對混凝土裂縫的分析和當(dāng)前的處理措施
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摘要: 混凝土結(jié)構(gòu)常因收縮變形和溫度變化產(chǎn)生裂縫，本文分析了具體的原因，并從理論和實踐上提出了防止和減少混凝土裂縫的一些措施。
關(guān)鍵詞:混凝土收縮；溫度變化
在建筑工程當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因也很多，主要分為受力變形和體積變形產(chǎn)生的裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生變形這個無法避免，但是體積變形在一定程度上是可以防止和減少的的。體積變形包括混凝土的收縮、膨脹和溫度變化引起的變形?；炷猎谒薪Y(jié)硬使體積膨脹，與收縮相比要小得多，且膨脹往往對結(jié)構(gòu)是有利的，故一般不予考慮，但混凝土的收縮和溫度的變化常導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。目前隨著建筑向大型化和多功能發(fā)展，高層或大柱網(wǎng)建筑不斷出現(xiàn)，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應(yīng)用，使混凝土結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)收縮和溫度裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結(jié)構(gòu)性裂縫，一般不致影響構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)安全，但卻會影響結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性，同時也會給使用者感官和心理上造成不良影響。因此本文對混凝土因收縮和溫度變化產(chǎn)生裂縫的成因和處理措施做一探討。
1 混凝土收縮的原因和影響因素
混凝土在干燥環(huán)境中，因其內(nèi)部吸附水分的蒸發(fā)而引起凝膠體收縮；毛細管內(nèi)水分蒸發(fā)后由于毛細管壓力增大而出現(xiàn)收縮。一般條件下混凝土極限收縮值約為50×10-5~90×10-5mm/mm，在半年內(nèi)可完成收縮量的80%~90%。
影響混凝土收縮的因素有：（1）水泥的品種：水泥強度等級越高制成的混凝土收縮越大。（2）水泥的用量：水泥越多，收縮越大；水灰比越大，收縮也越大。（3）骨料的性質(zhì)：骨料的彈性模量越大，收縮小。（4）養(yǎng)護條件：在結(jié)硬過程中周圍濕度越大，收縮越小。（5）混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小。（6）使用環(huán)境；使用環(huán)境濕度大時，收縮小。（7）構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小。
2 溫度產(chǎn)生裂縫的原因
混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，當(dāng)拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉能力時，即會出現(xiàn)裂縫。此外，混凝土在凝結(jié)過程中，表面的水分很快就會被蒸發(fā)，損失了水泥水化所需的水分，易在表面出現(xiàn)裂縫。所以，溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
3 防止和減少裂縫的措施
3.1水泥的品種及用量
理論研究表明混凝土產(chǎn)生裂縫的很大原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量，待混凝土冷卻后，收縮就會很大。于是，我們應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣，其他成分依次為硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣。另外，水泥越細發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在施工中特別是大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。由于水泥強度等級越高，混凝土收縮越大，盡量避免采用高標(biāo)號水泥，如果實際當(dāng)中必須使用，則需采取一定的措施。如：拌合混凝土?xí)r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?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；加入緩凝劑，延緩凝結(jié)時間，增加水化過程中釋放熱量的時間。
