再議混凝土早期裂縫的成因及控制措施

甘肅省天水師范學院 魏曉紅

再議混凝土早期裂縫的成因及控制措施

甘肅省天水師范學院 魏曉紅

混凝土是當今最大宗的土木工程材料之一，被廣泛應用于土木工程的各項建設項目之中。由于混凝土強度越高，混凝土就越干硬，就越不易填充模板，也就越容易產生早期裂縫。近年來，筆者在工程實踐中發(fā)現(xiàn)，使用高性能混凝土后，盡管混凝土結構早期裂縫的現(xiàn)象有所改善，但未到使用年限就遭到破壞的混凝土結構還時有出現(xiàn)。本文，筆者再次將混凝土的耐久性提出來加以研究討論，以期能為控制混凝土早期裂縫的形成尋求措施，提高混凝土結構的使用壽命。

一、早期裂縫產生的原因

混凝土早期裂縫，是指混凝土在受力之前就已有的裂縫，是混凝土在硬化過程中就有的裂縫。這是因為混凝土中的水泥石和骨料會在溫度變化的條件下產生不均勻的體積變化，而它們又黏結在一起不能自由變形，于是形成相互之間的約束應力，一旦此約束應力大于水泥石和骨料間的黏結強度以及水泥石自身的抗拉強度，就會產生裂縫。

1.化學收縮。在硬化過程中，由于水泥水化產物的體積小于反應物（水和水泥）的體積而引起混凝土產生的收縮，稱為化學收縮。其收縮量隨混凝土齡期的延長而增加，大致與時間的對數(shù)成正比，一般在混凝土成型后40d內收縮量增加較快，以后逐漸穩(wěn)定。這種收縮不可恢復，化學收縮值很小，對混凝土結構本身沒有破壞作用，但在混凝土內部可能產生微細裂縫。

2.溫度應力。在混凝土硬化初期，由于水泥水化放出較多的熱量，混凝土又是熱的不良導體，散熱速度慢，聚集在混凝土內部的熱量使溫度升高，造成內部膨脹和外部收縮互相制約，混凝土表面將產生很大的拉應力，嚴重時使混凝土開裂，產生裂縫。

3.干燥收縮。混凝土處于干燥環(huán)境時，首先發(fā)生毛細管的游離水蒸發(fā)，使毛細管內形成負壓。隨著空氣濕度的降低，負壓隨之增加，產生收縮力，導致混凝土整體收縮。當毛細管內水蒸發(fā)完后，若繼續(xù)干燥，還會使吸附在膠體顆粒上的水蒸發(fā)。由于分子引力的作用，粒子間距離小，引起膠體收縮，這種收縮稱為干燥收縮。

4.塑性收縮?；炷脸尚秃笊形茨Y硬化時屬于塑性階段，在此階段往往會由于表面失水而產生收縮，這種收縮稱為塑性收縮。新拌混凝土若表面失水速率超過內部水分向表面遷移的速率時，會使毛細管內部產生負壓，因而使?jié){體中固體粒子間產生一定的引力，這便產生了塑性收縮。如果引力不均勻作用于混凝土表面，則表面將產生裂紋。

5.其他原因。

（1）設計不當產生的裂縫。為追求建筑物的外觀樣式，一些建筑物表面設計過多陰陽角，陰角應力集中導致出現(xiàn)裂縫。一些超長建筑物，也易出現(xiàn)伸縮裂縫。

（2）施工方法不規(guī)范。例如，混凝土澆筑間歇過長，超過了規(guī)范規(guī)定，致使新舊混凝土間出現(xiàn)施工縫，施工縫處理不好則可能在施工縫部位出現(xiàn)早期裂縫；在混凝土初凝階段振動模板，使模板產生移位，也會使結構產生裂縫；施工時拆模過早，混凝土強度未達到設計要求就提前加荷，構件過載使混凝土出現(xiàn)早期裂縫。

二、防治混凝土早期裂縫的措施

從工程實踐來看，混凝土早期裂縫的產生原因主要是由于原材料選擇不當、配合比不當、材料質量把關不嚴、稱量不準、施工、養(yǎng)護沒有嚴格按照施工規(guī)范等綜合因素造成的，上述因素導致混凝土強度不高、耐久性不良，即所謂的高性能混凝土性能不高，致使工程設施使用壽命下降。為此，要做好以下防治工作。

1.盡量選用收縮性較低、低熱或中熱水泥。要根據(jù)工程環(huán)境、工程所處的部位，合理選擇水泥品種。為防止混凝土由于塑性收縮、干燥收縮、溫度變形產生裂縫，應盡可能采用收縮性較低的低熱或中熱水泥。如，在大體積混凝土中，多選用硅酸二鈣含量高的低熱水泥。

2.改善骨料級配，降低水灰比?？刹捎酶捎残曰炷?、摻混合料、加引氣劑或塑化劑等措施，以減少混凝土中的水泥用量；在混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料，將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

3.改善混凝土的攪拌加工工藝。改變混凝土各材料進入攪拌機的順序，如先將水泥、砂子、石子加入攪拌機干拌1～2min，然后加入部分拌和水攪拌1～2min，再加入剩余的拌和水，同時在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，以改善混凝土拌和物的流動性、保水性，降低水化熱，從而減少早期裂縫。

4.采用合理的施工方法。拌制混凝土時，一定要嚴格控制原材料的質量與計量，盡量降低混凝土拌和物出機口溫度；澆筑過程中，要進行振搗密實，澆筑完畢后，表面要壓實、抹平；混凝土施工間歇最長時間不得超過相關規(guī)定，如超過規(guī)定，需留施工縫；混凝土達到設計強度后，方可拆模。

5.加強混凝土養(yǎng)護。混凝土澆筑完畢后，應及時以濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護時間，以保證混凝土表面緩慢冷卻，降低干縮與塑性收縮。

三、結論與建議

綜上，工程實踐中，應在強調混凝土高性能的同時，積極采取各種手段保證混凝土的高性能。只要多觀察、多分析，并結合具體的防治措施，混凝土早期裂縫是可以防治的。