簡述混凝土的早期裂縫原因及防治

　　炎熱夏天來臨，為了提醒用戶在施工中應注意的事項，避免施工時發(fā)生混凝土（砼）早期裂縫現(xiàn)象，根據(jù)混凝土早期裂縫的潛在成因及外部條件的影響，結合已掌握的文獻資料，將混凝土早期裂縫歸納為六種：沉降裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫、施工材料質量引起的裂縫、施工質量引起的裂縫、微裂縫。文未同時說明，加強對混凝土的合理養(yǎng)護，也是避免施工時發(fā)生混凝土早期裂縫現(xiàn)象的一項不可輕視的關鍵因素?，F(xiàn)將混凝土（砼）早期裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和防治辦法簡要分述于下，和集團各級管理人員及各地用戶一起，加深對混凝土早期裂縫的感性認識。

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　　1．混凝土基礎沉降裂縫：由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。

　　對地質情況掌握不夠、設計不合理和施工時破壞了原有地質條件是產(chǎn)生混凝土基礎沉降裂縫的主要原因。

　　2．混凝土澆筑沉降裂縫：混凝土（砼）澆筑后，水泥和骨料自然下沉，同時引起泌水，在沉降過程中發(fā)生的裂縫。產(chǎn)生沉降裂縫主要原因，是砼澆筑后，水泥和骨料在下沉階段，如受到鋼筋和其它埋件的局部阻礙、模板移動、基礎沉降，使該處砼產(chǎn)生拉應力和剪應力時，該處就會產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1~3小時產(chǎn)生，屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進行處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能達到較好效果。

　　沉降是砼特性之一，完全避免是不可能的。但沉降有一定限度，隨著各粒子間的相互接觸，水泥漿的逐步凝結，將導致沉降停止。沉降量與單位用水量成正比：單位用水量愈大，泌水率愈大，沉降量也愈大。為防止和減少沉降裂縫，一般從以下方面考慮：（1）在保證砼和易性的條件下，降低砼的單位用水量，使用干硬性砼。（2）選擇在沉降結束以前快速硬化，而又不失去粘結力的水泥和外加劑。（3）施工時震搗密實，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少砼沉降。

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　　水泥砼（混凝土）澆筑后，在硬化的過程中，由于水泥水化生成物的體積比原來物質的體積小，加上游離水在空氣中蒸發(fā)及凝膠體失水而緊縮，隨著砼體積收縮產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于當時砼的抗拉強度，而產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫是砼路面早期裂縫中最常見危害之一。

　　因內(nèi)外研究資料表明，砼的干燥收縮也是砼特性之一，正是因為這一特征，能使砼密實，提高砼與鋼筋之間的粘結力。但是干縮量超過一定程度就會產(chǎn)生裂縫。

　　干縮裂縫的產(chǎn)生與使用材料、配合比、板塊尺寸、養(yǎng)護條件、外加劑等有密切關系，根據(jù)對干縮裂縫的認識，對其成因分述如下：

　　（1）在冬季或夏季施工，往往由于養(yǎng)護不及時，讓砼風吹日曬，造成砼表面水分蒸發(fā)速度過快，超過了泌水速度，因而產(chǎn)生干縮裂縫。

　　（2）對于塑性砼來說，從凝結到硬化結束，就是早期收縮期間，也是砼快速失去塑性的過程。此時，如果砂率過大，石料含泥量過多，或是采用干縮量較大的水泥，都會造成砼過量收縮而產(chǎn)生裂縫。

　　實踐證明：水泥標號越高，收縮越大；級配骨料粒徑越小，收縮愈大；產(chǎn)生干縮裂縫危害的機會就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務是消除一切可能誘導的因素。如：
　　（1）根據(jù)不同氣候條件，選用合理級配。正確選用水泥、石料、砂率、用水量、外摻劑等，從減少干縮率，來防止干縮裂縫。
　?。?）嚴格施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，及時采用涼棚或其它遮蓋物，將砼覆蓋起來，避免風吹干燥，日光直接照射，進入養(yǎng)護期后，注意養(yǎng)生。
　?。?）不同外加劑及劑量，對砼干縮率有一定影響。因此，摻配外加劑前應對干縮率作試驗后，再確定是否摻配和摻配量。  

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　　水泥砼（混凝土）具有熱脹冷縮的性質。由于水泥水化作用，是伴隨發(fā)熱的化學反應，所以，在硬化的過程中釋放大量熱能（水化熱），使溫度上升。在通常溫度范圍內(nèi)，砼溫度上升1℃，每米膨脹0.01毫米。這種溫度變形，對大面積砼板塊，極為不利。砼路面板的內(nèi)部溫度增高有時可達到40~60℃，使內(nèi)部砼產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而板面砼隨著晚上氣溫降低，濕水養(yǎng)護而冷卻收縮。內(nèi)部膨脹與外部收縮，互相制約，產(chǎn)生很大拉應力，而外部砼所受拉應力一旦超過砼當時的極限抗拉強度時，板塊就會產(chǎn)生裂縫。

　　現(xiàn)場觀察溫度裂縫的一般現(xiàn)象是：橫向裂縫多于縱向裂縫，板中裂縫多于板邊裂縫，縫寬大小不一，受溫度影響大。另外，在某些路段，因踞縫不及時，而在靠近設計伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)則的溫度裂縫，這種情況應引起重視。

　　對于溫度裂縫，應該樹立以防為主的思想。為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度、改善約束條件等方面考慮。

