浅谈混凝土裂缝与施工质量

　　摘要：在水利工程的施工过程中，混凝土常常出现温度裂缝，它对结构物的危害很大，直接影响到结构的整体性和耐久性。对于混凝土温度裂缝产生的原因、如何做好混凝土温度的控制和裂缝的预防措施，达到保证混凝土施工质量的目的等进行阐述。
　　关键词：混凝土，温度应力，裂缝，施工质量，控制
　　
　　混凝土在现代工程建设中占有重要地位，混凝土质量的好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响，因此在施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。我们常遇到的混凝土裂缝，主要是对混凝土温度应力的变化注意不够而造成的。
　　在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。对于如何在施工过程中控制混凝土温度，做好混凝土裂缝的预防措施，达到保证混凝土施工质量的目的，越来越倍受大家的关注，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因、温度的控制和防止裂缝的措施做一探讨。
　　1、裂缝的成因
　　混凝土裂缝产生的原因有很多种，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。建筑物的构件形式、使用材料、施工条件如有不同，裂缝的主要成因也有差别。本文所探讨的混凝土裂缝主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），混凝土配合比不达标，模板变形，基础不均匀沉降等原因而引起。
　　混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，可使混凝土表面出现较大的拉应力，从而引起表面开裂，直接影响结构物的耐久性。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝表面的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当在某一瞬间由混凝土收缩产生的拉应力大于同期混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。混凝土浇筑后置于未饱和空气中，表面水份散失很快，内外湿度梯度产生很大的毛细管压力，从而引的体积缩小变形，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
　　2、温度应力的分析
　　根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段。（1）早期：从浇筑混凝土开始到水泥放热基本结束。这个阶段水泥放出大量的水化热，引起混凝上弹性模量的急剧变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。（2）中期：自水泥放热基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期内，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
　　根据温度应力引起的原因可分为两类：（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，水库大坝防渗墙，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
　　3、温度的控制和防止裂缝的措施
　　为了防止混凝土裂缝，减轻温度应力，我们从以下预防措施着手：一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。十一是预留温度收缩缝。十二是减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
　　混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。
　　4、混凝土的质量控制
　　混凝土质量主要从以下几个方面着手：
　　（1）正确按设计配合比施工。首先用重量比方法测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应及时更改配合比。
　　（2）加强原材料管理，严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。
　　(4)质检人员对混凝土强度的测定，一般以28天强度为准，为施工简便和质量保证，一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。
　　（4）改善施工条件，控制混凝土浇筑质量。加强振捣可进一步提高混凝土的密实性，经测试混凝土试块3d抗压强度可达到80%以上；根据不同拌合机的使用性能，规定拌合时间；混凝土浇筑后，及时加以覆盖进行保温、保湿；采用保水性能较好的麻袋代替无纺布，增派人力加强养护；改进阴榫模板角度，缓解由于干缩而引起的应力集中。
　　5、小结
　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，我们应根据裂缝的性质和具体情况认真研究、区别对待、采用合理的方法及时处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件的安全使用和稳定工作。

《浅谈混凝土裂缝与施工质量》

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