论文部分内容阅读
摘 要：混凝土结构是工业民用建筑、交通基础建设中最常用的形式，在施工过程中，常常由于施工原材料的选择和施工工艺控制不利等原因，出现各种不同种类的裂缝，严重影响到结构的使用安全。本文结合施工实际，论述了裂缝的种类，对混凝土结构施工中裂缝产生的原因进行了深入分析，从原材料控制、浇筑工艺控制、养护等方面提出了相应的防治措施。避免混凝土结构在施工过程中裂缝的发生，以保证结构的耐久性和使用功能。
关键词：混凝土 施工 裂缝 防治措施
中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0070-02
目前，我国工业民用建设及交通基础建设得到了迅猛发展，混凝土结构得了普遍应用。但是，由于混凝土是一种非均质性材料，施工中因为工艺控制不利，经常会出现各种不同形式的裂缝，裂缝的存在，严重影响到建筑结构的整体性和耐久性，有时甚至影响到建筑物的使用安全。裂缝是摆在工程技术人员面前，必须认真加以解决的一个重要课题。
1 混凝土结构裂缝的特点及其危害
混凝土结构内出现的裂缝按照深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，破坏了结构的整体性和稳定性，其危害是比较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也具有一定的危害性。表面裂缝一般较浅，危害性较小，但也会因裂缝的外因而继续发展，从而形成深层裂缝或贯通裂缝而造成较大的危害。
混凝土结构裂缝的危害主要有：（1）影响建筑结构物的功能。有防渗要求的结构物会因渗水而影响使用。由于水的渗透会增大处理费用，提高了施工成本。（2）降低了结构物的承载性能。由于裂缝的存在，使结构物的强度、刚度均不同程度地降低，影响结构物的承载性能。（3）影响混凝土的耐久性，使结构物过早破坏，降低了使用寿命。一方面，由于裂缝的存在，在水的作用下，构件内的钢筋易受到锈蚀；另一方面在渗水浸润的作用下，结构物会产生“碱-集料反应”，导致混凝土膨胀开裂与破坏，使混凝土的强度降低，进而影响混凝土的耐久性，使构件不能达到设计预期使用寿命。
2 施工过程中混凝土结构裂缝形成的原因
施工中裂缝产生的原因主要有四种：沉淀裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝、干缩裂缝。
2.1 沉淀裂缝
混凝土在浇筑、振动捣实和抹面以后仍有一个沉淀密实的过程，此时，内部水化热开始产生，出现泌水现象，部分较大骨料下沉。在此期间塑性混凝土局部受到约束，这种约束作用导致在约束部位产生孔隙或裂缝。例如在钢筋上方产生沿着钢筋方向的裂缝，在钢筋下方产生孔隙。尤其在钢筋直径较粗，砼坍落度过大和保护层变薄时更容易发生裂缝。另外捣实不足，抹面不到位也会使沉淀裂缝增加。
2.2 塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝通常发生在新浇筑的混凝土表面。当施工环境在湿度低、温度高和风的作用下，混凝土表面水分迅速损失时，就会产生塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝一般在混凝土终凝以前发生，且在养护开始以前。
当新浇筑的混凝土表面水分蒸发速度大于泌水补给速度时，混凝土表面产生收缩，表面变得干稠凝固，塑性混凝土内产生拉应力，导致混凝土表面生成浅短的不规则裂缝。
2.3 温度裂缝
温度是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一。大体积混凝土结构中的水泥水化热是引起裂缝的重要因素。新浇筑的大体积混凝土在硬结过程中，产生大量的水化热，混凝土内部温度急剧升高。由于混凝土导热不良，散热较小，形成内部热量积聚。使内部温度大大高于表面温度。混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加，而温度应力则是由内外温差变形造成的，温度愈大，温度应力也愈大。在内外温差的作用下，使混凝土结构内部积聚热量而膨胀，产生压应力；而混凝土表面产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面产生裂缝。升温阶段的混凝土表面裂缝较小。随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。降温阶段的混凝土内部热量散失缓慢，温度远高于表面温度，如果混凝土外表温度降温过快，会在表面产生温缩裂缝，甚至发展成贯穿裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性乃至承载力十分不利。
