论文部分内容阅读
摘 要：现浇混凝土表面裂缝也是目前建筑工程中的质量通病之一。由于裂缝在一定程度上将影响结构的强度、刚度、抗渗性和耐久性，建筑工程施工中的混凝土裂缝，主要是在施工时由于混凝土内外温差和混凝土凝固收缩产生拉应力所致。现浇混凝土表面裂缝的主要形式，有表面裂缝和贯通裂缝两种。根据多年来对现浇混凝土表面产生的裂缝原因进行分析，从施工方面防治，并提出控制现浇混凝土表面裂缝发生的措施和表面裂缝的处理一些经验体会，供大家参考。
关键词： 混凝土； 裂缝； 原因； 浇筑；控制；修补
混凝土因其抗压强度高，可浇注成各种形状，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，成为当今建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生，由于其施工方便快捷，性能稳定，质量可靠，劳动强度低，生产效率高，同时又可减少污染，保护环境等综合优点，更加得到广泛应用。
从事建筑的技术人员都知道，普通钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的，有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用和安全无大害，但有些裂缝在使用荷载或外界环境的物理及化学因素作用下，会引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，甚至危害结构的正常使用，必须加以控制， 因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。
1.混凝土裂缝类型及成因
实际上，钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因，其中最常见的是混凝土早期裂缝，混凝土早期裂缝有以下几种：
1）沉塑裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍（如钢筋）而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土抹面后就会产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过多所致。另外在施工过程中如果模板支架强度、刚度不足，造成模板沉陷、位移也会出现此类裂缝。
2）收缩裂缝
这类裂缝多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的，主要是混凝土浇注后表面没有及时覆盖、养护，特别是平板结构在炎热或大风天气中，混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生收缩，此时混凝土强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发水分的速度越快，塑性收缩裂缝越容易产生，而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度比普通混凝土大很多，所以其水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。
3）温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。
4）施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注过程中，若施工工艺不合理，也可能产生各种形式的裂缝，比较典型且常见的如下：
①混凝土保护层厚度不符合要求 ，混凝土的保护层厚度是根据混凝土所处的环境而定，对于室内正常环境下板和墙的保护层厚度为15MM，梁和柱的保护层厚度为25MM；对于露天或室内高湿度环境的板、墙和梁、柱的保护层厚度分别为25MM、35MM。如果钢筋混凝土保护层过厚超过设计要求，或乱踩绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，容易造成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
②混凝土浇注过快，混凝土震捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致荷载作用下裂缝的起源点。混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振搗不足，硬化后沉实过大，混凝土在完成终凝时，由于水泥的水化作用体积将收缩，容易在浇注数小时后发生裂缝，属于塑性收缩裂缝。
③混凝土表面抹面过早，目前普遍使用预拌混凝土，要完成混凝土的输送，一般混凝土的塌落度较大，为了改善混凝土的工艺性能预拌混凝土中掺有复合材料，由于某些操作人员不掌握预拌混凝土的终凝时间，不按要求施工，混凝土表面容易产生不规则的干缩裂缝。
④混凝土搅拌、运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
⑤用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝。
⑥混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
⑦混凝土养护不符合规范要求，混凝土的早期养护不但能使强度增长，而且能防止表面失水而发生裂缝。施工单位往往是为了抢赶进度，忽视了混凝土的早期养护，正是由于对混凝土养护不好，表面水分蒸发过快，致使成型后的混凝土产生永久性的表面裂缝。另外，混凝土早期受冻，也会使构件表面出现裂纹、局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。
⑧施工时模板刚度不足，在浇注混凝土时，支模架、模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。另外拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
5）原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。 ①砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应，骨料中硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。
②拌和用水及外加剂或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响，产生次生裂缝。
2. 裂缝的防治措施
2.1处理好各工种的合理穿插
