建筑工程中混凝土结构裂缝的产生原因及控制措施
摘要:一直以来,混凝土裂缝是困扰建筑业多年的质量通病,如裂缝较多、较深,将直接影响结构安全。阐述了混凝土裂缝的类型,分析了裂缝形成的主要原因,在此上提出了预防措施。
关键词:混凝土; 裂缝; 成因分析; 质量控制
1 前言
在结构混凝土施工过程中，混凝土表面常会出现各种病害，其中混凝土裂缝是很普遍的结构性病害之一。它不仅影响结构的美观，也会降低结构混凝土的强度，影响结构的使用性能和使用寿命，给人们的生活、生产带来不便。因此，对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳及采取预防措施很有必要。
2 混凝土裂缝原因分析
2.1 混凝土的收缩变形。
温湿度变化当温度变化时，由于材料热胀冷缩，房屋各部分构件将产生各自不同的变形，引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致，屋面变形较大，当屋盖和墙体之间构造处理不当，会使墙体受拉，当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时，产生温差裂缝。普通混凝土在空气中硬结，湿度发生变化时，体积会有所收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。
2.2 施工方面的因素
2.2.1 施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多，主要有：
2.2.1.1 水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”，所以说只有把好材料的质量关，工程质量才会在根本上得到保证。
2.2.1.2 混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
2.2.1.3 水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
2.2.1.4 模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
2.3 混凝土本身的影响。
主要是水泥水化热过高,混凝土在浇筑振捣以后,水泥水化过程中产生一定的热量,水化热聚在结构内部不易散失,引起急剧升温,在建筑工程中一般为20―30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d―5d。随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时,开始出现温度裂缝。
2.4 环境气候的因素。
混凝土结构施工期间,外界气温的变化情况对防止混凝土开裂有重大影响。外界气温越高,混凝土的浇筑温度也越高。如果外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是在外界温度骤降时,会增加外层混凝土与内部混凝土的温差,这时对混凝土抗裂极为不利。
3 混凝土温度裂缝控制要点
重视材料的选用。
使用低热水泥如矿渣水泥和大坝水泥等,能明显降低混凝土的绝热温升,降低混凝土的最高温度。伴随减小混凝土内表温差,起到减小温度应力的作用。从而减少产生裂缝的充分条件。水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定,要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于25KJ/kg。为降低水化绝热温升、减小体积变形,混凝土一般不宜使用水化热高水泥,应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥:更不宜使用早强型水泥。因此,在满足混凝土设计要求的前提下,尽量采用低水化热水泥。其次是优化混凝土的配合比,以便在保证混凝土强度及流动度条件下,尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化。最后,掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的绝热温升,提高混凝土的抗裂能力。
4 施工阶段的裂缝控制措施
4.1 材料选择和混凝土配合比设计方面
4.1.1 根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强的水泥。
4.1.2 选用级配优良的砂、石原料，含泥量应符合规范要求。
4.1.3 积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
4.1.4 正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
4.1.5 模板构造要合理，以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝；模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂，合理掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护时机。
4.1.6 配合比设计应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。应严格按选定的配合比施工，配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀。
4.2 合理安排施工进度。对混凝土浇筑,应遵循“同时浇捣,分层堆累,一次到顶,循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中,又分几层,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在上层混凝土初凝之前,开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝上的初凝时间。层面应按施工缝处理:
4.2.1 消除浇筑表面的浮浆、软弱混凝上层及松动的石子,并均匀露出粗骨料;
4.2.2 在上层混凝土浇筑前,应用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,但不得有水;
4.2.3 对非泵送及低流动度混凝土,在浇筑上层混凝土时,应采取接浆措施。
4.3 混凝土的养护。
为了保证混凝土有适宜的硬化条件,混凝土终凝后,筏板边缘、剪力墙中间等不易被塑料薄膜完全覆盖部位,可采用浇水保湿。混凝土升温阶段如果因表面未能完全覆盖而出现局部干燥时,可浇热水(40―50℃)湿润表面,防止出现干燥裂缝。降温阶段可浇自来水养护,保温保湿养护时间为14天。施工前还应再准备好一层养护用塑料薄膜和一层再生棉毡,以便根据环境气温变化情况对保温保湿质量作以调整。如果养护阶段混凝土表面温度过低,导致温差过大,可在混凝土表面采取加热措施,如碘钨灯照射。浇筑后的一段时间内对混凝土内部及表面温度进行跟踪监测,并根据温度的变化情况及时采取适当的保温、保湿养护措施。
5 结语
随着我国经济的发展,工程规模的扩大,施工中混凝土出现逐步增多的趋势。混凝土刚度较大,但由于它往往属于地下隐蔽工程,裂缝的存在将严重影响其正常使用,本文对混凝土裂缝的控制问题进行了探讨,在工程实践中不断发现问题,总结经验,严格控制混凝土原材料选择、配合比设计、现场施工等各个环节,加强管理,尽量避免混凝土裂缝的出现,以保证混凝土工程的质量。
参考文献
［1］ 孙群伦;试析混凝土结构工程裂缝的控制与治理［J］;安徽建筑;2003年03期
［2］ 田晓朋.大体积混凝土裂缝产生原因及其预防控制措施科学之友,2008年7期.