　　1．控制溫度的措施如下：
　　（1）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，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；
　?。?）拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
　?。?）熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；同時盡可能在旁晚或晚上施工。
　　（4）在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；
　?。?）規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
　　（6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；

　　2．改善約束條件的措施是：
　?。?）合理地分縫分塊；
　?。?）避免基礎過大起伏；
　?。?）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；
　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　（四）、施工材料質量引起的裂縫

　　混凝土（砼）主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現(xiàn)裂縫。
　　1、水泥
　?。?）、水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。
　?。?）、水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降。
　?。?）、當水泥含堿量較高（例如超過0.6%），工地在施工時又使用含有堿活性的骨料，可能導致堿骨料反應。
　　2、砂、石骨料
　　砂石的粒徑、級配、雜質含量。砂石中有機質和輕物質過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學反應，體積膨脹2.5倍。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細砂，后果更嚴重。
　　3、拌和水及外加劑
　　拌和水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

　?。ㄎ澹?、施工引起的裂縫

　　施工裂縫主要是指由施工因素產(chǎn)生的裂縫。施工質量控制差，任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料配比計量不準，易造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實度）下降，導致結構開裂。在砼（混凝土）早期裂縫中，可以說沒一種裂縫不與施工因素有關。
　　對防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個純技術問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴格加強施工質量，正確執(zhí)行施工技術操作規(guī)程，因施工因素產(chǎn)生的裂縫是可以防止和避免的。
　　1、混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。
　　2、混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
　　3、混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
　　4、用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。
　　5、混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結力小，或后澆混凝土養(yǎng)護不到位，導致混凝土收縮而引起裂縫。
　　6、混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。
　　7、混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。
　　8、混凝土早期受凍，使構件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。
　　9、施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。
　　10、施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。
　　11、施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現(xiàn)裂縫。
　　12、裝配式結構，在構件運輸、堆放時，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運輸過程中劇烈顛撞；吊裝時吊點位置不當，T梁等側向剛度較小的構件，側向無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。
　　13、安裝順序不正確，對產(chǎn)生的后果認識不足，導致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時，鋼筋混凝土墻式護欄若與主梁同時澆筑，拆架后墻式護欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護欄，則裂縫不易出現(xiàn)。

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　　所謂微裂縫，是每一種肉眼無法看到，只有用顯微鏡或超聲波探測器才能發(fā)現(xiàn)的裂縫。這種由于沉陷、水化、干燥、碳化等因素產(chǎn)生的微裂縫，在未受外力作用之前，就存在于砼（混凝土）內(nèi)部。

　　對于微裂縫，就其存在來說，它是誘發(fā)早期裂縫的潛在因素。就其發(fā)展來看，它是混凝土受力后（或路面通車后），大開裂或變形破壞的禍根之一。所以我們應該首先認識和掌握微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展基因，才能從根本上防止和消除微裂縫。隨著對微裂縫研究的發(fā)展，目前已觀測到對水泥砼力學性質具有很大影響的微裂縫主要有三種：
　?。?）界面裂縫
　　界面裂縫存在于砂漿和粗骨料粘結面上。由于砼硬化過程中，砂漿的水化作用和收縮引起砂漿體積變化而產(chǎn)生的應力，破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結力，而形成雜亂無章分布的微細裂縫。
　　另一原因，是砼成型后的泌水作用，某些上升的水分為骨料所阻，因而聚集于粗骨料的下緣，妨礙粘結而成為界面裂縫，這種裂縫對砼的變形性質起著重要的作用。
　?。?）砂漿裂縫
　　砂漿本身產(chǎn)生的裂縫。主要由水泥含堿量和溫度變化引起砂漿膨脹而生產(chǎn)。這種裂縫在受力或其它因素的作用下，將會連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫，此時砼將會遭到嚴重破壞。
　?。?）骨料裂縫
　　骨料粒子內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在骨料（石料）中因石質和成巖紋理的原因，使其在開采和扎碎過程中形成微裂縫。
　　以上三種裂縫常常形成兩條粘結裂縫，并且以砂漿裂縫為聯(lián)結而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學作用等因素的影響下，常常引起早期和后期的砼破壞。
　　微裂縫對路面砼有著極大地破壞作用，甚至比已發(fā)現(xiàn)的早期裂縫還具有破壞性。因為它是埋藏的地下炸彈。所以我們應該盡量消除和防止微裂縫的產(chǎn)生，要注意砼施工操作方法，減少從攪拌到成型之間的時間和運輸路程，避免砼過早凝聚及泌水現(xiàn)象而致微裂。必須堅持做到砼攪拌均勻，震搗密實。使砼相互粘結密實穩(wěn)定，有效消除界面裂縫和砂漿裂縫。

　?。ㄆ撸?混凝土的早期養(yǎng)護

　　實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成溫度驟增，也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

　　從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求：
　?。?）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面溫度梯度，防止表面裂縫。
　　（2）防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
　　（3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。
　　（4）當然砼沉縮裂縫在大體積砼（特別是泵送大流態(tài)砼）施工中也是非常多的。主要原因是振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時，受風吹日曬，表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，砼早期強度又低，不能抵抗這種變形而導致開裂。在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩砼的凝結硬化速度，充分利用外加劑（特別是緩凝劑）的特性，適時增加抹加次數(shù)，消除表面裂縫（特別是沉縮裂縫和初期溫度裂縫），特別是初凝前的抹壓，這對消除表面裂縫是非常有效的。

　　混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關聯(lián)的?；炷系谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч睦碚撋戏治?，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。