此外，在保證有足夠強度的情況下，盡量減少水泥的用量。有效的辦法有，采用恰當(dāng)?shù)乃冶龋褂眠m當(dāng)?shù)耐饧觿?。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，摻加復(fù)合減水劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。復(fù)合減水劑可以改善水泥漿的稠度。提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，增加混凝土的密實性，提高混凝土抗裂性能。摻復(fù)合減水劑后混凝土緩凝時間適當(dāng)，可以有效防止水泥迅速水化放熱，也避免因水泥長期不凝固所產(chǎn)生的收縮增加。摻外加劑混凝土和易性好，施工時表面較易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。
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3.2混凝土的養(yǎng)護
混凝土成型后必須進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護，以保證水泥水化過程的正常進行?；炷羶?nèi)外溫差大表面易產(chǎn)生裂縫；由于蒸發(fā)等原因混凝土表面易水分損失，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。實踐證明采用蒸汽養(yǎng)護效果比較好，如果條件不允許，在混凝土凝結(jié)后，用草袋等覆蓋混凝土表面并澆水，澆水時間為7d~14d，在夏季施工更應(yīng)注意澆水。如果空氣干燥，可增加空氣濕度，避免混凝土表面因水分蒸發(fā)太快而出現(xiàn)裂縫。簡單的辦法是用插了細孔的軟管注水，安置在現(xiàn)澆混凝土的上方，進行噴霧，以增加空氣濕度?；炷翝仓蟮淖畛鯉滋焓丘B(yǎng)護的關(guān)鍵時期，注意保溫和保濕很重要。
3.3施工措施
3.3.1施工中加強混凝土的振搗，混凝土越密實，收縮越小。因為粘土的收縮性比混凝土大得多，所以在拌制混凝土?xí)r盡量不要混入粘土，保證各種材料的純凈。
3.3.2有效設(shè)置后澆帶可以減少混凝土的內(nèi)部應(yīng)力。因為混凝土早期收縮量大，設(shè)置后澆帶主要作用是釋放早期混凝土收縮應(yīng)力，減小溫度應(yīng)力產(chǎn)生的變形。但施工中處理要處理好一些細節(jié)問題，否則就起不到預(yù)期的效果，還可能會給整個工程留下結(jié)構(gòu)隱患。以下是幾點建議：
?、俸鬂矌恢靡嗽谛】缌旱拈_間或受力較小的部位，一般也可在梁跨三分之一處。
?、趯τ诤鬂矌庝摻畹奶幚憩F(xiàn)在比較好的辦法是：梁上部鋼筋，腰筋及板墻鋼筋斷后錯開搭接或必要時先搭后補焊。梁下部鋼筋不斷，可適當(dāng)加大配筋。這樣即可大大減小梁鋼筋全部不斷對混凝土收縮形成的約束，又可避免梁鋼筋全部斷后造成的鋼筋搭、焊接困難。
③后澆帶宜在兩個月后澆筑，且澆筑時的溫度宜低于主體混凝土澆筑時的溫度。
?、芎鬂不炷粒罕M量采用收縮小或微膨脹水泥，混凝土強度較主體混凝土提高C5。
?、莺鬂矌Щ炷翝仓皯?yīng)清理鑿毛，澆筑時振搗密實，注意養(yǎng)護。模板支護要保證穩(wěn)定，后澆帶混凝土達設(shè)計強度時方可拆除。
3.3.3在受力混凝土構(gòu)件的薄弱部位適當(dāng)增配一些抵抗收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力的構(gòu)造鋼筋，可以避免裂縫的產(chǎn)生。如房屋的四周由于受到縱、橫兩個方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁約束，限制了樓面板的自由變形，因此在溫差和混凝土收縮變化時，板面在配筋薄弱處首先開裂，產(chǎn)生45度左右的斜角裂縫。因此樓板的四周配筋應(yīng)進行加強，目前在有些工程中負筋不采用分離式切斷，改為沿板通長配置，并設(shè)置雙向鋼筋，關(guān)鍵部位鋼筋間距不宜大于100mm，板筋直徑不宜小于Φ8。
4 結(jié)束語
以上對混凝土因收縮和溫度變化產(chǎn)生裂縫的原因進行了分析，并從理論和實踐上進行了初步探討。因混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有非常重要的地位，而混凝土出現(xiàn)的裂縫又極為普遍，所以為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的強度、耐久性和正常使用，防止和減少混凝土裂縫顯得尤為關(guān)鍵。實踐中還有很多比較好的做法，具體的施工中要靠平時的觀察、比較、分析、總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防和處理措施，混凝土的裂縫是可以盡量避免的。
參考文獻：
[1]東南大學(xué), 天津大學(xué)， 同濟大學(xué). 混凝土結(jié)構(gòu).中國建筑工業(yè)出版社，2005.
[2]吳科如， 張雄. 建筑材料. 同濟大學(xué)出版社 . 2005.