2.4 干缩裂缝
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩，即混凝土收缩的主要原因是由于内部水蒸发引起的。湿度的改变引起体积变化是混凝土的一种性质，水泥石损失水分引起干缩，如果收缩时没有约束，混凝土内外不会产生裂缝，在收缩的同时如果存在约束会引起拉应力，拉应力超过其抗拉强度时，就会产生裂缝，裂缝能够在较小的应力作用下扩展延伸。在大体积混凝土中，混凝土表面和内部混凝土的差异收缩就会引起拉应力，在内部混凝土的约束下，表面混凝土的较大收缩引起了裂缝，随着时间的推移，裂缝向着混凝土内部伸展。
以上这4种原因，有时单独存在，有时相互叠加，造成混凝土构件不同类型、不同深度的裂缝，影响着结构的使用功能与寿命。
3 混凝土結构裂缝的施工控制
为避免和防止混凝土的裂缝，在施工中必须从以下几个方面认真加以控制。
3.1 优化混凝土的施工配合比，精选原材料
（1）宜选用低水化热和凝结时间长的水泥品种。大体积混凝土宜选用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，以降低混凝土的水化热量。
（2）采用连续级配，强度高，表面洁净的粗集料。必要时，应对集料进行充分的水洗，去掉石料中的粉尘、泥土，以增强骨料与水泥的粘结力。
（3）掺加高效减水剂，增加和易性，降低水灰比，减少混凝土的单位用水量，以减少混凝土的沉淀裂缝和收缩裂缝。对于较大体积的混凝土结构应掺入粉煤灰，用以改善混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水化热，减少混凝土硬结过程中的内热膨胀。 （4）对有抗裂要求，收缩比较大的构件，掺加5%～8%（水泥剂量）的微膨胀剂，制成补偿收缩混凝土。使混凝土在硬结过程中产生微量膨胀，以抵销混凝土的收缩。
3.2 混凝土浇筑过程中的质量控制
（1）控制好混凝土的分层、分块浇筑及混凝土的入模温度。大体积混凝土构件要确定好分层、分块浇筑顺序。同时降低混凝土的入模温度（冬季最低不低于5℃）。夏季施工时，应对集料进行遮阳覆盖，降低原材料温度，采取冷水拌合混凝土。浇筑时选择夜间低温或阴天时施工。夏季入模温度不宜高于28℃。通过以上措施，使水泥水比热延缓发生，避免叠加产生峰值，降低内部膨胀，外部收缩引起的裂缝。
（2）对浇筑后的大体积混凝土温度控制采取“内降外保”的原则。对混凝土内部采取设置冷却水管通循环水冷却，对混凝土外部采取覆盖蓄热或蓄水保温等措施。使其内部最高温度不大于75℃，内外温差不大于25℃，以避免混凝土内热膨胀与温差引起的裂缝。
（3）加强振捣，改善混凝土内部的密实性。对表层容易出现收缩裂缝的混凝土构件，除了加强振捣外，还要在混凝土终凝前，对表层进行二次捣振，以充分消除混凝土因塑性收缩、泌水引起的表层疏松和裂缝，以增加混凝土的密实性、抗裂性能。
（4）加强养护，延缓构件拆模时间。混凝土施工完毕，应及时覆盖保温保湿养生。在蒸发量较大的季节浇筑时，当蒸发面较大，水泥初凝时，应向混凝土表面喷洒雾状水养护，以减少混凝土的干缩、收缩裂缝。正常养护时，应确保混凝土处于完全覆盖潮湿状态。拆除模板时，应尽量延迟，以消除构件中内外温差，防止因构件内水化热尚未散失，构件温度尚未降低到合适温度就拆模，造成混凝土构件表面温度降低过快，受到“冷击”而产生裂缝。尤其在冬季施工更要加强注意。
4 结语
混凝土是建筑构件中的主要受力承载部分，它的施工完美与否直接关系到结构的使用功能和寿命。而裂缝是导致构件使用功能和寿命降低的重要原因。为减少、降低裂缝的危害，施工中应该严格按照国家有关规范、技术标准进行施工，以提高结构物的安全性、耐久性，保障功能无损，最大化的提高其社会效益。
参考文献
[1] JTG/TF 50-2011，公路橋涵施工技术规范实施手册[S].北京：人民交通出版社，2011.
