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(yīng)注意的事項(xiàng)，避免施工時(shí)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(jié)合已掌握的文獻(xiàn)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(zhì)量引起的裂縫、施工質(zhì)量引起的裂縫、微裂縫。文未同時(shí)說明，加強(qiáng)對混凝土的合理養(yǎng)護(hù)，也是避免施工時(shí)發(fā)生混凝土早期裂縫現(xiàn)象的一項(xiàng)不可輕視的關(guān)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(tuán)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(rèn)識。

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　　1．混凝土基礎(chǔ)沉降裂縫：由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

　　對地質(zhì)情況掌握不夠、設(shè)計(jì)不合理和施工時(shí)破壞了原有地質(zhì)條件是產(chǎn)生混凝土基礎(chǔ)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(shí)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(dòng)、基礎(chǔ)沉降，使該處砼產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)，該處就會(huì)產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫一般均在澆筑后1~3小時(shí)產(chǎn)生，屬硬化前裂縫。發(fā)現(xiàn)后迅速進(jìn)行處理，可重新加壓抹平，使裂縫閉合，能達(dá)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(jié)，將導(dǎo)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(jié)束以前快速硬化，而又不失去粘結(jié)力的水泥和外加劑。（3）施工時(shí)震搗密實(shí)，消除因泌水產(chǎn)生的水膜而減少砼沉降。

　　（二）干縮裂縫    

　　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(zhì)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(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于當(dāng)時(shí)砼的抗拉強(qiáng)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?yàn)檫@一特征，能使砼密實(shí)，提高砼與鋼筋之間的粘結(jié)力。但是干縮量超過一定程度就會(huì)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(hù)條件、外加劑等有密切關(guān)系，根據(jù)對干縮裂縫的認(rèn)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(hù)不及時(shí)，讓砼風(fēng)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。

　?。?）對于塑性砼來說，從凝結(jié)到硬化結(jié)束，就是早期收縮期間，也是砼快速失去塑性的過程。此時(shí)，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(huì)造成砼過量收縮而產(chǎn)生裂縫。

　　實(shí)踐證明：水泥標(biāo)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(jī)會(huì)就越大。為防止干縮裂縫產(chǎn)生，首要任務(wù)是消除一切可能誘導(dǎo)的因素。如：
　?。?）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(yán)格施工管理，防止水分過量蒸發(fā)，搗筑后，及時(shí)采用涼棚或其它遮蓋物，將砼覆蓋起來，避免風(fēng)吹干燥，日光直接照射，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期后，注意養(yǎng)生。
　　（3）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(yīng)對干縮率作試驗(yàn)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(zhì)。由于水泥水化作用，是伴隨發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)，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(shí)可達(dá)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(hù)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(yīng)力，而外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過砼當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，板塊就會(huì)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(shí)，而在靠近設(shè)計(jì)伸縮縫處，發(fā)生了走向較規(guī)則的溫度裂縫，這種情況應(yīng)引起重視。

　　對于溫度裂縫，應(yīng)該樹立以防為主的思想。為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)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：
　?。?）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；
　　（2）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；
　　（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；同時(shí)盡可能在旁晚或晚上施工。
　?。?）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；
　　（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
　?。?）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，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(chǔ)過大起伏；
　?。?）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；
　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　?。ㄋ模?、施工材料質(zhì)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(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
　　1、水泥
　?。?）、水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致混凝土開裂。
　　（2）、水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結(jié)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(qiáng)度下降。
　?。?）、當(dāng)水泥含堿量較高（例如超過0.6%），工地在施工時(shí)又使用含有堿活性的骨料，可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。
　　2、砂、石骨料
　　砂石的粒徑、級配、雜質(zhì)含量。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(jié)力，降低混凝土強(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。
　　3、拌和水及外加劑
　　拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)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(yīng)有影響。

　　（五）、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(zhì)量控制差，任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料配比計(jì)量不準(zhǔn)，易造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(guān)。
　　對防止施工裂縫的產(chǎn)生，并非一個(gè)純技術(shù)問題，在很大程度上是施工管理問題。只要嚴(yán)格加強(qiáng)施工質(zhì)量，正確執(zhí)行施工技術(shù)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(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。
　　2、混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)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(hù)時(shí)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(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。
　　6、混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)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(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。
　　8、混凝土早期受凍，使構(gòu)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(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)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(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)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(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。
　　12、裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，T梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件，側(cè)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(rèn)識不足，導(dǎo)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(shí)，鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若與主梁同時(shí)澆筑，拆架后墻式護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護(hù)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(yīng)該首先認(rèn)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(xué)性質(zhì)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(jié)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(yīng)力，破壞了砂漿和粗骨料界面間的粘結(jié)力，而形成雜亂無章分布的微細(xì)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(jié)而成為界面裂縫，這種裂縫對砼的變形性質(zhì)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(huì)連接鄰近的界面裂縫而形成連續(xù)裂縫，此時(shí)砼將會(huì)遭到嚴(yán)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(zhì)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(jié)裂縫，并且以砂漿裂縫為聯(lián)結(jié)而形成連續(xù)裂縫。微裂縫在外力和溫度、干濕變化、化學(xué)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?yàn)樗锹癫氐牡叵抡◤?。所以我們?yīng)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(shí)間和運(yùn)輸路程，避免砼過早凝聚及泌水現(xiàn)象而致微裂。必須堅(jiān)持做到砼攪拌均勻，震搗密實(shí)。使砼相互粘結(jié)密實(shí)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(hù)

　　實(shí)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(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)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。
　?。?）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)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。
　?。?）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。
　　（4）當(dāng)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(shí)，沉實(shí)不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時(shí)抹壓實(shí)（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時(shí)，受風(fēng)吹日曬，表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，砼早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩砼的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑（特別是緩凝劑）的特性，適時(shí)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(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)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(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的?；炷系谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч?。從理論上分析，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(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。