[3]楊創(chuàng)杰.混凝土裂縫的預(yù)防與處理[J].山西科技，2008，1.
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
關(guān)鍵詞:混凝土收縮；溫度變化
在建筑工程當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因也很多，主要分為受力變形和體積變形產(chǎn)生的裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生變形這個無法避免，但是體積變形在一定程度上是可以防止和減少的的。體積變形包括混凝土的收縮、膨脹和溫度變化引起的變形?；炷猎谒薪Y(jié)硬使體積膨脹，與收縮相比要小得多，且膨脹往往對結(jié)構(gòu)是有利的，故一般不予考慮，但混凝土的收縮和溫度的變化常導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。目前隨著建筑向大型化和多功能發(fā)展，高層或大柱網(wǎng)建筑不斷出現(xiàn)，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應(yīng)用，使混凝土結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)收縮和溫度裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結(jié)構(gòu)性裂縫，一般不致影響構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)安全，但卻會影響結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性，同時也會給使用者感官和心理上造成不良影響。因此本文對混凝土因收縮和溫度變化產(chǎn)生裂縫的成因和處理措施做一探討。
1 混凝土收縮的原因和影響因素
混凝土在干燥環(huán)境中，因其內(nèi)部吸附水分的蒸發(fā)而引起凝膠體收縮；毛細管內(nèi)水分蒸發(fā)后由于毛細管壓力增大而出現(xiàn)收縮。一般條件下混凝土極限收縮值約為50×10-5~90×10-5mm/mm，在半年內(nèi)可完成收縮量的80%~90%。
影響混凝土收縮的因素有：（1）水泥的品種：水泥強度等級越高制成的混凝土收縮越大。（2）水泥的用量：水泥越多，收縮越大；水灰比越大，收縮也越大。（3）骨料的性質(zhì)：骨料的彈性模量越大，收縮小。（4）養(yǎng)護條件：在結(jié)硬過程中周圍濕度越大，收縮越小。（5）混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小。（6）使用環(huán)境；使用環(huán)境濕度大時，收縮小。（7）構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小。
2 溫度產(chǎn)生裂縫的原因
混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，當(dāng)拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉能力時，即會出現(xiàn)裂縫。此外，混凝土在凝結(jié)過程中，表面的水分很快就會被蒸發(fā)，損失了水泥水化所需的水分，易在表面出現(xiàn)裂縫。所以，溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
3 防止和減少裂縫的措施
3.1水泥的品種及用量
理論研究表明混凝土產(chǎn)生裂縫的很大原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量，待混凝土冷卻后，收縮就會很大。于是，我們應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣，其他成分依次為硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣。另外，水泥越細發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在施工中特別是大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。由于水泥強度等級越高，混凝土收縮越大，盡量避免采用高標(biāo)號水泥，如果實際當(dāng)中必須使用，則需采取一定的措施。如：拌合混凝土?xí)r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?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；加入緩凝劑，延緩凝結(jié)時間，增加水化過程中釋放熱量的時間。
