混凝土变形裂缝成因和防治措施探讨

闵凌娟

摘要：本文分析了混凝土变形裂缝的成因，提出了防治措施，供大家参考。
关键词：混凝土  变形裂缝  水化热  防治
1前言
   混凝土裂缝是长期困扰建筑工程的难题，尽管在施工中采取各种措施，裂缝仍然存在。混凝土裂缝主要分为三类：一类是由荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝，一类是由变形(包括温度、湿度变形，不均匀沉降、化学反应等)引起的裂缝，另一类是因施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输吊装车)引起的裂缝。这里仅就混凝土变形裂缝的成因和处理措施做一些探讨。
2混凝土变形裂缝产生的原因
2.1 湿度的变化
    混凝土由于温度变化发生体积变形，膨胀或收缩这是材料固有的物理特性。当这种体积变化受到约束时就会产生内应力，当由此产生的混凝土内部的拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，混凝土便产生温度裂缝。例如大体积混凝土浇筑后，混凝土在硬化期问水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面与内部温差很大，如果其内部温度与表面温度超过25℃时，混凝土表面就会引起拉应力，当这种拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会产生裂缝；就是在后期混凝土降温过程中，如果其降温速率过快，当超过规范规定的1．5℃／d时，由于受到基础、内部、钢筋、混凝土本身的约束，又会在混凝土内部出现拉应力，混凝土表面温度降低的同时表面还会引起很大的拉应力。这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，还会出现裂缝。
2.2 收缩裂缝
    混凝土的收缩分为自生收缩、塑性收缩、碳化收缩、干缩。
自生收缩也称硬化收缩，这是混凝土凝结硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学反应的结果．这种收缩与外界温度变化是没有关系的。自生收缩可能是正的变形，也可能是负的（膨胀)。例如普通硅酸盐水泥及大坝水泥混凝土的自生收缩是正的，即是缩小变形，而矿渣水泥的混凝土的自生收缩是负的，即为膨胀变形。
    塑性收缩，混凝土浇筑后还处于塑性状态时，水泥水化反应激烈，混凝土内水份急剧蒸发现象，引起失水收缩，是在初凝过程中发生的收缩。塑性收缩的量级很大，可达1％左右，所以在浇筑大体积混凝土后4～15h内，在混凝土表面特别是在养护不良的部位出现龟裂，裂缝无规则，既宽(1 mm2mm)有密(5 mm10mm)，属表面裂缝。
    碳化收缩，即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。由于各种水化物不同的碱度，结晶水及水分子数量不等，碳化收缩量也不大相同。碳化作用只有在适中的温度，约50％左右才发生。碳化速度随二氧化碳浓度的增加而加快．碳化收缩与干燥收缩共同作用导致表面开裂和面层碳化。干湿交替作用使混凝土收缩更加显著。
干缩(失水收缩)，一般多在混凝土硬化过程中，由于混凝土失水干燥，引起体积收缩变形，这种体积变形受到约束时，就可能产生干缩裂缝。
2.3 混凝±水灰比、塌落度过大。或使用过量粉砂
混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此，水、水泥、外掺混合材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送砼为了满足坍落度大、流动性好的泵送条件，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时，砼脱水干缩时，就会产生表面裂缝。
3控制措施
3．1 温度裂缝的控制措施
混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。因此控制大体积混凝土温度裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温差。
(1)宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸水泥，充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。大量试验研究和实践表明，每m 混凝土的水泥用量增减lOkg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低l℃。
    (2)掺加粉煤灰和外加剂。在满足强度等设计指标要求的情况下，掺加原状或磨细粉煤灰，可以降低混凝土中水化热，减少绝热条件下的温升，提高混凝土的后期强度及抗裂能力，效果非常显著。试验表明：掺加20％粉煤灰的水泥混凝土，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80％。外加剂由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，从而减少温度裂缝发生的可能性。
(3)控制混凝土出机温度和浇筑温度。最有效的办法是降低石子温度，混凝土中石子比热最小，但每m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。
3．2 沉陷(塑性)收缩裂缝的控制措施
(1)要严格控制混凝土单位用水量在170kg／m3以下，水灰比在0．6以下，在满足浇筑要求时，尽可减少坍落度。
(2)混凝土搅拌时间适当，过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。
(3)混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
(4)在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
(5)遵循“精料供应”的原则，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入有害膨胀物引起混凝土的崩裂。
3．3 干缩裂缝的控制措施
    (1)从减少收缩的角度出发，宜采用中低水泥和粉煤灰水泥。不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。
(2)严格控制单方混凝土用水量。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比，成直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。
(3)合理使用“双掺”技术。为降低用水量，掺加适当数量干燥收缩小、减水率高、分散性好的外加剂是非常必要的。矿渣、硅藻土、火山灰等粉状掺合料，一般都会增大混凝土的干燥收缩。但是质量良好，含有大量球状颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小，需水量少，却能降低混凝土的干燥收缩值。
(4)掺加膨胀剂补偿收缩。在地下室和防水工程中，掺加适量的膨胀剂可以起到收缩补偿作用，有利于防止裂缝。但一定要严格控制掺量保证混凝土有足够的强度，否则混凝土会肿胀和开裂。
    (5)养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。必须在混凝土终凝之前进行早期保温、保湿养护。
4结束语
    以上是对混凝土在施工中的裂缝进行了理论和实践上的初步探讨，学术界近几年对混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但是对于具体的预防和措施意见是一致的，同时在实践中的应用效果也比较显著。我相信只要我们施工时精心组织、严密施工、勤观察、多动脑，总结经验结合预防处理措施，混凝土变形裂缝会得到有效控制。