施工工艺上，做到在钢筋绑扎完后，按规范和设计要求设置垫块，上部面筋设置支撑脚筋减少人为踩踏。在浇捣混凝土时有专人负责混凝土的保护层厚度，使混凝土保护层厚度处在有效范围之中。
2.2沉降裂缝预防措施
①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度；
②防止混凝土离析，搅拌运输卸料前先高速运转20—30秒，然后反转卸料；
③确保支模架有足够的刚度的强度，防止模板变形，混凝土浇捣时不能漏振、过振，使混凝土离析分层，保证混凝土的密实性；
④施工过程中严禁随意加水。
2.3收缩裂缝预防措施
①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护，增加环境湿度；
②混凝土在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。
③做好二次抹面及养护，在混凝土浇筑成形后，混凝土表面的抹面工作应进行二次抹面，即混凝土在终凝前再进行一次抹面，这对消除混凝土表面裂缝至关重要，应及时覆盖避免早期失水。良好的早期（7天）养护，不仅对混凝土强度，而且对防止混凝土表面裂缝的产生也至关重要。由于养护水的渗入使混凝土中未水化的水泥颗粒继续水化，使其具有良好的裂缝自愈能力。
2.4温度应力裂缝预防措施
①降低混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度；掺加缓凝剂或高效减水剂，以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量，延长混凝土达到最高温度时间，减少干缩；尽可能选用最大粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗骨料，避免砂量过多，参入适量的粉煤灰以减少水泥用量，在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土，严格控制水灰比，减少单位体积混凝土用水量。
②降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度，在环境温度较低的早晚浇筑；避免吸收外部环境热量，运输工具、泵送管路尽量遮荫，防止混凝土升温；埋设冷却水管，通入冷水降温。
③分层分块浇筑，大体积混凝土施工应按规范要求进行计算，采用相应措施。
④表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。采用有蓄水养护和覆盖洒水养护等有效方式，养护时间一般不少于14天。
3. 裂缝的修补处理
尽管我们在施工中采取了一些预防措施，但混凝土终究避免不了裂缝这种缺陷存在，根据以往的施工经验，处理裂缝的做法是根据构件的使用部位和裂缝宽度及深度来处理。
首先要明确处理的目的，编制专项方案，一般现浇混凝土表面裂缝的处理方法分为表面封闭处理和结构补强处理。修补前，应卸掉一切可卸荷载，然后进行修补。裂缝宽度在5毫米以上，采用高强水泥砂浆灌注；裂缝宽度在0.1-5毫米，采用专用化学裂缝灌注胶以低压慢注射为主，固化打磨修饰平整；裂缝宽度小于等于0.1毫米，采用封缝胶表面封闭。对承受荷重较大部位，裂缝缝内处理后，混凝土表面可采用碳纤维布CFRP粘贴。由于碳纤维布具有高強度，高弹性模量，重量轻，耐高温，耐酸碱腐蚀，无毒，无味，不易燃易爆等性能，适用于混凝土表面加固。
4.结束语
通过对混凝土表面裂缝的原因分析和防治措施，只要我们按照规范和企业工法要求去施工，在施工过程中加强技术管理，混凝土表面裂缝是可以避免的，至少是可以减到许可范围内的。
关键词： 混凝土； 裂缝； 原因； 浇筑；控制；修补
混凝土因其抗压强度高，可浇注成各种形状，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，成为当今建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生，由于其施工方便快捷，性能稳定，质量可靠，劳动强度低，生产效率高，同时又可减少污染，保护环境等综合优点，更加得到广泛应用。
从事建筑的技术人员都知道，普通钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的，有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用和安全无大害，但有些裂缝在使用荷载或外界环境的物理及化学因素作用下，会引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，甚至危害结构的正常使用，必须加以控制， 因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。
1.混凝土裂缝类型及成因
实际上，钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素互相影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因，其中最常见的是混凝土早期裂缝，混凝土早期裂缝有以下几种：
1）沉塑裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍（如钢筋）而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土抹面后就会产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过多所致。另外在施工过程中如果模板支架强度、刚度不足，造成模板沉陷、位移也会出现此类裂缝。
2）收缩裂缝
这类裂缝多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的，主要是混凝土浇注后表面没有及时覆盖、养护，特别是平板结构在炎热或大风天气中，混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生收缩，此时混凝土强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发水分的速度越快，塑性收缩裂缝越容易产生，而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度比普通混凝土大很多，所以其水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。
3）温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。
4）施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注过程中，若施工工艺不合理，也可能产生各种形式的裂缝，比较典型且常见的如下：
