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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(wǎng)狀分布，或者有規(guī)律分布，或者無規(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(jié)構(gòu)不合理；堿骨料反應；模板變形；基礎不均勻沉降；拆模過早；結(jié)構(gòu)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(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力，后期降溫過程中，由于受到其他混凝土構(gòu)件的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)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(xiàn)裂縫。

　　絕大多數(shù)混凝土內(nèi)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(yǎng)護不到位、時干時濕，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(wěn)定性。運輸和澆筑過程的離析現(xiàn)象，振搗過程中出現(xiàn)漏振或者過振的現(xiàn)象，形成一個一個層面，在同一個混凝土構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)拉應力，那么只能依靠混凝土自身來承擔。如果產(chǎn)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(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。

　　（3）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(fā)生急劇的溫度梯度。

　　（5）施工中長期暴露的混凝土，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

　?。?）冬期施工時，如果采用蒸汽養(yǎng)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(yǎng)護，嚴防常期暴露在高溫、干燥、風多的自然環(huán)境中，也要杜絕干濕循環(huán)，應當覆蓋灑水養(yǎng)護，使混凝土表面處于長期濕潤狀態(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，混凝土強度及彈性模量急劇變化。內(nèi)部產(chǎn)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(yǎng)護不好更容易出現(xiàn)裂縫。

　?。?）合理進行分縫分塊。

　?。?）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。

　　（11）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(xiàn)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

　?。?）由于混凝土中存在大量的毛細孔道，水分蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力，導致混凝土出現(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。

　?。?）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。

　?。?）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

　　混凝土因干縮、溫度造成的裂縫很復雜，但預防和改善措施卻是清晰的。通過實踐也是行之有效的。本人通過多年的實踐應用，效果比較明顯。試從內(nèi)部機理，站在力學的角度對混凝土的干縮裂縫進行膚淺的探索，旨在預防和減少混凝土表面的裂縫。

混凝土裂縫表面

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