此外，在保證有足夠強度的情況下，盡量減少水泥的用量。有效的辦法有，采用恰當(dāng)?shù)乃冶龋褂眠m當(dāng)?shù)耐饧觿?。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，摻加復(fù)合減水劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。復(fù)合減水劑可以改善水泥漿的稠度。提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，增加混凝土的密實性，提高混凝土抗裂性能。摻復(fù)合減水劑后混凝土緩凝時間適當(dāng)，可以有效防止水泥迅速水化放熱，也避免因水泥長期不凝固所產(chǎn)生的收縮增加。摻外加劑混凝土和易性好，施工時表面較易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。
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3.2混凝土的養(yǎng)護
混凝土成型后必須進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護，以保證水泥水化過程的正常進行?；炷羶?nèi)外溫差大表面易產(chǎn)生裂縫；由于蒸發(fā)等原因混凝土表面易水分損失，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。實踐證明采用蒸汽養(yǎng)護效果比較好，如果條件不允許，在混凝土凝結(jié)后，用草袋等覆蓋混凝土表面并澆水，澆水時間為7d~14d，在夏季施工更應(yīng)注意澆水。如果空氣干燥，可增加空氣濕度，避免混凝土表面因水分蒸發(fā)太快而出現(xiàn)裂縫。簡單的辦法是用插了細孔的軟管注水，安置在現(xiàn)澆混凝土的上方，進行噴霧，以增加空氣濕度?；炷翝仓蟮淖畛鯉滋焓丘B(yǎng)護的關(guān)鍵時期，注意保溫和保濕很重要。
3.3施工措施
3.3.1施工中加強混凝土的振搗，混凝土越密實，收縮越小。因為粘土的收縮性比混凝土大得多，所以在拌制混凝土?xí)r盡量不要混入粘土，保證各種材料的純凈。
3.3.2有效設(shè)置后澆帶可以減少混凝土的內(nèi)部應(yīng)力。因為混凝土早期收縮量大，設(shè)置后澆帶主要作用是釋放早期混凝土收縮應(yīng)力，減小溫度應(yīng)力產(chǎn)生的變形。但施工中處理要處理好一些細節(jié)問題，否則就起不到預(yù)期的效果，還可能會給整個工程留下結(jié)構(gòu)隱患。以下是幾點建議：
?、俸鬂矌恢靡嗽谛】缌旱拈_間或受力較小的部位，一般也可在梁跨三分之一處。
?、趯τ诤鬂矌庝摻畹奶幚憩F(xiàn)在比較好的辦法是：梁上部鋼筋，腰筋及板墻鋼筋斷后錯開搭接或必要時先搭后補焊。梁下部鋼筋不斷，可適當(dāng)加大配筋。這樣即可大大減小梁鋼筋全部不斷對混凝土收縮形成的約束，又可避免梁鋼筋全部斷后造成的鋼筋搭、焊接困難。
③后澆帶宜在兩個月后澆筑，且澆筑時的溫度宜低于主體混凝土澆筑時的溫度。
?、芎鬂不炷粒罕M量采用收縮小或微膨脹水泥，混凝土強度較主體混凝土提高C5。
?、莺鬂矌Щ炷翝仓皯?yīng)清理鑿毛，澆筑時振搗密實，注意養(yǎng)護。模板支護要保證穩(wěn)定，后澆帶混凝土達設(shè)計強度時方可拆除。
3.3.3在受力混凝土構(gòu)件的薄弱部位適當(dāng)增配一些抵抗收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力的構(gòu)造鋼筋，可以避免裂縫的產(chǎn)生。如房屋的四周由于受到縱、橫兩個方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁約束，限制了樓面板的自由變形，因此在溫差和混凝土收縮變化時，板面在配筋薄弱處首先開裂，產(chǎn)生45度左右的斜角裂縫。因此樓板的四周配筋應(yīng)進行加強，目前在有些工程中負筋不采用分離式切斷，改為沿板通長配置，并設(shè)置雙向鋼筋，關(guān)鍵部位鋼筋間距不宜大于100mm，板筋直徑不宜小于Φ8。
4 結(jié)束語
以上對混凝土因收縮和溫度變化產(chǎn)生裂縫的原因進行了分析，并從理論和實踐上進行了初步探討。因混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有非常重要的地位，而混凝土出現(xiàn)的裂縫又極為普遍，所以為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的強度、耐久性和正常使用，防止和減少混凝土裂縫顯得尤為關(guān)鍵。實踐中還有很多比較好的做法，具體的施工中要靠平時的觀察、比較、分析、總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防和處理措施，混凝土的裂縫是可以盡量避免的。
參考文獻：
[1]東南大學(xué), 天津大學(xué)， 同濟大學(xué). 混凝土結(jié)構(gòu).中國建筑工業(yè)出版社，2005.
[2]吳科如， 張雄. 建筑材料. 同濟大學(xué)出版社 . 2005.
[3]楊創(chuàng)杰.混凝土裂縫的預(yù)防與處理[J].山西科技，2008，1.
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