土浇筑层等办法。

　　（4）确定合理的拆摸时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。

　　（5）施工中长期暴露的混凝土，在寒冷季节采取保温措施。

　　（6）冬期施工时，如果采用蒸汽养护，需要注意3点，慢升温，慢降温，避高温，以免混凝土表面形成急剧的温度梯度。

　　（7）拆模后，混凝土一定要做好保温养护，严防常期暴露在高温、干燥、风多的自然环境中，也要杜绝干湿循环，应当覆盖洒水养护，使混凝土表面处于长期湿润状态。既降低混凝土环境温度，又防止表面干缩出现裂缝。特别是混凝土早期的前7天，水化热大，混凝土强度及弹性模量急剧变化。内部产生残余应力，与温度应力进行迭加，而混凝土本身抗拉抗裂性就差，这个时期则更低。因此养护不好更容易出现裂缝。

　　（8）合理进行分缝分块。

　　（9）对于地下工程可采用早回填早覆盖。

　　（10）在混凝土终凝前用木抹子压抹一次，混凝土表面形成微膜并把细小裂缝处理掉。

　　（11）严格控制钢筋的保护层，若钢筋保护层不足，因收缩沿钢筋位置出现裂缝。（12）混凝土拆模后应即时覆盖，防止因风吹，减少混凝土表面的水分。

3减水剂的使用对减少混凝土表面裂缝的重要作用

　　（1）由于混凝土中存在大量的毛细孔道，水分蒸发后毛细管中产生毛细管张力，导致混凝土出现干缩变形。因此，掺合减水剂可以减少水分，从而减少毛细管张力，起到减少于缩变形的可能性。

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

　　（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要影响因素，掺加减水剂的混凝土在保持强度不变的情况下，可减少15％左右的水泥用量。

　　（4）掺加减水剂还可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土的泌水，从而减少混凝土的沉缩变形。

　　（5）由于减少了用水量，因此减少了水分蒸发后形成的空穴，从而提高了水泥浆与骨料的黏结力，进而提高混凝土的抗裂性能，减少裂缝。

　　（6）掺加减水剂可使混凝土的密实性提高，从而有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。

　　（7）减水剂一般对混凝土有缓凝作用。但时间恰当，因此在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝造成塑性收缩增加。