[2] 刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，1998.
[3] 冯浩，朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
关键词：混凝土 施工 裂缝 防治措施
中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0070-02
目前，我国工业民用建设及交通基础建设得到了迅猛发展，混凝土结构得了普遍应用。但是，由于混凝土是一种非均质性材料，施工中因为工艺控制不利，经常会出现各种不同形式的裂缝，裂缝的存在，严重影响到建筑结构的整体性和耐久性，有时甚至影响到建筑物的使用安全。裂缝是摆在工程技术人员面前，必须认真加以解决的一个重要课题。
1 混凝土结构裂缝的特点及其危害
混凝土结构内出现的裂缝按照深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，破坏了结构的整体性和稳定性，其危害是比较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也具有一定的危害性。表面裂缝一般较浅，危害性较小，但也会因裂缝的外因而继续发展，从而形成深层裂缝或贯通裂缝而造成较大的危害。
混凝土结构裂缝的危害主要有：（1）影响建筑结构物的功能。有防渗要求的结构物会因渗水而影响使用。由于水的渗透会增大处理费用，提高了施工成本。（2）降低了结构物的承载性能。由于裂缝的存在，使结构物的强度、刚度均不同程度地降低，影响结构物的承载性能。（3）影响混凝土的耐久性，使结构物过早破坏，降低了使用寿命。一方面，由于裂缝的存在，在水的作用下，构件内的钢筋易受到锈蚀；另一方面在渗水浸润的作用下，结构物会产生“碱-集料反应”，导致混凝土膨胀开裂与破坏，使混凝土的强度降低，进而影响混凝土的耐久性，使构件不能达到设计预期使用寿命。
2 施工过程中混凝土结构裂缝形成的原因
施工中裂缝产生的原因主要有四种：沉淀裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝、干缩裂缝。
2.1 沉淀裂缝
混凝土在浇筑、振动捣实和抹面以后仍有一个沉淀密实的过程，此时，内部水化热开始产生，出现泌水现象，部分较大骨料下沉。在此期间塑性混凝土局部受到约束，这种约束作用导致在约束部位产生孔隙或裂缝。例如在钢筋上方产生沿着钢筋方向的裂缝，在钢筋下方产生孔隙。尤其在钢筋直径较粗，砼坍落度过大和保护层变薄时更容易发生裂缝。另外捣实不足，抹面不到位也会使沉淀裂缝增加。
2.2 塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝通常发生在新浇筑的混凝土表面。当施工环境在湿度低、温度高和风的作用下，混凝土表面水分迅速损失时，就会产生塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝一般在混凝土终凝以前发生，且在养护开始以前。
当新浇筑的混凝土表面水分蒸发速度大于泌水补给速度时，混凝土表面产生收缩，表面变得干稠凝固，塑性混凝土内产生拉应力，导致混凝土表面生成浅短的不规则裂缝。
2.3 温度裂缝
温度是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一。大体积混凝土结构中的水泥水化热是引起裂缝的重要因素。新浇筑的大体积混凝土在硬结过程中，产生大量的水化热，混凝土内部温度急剧升高。由于混凝土导热不良，散热较小，形成内部热量积聚。使内部温度大大高于表面温度。混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加，而温度应力则是由内外温差变形造成的，温度愈大，温度应力也愈大。在内外温差的作用下，使混凝土结构内部积聚热量而膨胀，产生压应力；而混凝土表面产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面产生裂缝。升温阶段的混凝土表面裂缝较小。随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，混凝土由升温阶段过渡到降温阶段。降温阶段的混凝土内部热量散失缓慢，温度远高于表面温度，如果混凝土外表温度降温过快，会在表面产生温缩裂缝，甚至发展成贯穿裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性乃至承载力十分不利。
