混凝土结构裂缝成因和控制措施探讨

　　摘要：对混凝土构件的裂缝进行了分类，分析了裂缝产生的原因，探讨了裂缝控制的各种方法。
　　关键词：混凝土裂缝，干缩，配合比
　　1前言
　　混凝土作为现代最主要的工程材料之一，已广泛应用于房建工程、桥梁工程、道路工程、水工结构及机场、矿井等方面。据资料介绍，当前国际上混凝土年产量约30亿m3，我国混凝土的总产量约占全世界的40％，年产量为l2亿m3左右。
　　混凝土结构产生裂缝是混凝土建筑物的主要病害之一，工程的破坏与倒塌大多是从裂缝的扩展开始的。混凝土结构裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等，影响结构物的承载能力与结构的耐久性。因此，对混凝土结构裂缝的成因进行分析，采取合理有效的防治措施，具有十分重要的意义。
　　2混凝土结构裂缝的基本成因
　　裂缝是固体材料中的某种不连续现象，混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥石、孔隙和水组成。混凝土在凝固过程中，粗骨料和水泥砂浆的收缩差和不均匀温湿度场产生的初始应力，造成水泥石本身或水泥石与骨料交接面上出现微裂缝。混凝土结硬后，在荷载或温度变化、混凝土干缩等情况，微裂缝开始扩展并相互逐渐贯通，使混凝土出现宏观裂缝。
　　2．1微裂缝
　　混凝土微裂缝主要有3种：
　　(1)粘着裂缝是指骨料与水泥石的粘接面上的裂缝，主要沿骨料周围出现；
　　(2)水泥石裂缝是指水泥浆中的裂缝，出现在骨料与骨料之间；
　　(3)骨料裂缝是指骨料本身的裂缝。在这3种裂缝中，前两者较多，骨料裂缝较少。近代混凝土亚微观的研究认为，微裂纹的扩展就是材料破损程度的标志，同时，微裂的存在也是材料本身固有的一种物理性质。
　　微观裂纹发展为宏观裂缝一般分作3个阶段：
　　（1）微观裂缝相对稳定器（）
　　（2）稳定裂缝发展期（<0.75~0.9）
　　（3）不稳定发展期（>0.75~0.9）
　　裂缝的形成首先是水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微裂缝；应力增大后这些微裂缝逐渐延伸和扩展，并连通成为宏观裂缝；砂浆的损伤不断积累，切断了和骨料的联系，混凝土的整体性遭受破坏而逐渐地失去承载能力。
　　2．2混凝土结构裂缝的分类
　　混凝土结构物在实际使用过程中承受两大类荷载，有各种外荷载(如静荷载、动荷载)和变形荷载(温度、收缩、不均匀沉陷等)。因此，按裂缝产生的原因混凝土结构裂缝一般分为两类：
　　(1)由外荷载直接应力和结构次应力引起的裂缝；
　　(2)结构由温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝。
　　根据调查资料表明，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形引起的约占80％，属于由荷载弓起的约占20％。
　　3混凝土裂缝的控制措施
　　3．1有关材料和配合比方面的措施
　　(1)水泥。宜用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，对大体积混凝土宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥。水泥温度≤6o℃。
　　(2)骨料。砂、石骨料应符合《普混凝土及用砂质量标准及检验方法》(普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》及其他国家现行有关标准的规定。优选洁净、级配良好的中砂和级配良好、孔隙率较小的粗骨料。骨料的含碱量、含泥量和硫酸盐含量不应超过标准规定，骨料宜堆放于棚内，防止太阳直晒或雨雪淋湿，以免影响混凝土拌和物温度或水胶比。
　　(3)矿物掺料。各种掺料均应符合有关技术要求。如粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的3O％，矿渣粉不宜超过水泥用量的5O％等。
　　(4)外加剂。选用外加剂前，先做水泥适应性及实际效果试验，并按(混凝土外加剂应用技术规范》的规定施工。
　　3．2有关施工方面的措施
　　首先制定施工组织设计、相关的技术方案和质量控制措施，进行技术交底；其次在各道工序各个环节配置具备相应技能的熟练人员，按计划进行施工。
　　(1)模板的安装及拆除。模板应具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工中产生的荷载。模板安装须紧密，不漏浆、不渗水，确保钢筋保护层厚度(配置垫块或定位器)。模板及其支架拆除时混凝土结构可能尚未形成设计要求的受力体系，必要时应加设临时支撑。
　　底模及支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求，否则过早拆除支撑底模板，使混凝土结构过早承受荷载，将导致混凝土在受拉区出现不能愈合的裂缝。
　　(2)混凝土的拌制。施工中，应尽量采用拌和站集中拌和，电子称严格控制配合比、水灰比，掌握拌和时间，拌制的混凝土应均匀，色泽一致，无离析、泌水现象。
　　(3)混凝土的运输。运输混凝土时，要保持混凝土拌和物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送容器应不漏浆，内壁光滑平整，具有防晒、防风、防雨雪的功能，快速运输，保证混凝土连续性。运至浇筑地点，有离析时，应进行二次搅拌，搅拌时间由试验室确定，严禁向混凝土中任意加水。由搅拌、运输到浇筑人模，当气温不高于25C时，持续时间不宜大于90㎜；当气温高于25C时，持续时间不宜大于60㎜；混凝土中掺外加剂时，持续时间由试验室确定。
　　(4)混凝土的浇筑。对现场浇筑的混凝土要进行监控，检查运抵现场的混凝土坍落度，不能满足要求时，由试验确定调整坍落度，严禁随意加水。浇筑时要保证钢筋、模板、定位筋、埋设物周围及模板内各角落振捣密实，不得漏浆，不能过振，更不能用振捣器拖赶混凝土。分层浇筑时，注意上下层混凝土一体化，在下一层混凝土浇筑前将上一层混凝土浇筑完毕，浇筑上层混凝土时，将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。由于混凝土的泌水，骨料下沉，易产生塑性收缩裂缝，此时应对混凝土表面进行压实抹光；如遇高温，太阳暴晒和大风天气，浇筑后立即用塑料膜覆盖，避免发生混凝土表面硬结。对大体积混凝土，应控制浇筑后的混凝土内外温度，不超过25℃滑模施工时，应保持模板平整光洁，严格控制混凝土的凝结时间与滑模速率匹配，防止滑模时产生拉裂、塌陷。施工缝处浇筑混凝土前，应将接茬处剔凿干净，浇水湿润，并在接茬处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂，保证施工缝处结合良好。
　　(5)混凝土养护。养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施及关键步骤，必须充分重视，并制定养护方案，派专人负责。混凝土浇筑完毕，在混凝土凝结后立即进行妥善保温、保湿养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及人为扰动。浇筑后采用覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿养护措施。普通混凝土的养护一般不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不得少于14d。
　　4结束语
　　一座混凝土建筑物从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运行管理等各个方面。设计疏漏、施低劣、监理不力均可能使混凝土结构现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保正结构安全耐用的前提和基础。在运行管理过程中，进一步加强巡查和管理。及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。

《混凝土结构裂缝成因和控制措施探讨》

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