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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處不在，或呈線形分布或成網狀分布，或者有規律分布，或者無規則分布。從混凝土澆筑成型至構件的使用期，混凝土的裂縫幾乎伴隨其終生。就其產生的原因，無外乎以下幾點：溫度和濕度的變化；混凝土的脆性和不均勻性；結構不合理；堿骨料反應；模板變形；基礎不均勻沉降；拆模過早；結構性破壞；臨時放置位置不當（如箱梁、空心梁板的支座不在永久支座處）；施加預應力時混凝土強度不足。

　　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行分析探討。

1干縮裂縫產生的原因

　　混凝土初期硬化期間水泥放出大量的水化熱，內部溫度不斷上升，在混凝土表面形成拉應力，后期降溫過程中，由于受到其他混凝土構件的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。同時，氣溫（或者混凝土表面溫度）也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，便會出現裂縫。

　　絕大多數混凝土內部濕度變化很小，同時變化也很慢，但表面濕度變化較大而劇烈。這主要是因為養護不到位、時干時濕，表面干縮變形受到內部混凝土的約束，使表面混凝土受到拉力，導致表面出現裂縫。

　　眾所周知，混凝土是一種脆性的不均勻性的材料，抗拉強度只有抗壓強度的1／10左右。加之，原材料的不均勻性、集料級配的不合理性、水灰比的不穩定性。運輸和澆筑過程的離析現象，振搗過程中出現漏振或者過振的現象，形成一個一個層面，在同一個混凝土構件中，其抗拉強度也不均勻，存在很多抗拉能力很低、易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要由鋼筋承擔，混凝土只承受壓應力。如果在其邊緣部位出現拉應力，那么只能依靠混凝土自身來承擔。如果產生的拉應力大于混凝土的抗拉強度。便形成了裂縫。

2通過溫度的控制減少裂縫產生的措施

　　根據前面的分析，混凝土表面的裂縫是因溫度變化形成的拉應力引起的。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部的水化溫度和外環境的氣溫劇變兩方面考慮。具體辦法有：

　?。?）改善骨料級配。嚴禁使用單粒級配，采用2種甚至3種粒徑段的集料（碎石），進行科學合理的摻配。骨料級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，改善混凝土的不均勻性，提高混凝土的抗拉強度。

　?。?）嚴格控制混凝土的坍落度，通過減少用水量和水泥用量，來控制混凝土的溫度應力。

　?。?）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，條件實在不允許，可采用對模板降溫，給碎石降溫，減少混凝土澆筑層等辦法。

　?。?）確定合理的拆摸時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。

　?。?）施工中長期暴露的混凝土，在寒冷季節采取保溫措施。

　?。?）冬期施工時，如果采用蒸汽養護，需要注意3點，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護，嚴防常期暴露在高溫、干燥、風多的自然環境中，也要杜絕干濕循環，應當覆蓋灑水養護，使混凝土表面處于長期濕潤狀態。既降低混凝土環境溫度，又防止表面干縮出現裂縫。特別是混凝土早期的前7天，水化熱大，混凝土強度及彈性模量急劇變化。內部產生殘余應力，與溫度應力進行迭加，而混凝土本身抗拉抗裂性就差，這個時期則更低。因此養護不好更容易出現裂縫。

　?。?）合理進行分縫分塊。

　　（9）對于地下工程可采用早回填早覆蓋。

　?。?0）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小裂縫處理掉。

　?。?1）嚴格控制鋼筋的保護層，若鋼筋保護層不足，因收縮沿鋼筋位置出現裂縫。（12）混凝土拆模后應即時覆蓋，防止因風吹，減少混凝土表面的水分。

3減水劑的使用對減少混凝土表面裂縫的重要作用

　　（1）由于混凝土中存在大量的毛細孔道，水分蒸發后毛細管中產生毛細管張力，導致混凝土出現干縮變形。因此，摻合減水劑可以減少水分，從而減少毛細管張力，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度不變的情況下，可減少15％左右的水泥用量。

　　（4）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后形成的空穴，從而提高了水泥漿與骨料的黏結力，進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。

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