2.4 干缩裂缝
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩，即混凝土收缩的主要原因是由于内部水蒸发引起的。湿度的改变引起体积变化是混凝土的一种性质，水泥石损失水分引起干缩，如果收缩时没有约束，混凝土内外不会产生裂缝，在收缩的同时如果存在约束会引起拉应力，拉应力超过其抗拉强度时，就会产生裂缝，裂缝能够在较小的应力作用下扩展延伸。在大体积混凝土中，混凝土表面和内部混凝土的差异收缩就会引起拉应力，在内部混凝土的约束下，表面混凝土的较大收缩引起了裂缝，随着时间的推移，裂缝向着混凝土内部伸展。
以上这4种原因，有时单独存在，有时相互叠加，造成混凝土构件不同类型、不同深度的裂缝，影响着结构的使用功能与寿命。
3 混凝土結构裂缝的施工控制
为避免和防止混凝土的裂缝，在施工中必须从以下几个方面认真加以控制。
3.1 优化混凝土的施工配合比，精选原材料
（1）宜选用低水化热和凝结时间长的水泥品种。大体积混凝土宜选用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，以降低混凝土的水化热量。
（2）采用连续级配，强度高，表面洁净的粗集料。必要时，应对集料进行充分的水洗，去掉石料中的粉尘、泥土，以增强骨料与水泥的粘结力。
（3）掺加高效减水剂，增加和易性，降低水灰比，减少混凝土的单位用水量，以减少混凝土的沉淀裂缝和收缩裂缝。对于较大体积的混凝土结构应掺入粉煤灰，用以改善混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水化热，减少混凝土硬结过程中的内热膨胀。 （4）对有抗裂要求，收缩比较大的构件，掺加5%～8%（水泥剂量）的微膨胀剂，制成补偿收缩混凝土。使混凝土在硬结过程中产生微量膨胀，以抵销混凝土的收缩。
3.2 混凝土浇筑过程中的质量控制
（1）控制好混凝土的分层、分块浇筑及混凝土的入模温度。大体积混凝土构件要确定好分层、分块浇筑顺序。同时降低混凝土的入模温度（冬季最低不低于5℃）。夏季施工时，应对集料进行遮阳覆盖，降低原材料温度，采取冷水拌合混凝土。浇筑时选择夜间低温或阴天时施工。夏季入模温度不宜高于28℃。通过以上措施，使水泥水比热延缓发生，避免叠加产生峰值，降低内部膨胀，外部收缩引起的裂缝。
（2）对浇筑后的大体积混凝土温度控制采取“内降外保”的原则。对混凝土内部采取设置冷却水管通循环水冷却，对混凝土外部采取覆盖蓄热或蓄水保温等措施。使其内部最高温度不大于75℃，内外温差不大于25℃，以避免混凝土内热膨胀与温差引起的裂缝。
（3）加强振捣，改善混凝土内部的密实性。对表层容易出现收缩裂缝的混凝土构件，除了加强振捣外，还要在混凝土终凝前，对表层进行二次捣振，以充分消除混凝土因塑性收缩、泌水引起的表层疏松和裂缝，以增加混凝土的密实性、抗裂性能。
（4）加强养护，延缓构件拆模时间。混凝土施工完毕，应及时覆盖保温保湿养生。在蒸发量较大的季节浇筑时，当蒸发面较大，水泥初凝时，应向混凝土表面喷洒雾状水养护，以减少混凝土的干缩、收缩裂缝。正常养护时，应确保混凝土处于完全覆盖潮湿状态。拆除模板时，应尽量延迟，以消除构件中内外温差，防止因构件内水化热尚未散失，构件温度尚未降低到合适温度就拆模，造成混凝土构件表面温度降低过快，受到“冷击”而产生裂缝。尤其在冬季施工更要加强注意。
4 结语
混凝土是建筑构件中的主要受力承载部分，它的施工完美与否直接关系到结构的使用功能和寿命。而裂缝是导致构件使用功能和寿命降低的重要原因。为减少、降低裂缝的危害，施工中应该严格按照国家有关规范、技术标准进行施工，以提高结构物的安全性、耐久性，保障功能无损，最大化的提高其社会效益。
参考文献
[1] JTG/TF 50-2011，公路橋涵施工技术规范实施手册[S].北京：人民交通出版社，2011.
[2] 刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，1998.
[3] 冯浩，朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.