①混凝土保护层厚度不符合要求 ，混凝土的保护层厚度是根据混凝土所处的环境而定，对于室内正常环境下板和墙的保护层厚度为15MM，梁和柱的保护层厚度为25MM；对于露天或室内高湿度环境的板、墙和梁、柱的保护层厚度分别为25MM、35MM。如果钢筋混凝土保护层过厚超过设计要求，或乱踩绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，容易造成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
②混凝土浇注过快，混凝土震捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致荷载作用下裂缝的起源点。混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振搗不足，硬化后沉实过大，混凝土在完成终凝时，由于水泥的水化作用体积将收缩，容易在浇注数小时后发生裂缝，属于塑性收缩裂缝。
③混凝土表面抹面过早，目前普遍使用预拌混凝土，要完成混凝土的输送，一般混凝土的塌落度较大，为了改善混凝土的工艺性能预拌混凝土中掺有复合材料，由于某些操作人员不掌握预拌混凝土的终凝时间，不按要求施工，混凝土表面容易产生不规则的干缩裂缝。
④混凝土搅拌、运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
⑤用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝。
⑥混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
⑦混凝土养护不符合规范要求，混凝土的早期养护不但能使强度增长，而且能防止表面失水而发生裂缝。施工单位往往是为了抢赶进度，忽视了混凝土的早期养护，正是由于对混凝土养护不好，表面水分蒸发过快，致使成型后的混凝土产生永久性的表面裂缝。另外，混凝土早期受冻，也会使构件表面出现裂纹、局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。
⑧施工时模板刚度不足，在浇注混凝土时，支模架、模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。另外拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
5）原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。 ①砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应，骨料中硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。
②拌和用水及外加剂或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响，产生次生裂缝。
2. 裂缝的防治措施
2.1处理好各工种的合理穿插
施工工艺上，做到在钢筋绑扎完后，按规范和设计要求设置垫块，上部面筋设置支撑脚筋减少人为踩踏。在浇捣混凝土时有专人负责混凝土的保护层厚度，使混凝土保护层厚度处在有效范围之中。
2.2沉降裂缝预防措施
①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度；
②防止混凝土离析，搅拌运输卸料前先高速运转20—30秒，然后反转卸料；
③确保支模架有足够的刚度的强度，防止模板变形，混凝土浇捣时不能漏振、过振，使混凝土离析分层，保证混凝土的密实性；
④施工过程中严禁随意加水。
2.3收缩裂缝预防措施
①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护，增加环境湿度；
②混凝土在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。
③做好二次抹面及养护，在混凝土浇筑成形后，混凝土表面的抹面工作应进行二次抹面，即混凝土在终凝前再进行一次抹面，这对消除混凝土表面裂缝至关重要，应及时覆盖避免早期失水。良好的早期（7天）养护，不仅对混凝土强度，而且对防止混凝土表面裂缝的产生也至关重要。由于养护水的渗入使混凝土中未水化的水泥颗粒继续水化，使其具有良好的裂缝自愈能力。
2.4温度应力裂缝预防措施
①降低混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度；掺加缓凝剂或高效减水剂，以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量，延长混凝土达到最高温度时间，减少干缩；尽可能选用最大粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗骨料，避免砂量过多，参入适量的粉煤灰以减少水泥用量，在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土，严格控制水灰比，减少单位体积混凝土用水量。
②降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度，在环境温度较低的早晚浇筑；避免吸收外部环境热量，运输工具、泵送管路尽量遮荫，防止混凝土升温；埋设冷却水管，通入冷水降温。
③分层分块浇筑，大体积混凝土施工应按规范要求进行计算，采用相应措施。
④表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。采用有蓄水养护和覆盖洒水养护等有效方式，养护时间一般不少于14天。
3. 裂缝的修补处理
尽管我们在施工中采取了一些预防措施，但混凝土终究避免不了裂缝这种缺陷存在，根据以往的施工经验，处理裂缝的做法是根据构件的使用部位和裂缝宽度及深度来处理。
首先要明确处理的目的，编制专项方案，一般现浇混凝土表面裂缝的处理方法分为表面封闭处理和结构补强处理。修补前，应卸掉一切可卸荷载，然后进行修补。裂缝宽度在5毫米以上，采用高强水泥砂浆灌注；裂缝宽度在0.1-5毫米，采用专用化学裂缝灌注胶以低压慢注射为主，固化打磨修饰平整；裂缝宽度小于等于0.1毫米，采用封缝胶表面封闭。对承受荷重较大部位，裂缝缝内处理后，混凝土表面可采用碳纤维布CFRP粘贴。由于碳纤维布具有高強度，高弹性模量，重量轻，耐高温，耐酸碱腐蚀，无毒，无味，不易燃易爆等性能，适用于混凝土表面加固。
4.结束语
通过对混凝土表面裂缝的原因分析和防治措施，只要我们按照规范和企业工法要求去施工，在施工过程中加强技术管理，混凝土表面裂缝是可以避免的，至少是可以减到许可范围内的。