對混凝土裂縫的分析和當前的處理措施
摘要: 混凝土結構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。
關鍵詞:混凝土收縮；溫度變化
在建筑工程當中，混凝土結構出現(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?；炷两Y構在荷載作用下產(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硬使體積膨脹，與收縮相比要小得多，且膨脹往往對結構是有利的，故一般不予考慮，但混凝土的收縮和溫度的變化常導致混凝土結構開裂。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用，使混凝土結構易出現(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構性裂縫，一般不致影響構件承載力和結構安全，但卻會影響結構的耐久性和整體性，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，因其內部吸附水分的蒸發(fā)而引起凝膠體收縮；毛細管內水分蒸發(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：骨料的彈性模量越大，收縮小。（4）養(yǎng)護條件：在結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
混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構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，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，當拉應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)生的應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用而導致混凝土結構出現(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，盡量避免采用高標號水泥，如果實際當中必須使用，則需采取一定的措施。如：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；在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；加入緩凝劑，延緩凝結時間，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?shù)乃冶?，使用適當?shù)耐饧觿Ｋ冶仁怯绊懟炷潦湛s的重要因素，摻加復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力，增加混凝土的密實性，提高混凝土抗裂性能。摻復合減水劑后混凝土緩凝時間適當，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?shù)酿B(yǎng)護，以保證水泥水化過程的正常進行。混凝土內外溫差大表面易產(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，所以在拌制混凝土時盡量不要混入粘土，保證各種材料的純凈。
3.3.2有效設置后澆帶可以減少混凝土的內部應力。因為混凝土早期收縮量大，設置后澆帶主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小溫度應力產(chǎn)生的變形。但施工中處理要處理好一些細節(jié)問題，否則就起不到預期的效果，還可能會給整個工程留下結構隱患。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。
?、酆鬂矌б嗽趦蓚€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炷翝仓皯謇龛徝?，澆筑時振搗密實，注意養(yǎng)護。模板支護要保證穩(wěn)定，后澆帶混凝土達設計強度時方可拆除。
3.3.3在受力混凝土構件的薄弱部位適當增配一些抵抗收縮應力和溫度應力的構造鋼筋，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，并設置雙向鋼筋，關鍵部位鋼筋間距不宜大于100mm，板筋直徑不宜小于Φ8。
4 結束語
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構的強度、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，結合多種預防和處理措施，混凝土的裂縫是可以盡量避免的。
參考文獻：
[1]東南大學, 天津大學， 同濟大學. 混凝土結構.中國建筑工業(yè)出版社，2005.
[2]吳科如， 張雄. 建筑材料. 同濟大學出版社 . 2005.
[3]楊創(chuàng)杰.混凝土裂縫的預防與處理[J].山西科技，2008，1.
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉載請注明出處）
關鍵詞:混凝土收縮；溫度變化
在建筑工程當中，混凝土結構出現(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?；炷两Y構在荷載作用下產(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硬使體積膨脹，與收縮相比要小得多，且膨脹往往對結構是有利的，故一般不予考慮，但混凝土的收縮和溫度的變化常導致混凝土結構開裂。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用，使混凝土結構易出現(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構性裂縫，一般不致影響構件承載力和結構安全，但卻會影響結構的耐久性和整體性，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，因其內部吸附水分的蒸發(fā)而引起凝膠體收縮；毛細管內水分蒸發(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：骨料的彈性模量越大，收縮小。（4）養(yǎng)護條件：在結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
混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構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，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，當拉應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)生的應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用而導致混凝土結構出現(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，盡量避免采用高標號水泥，如果實際當中必須使用，則需采取一定的措施。如：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；在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；加入緩凝劑，延緩凝結時間，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?shù)乃冶?，使用適當?shù)耐饧觿Ｋ冶仁怯绊懟炷潦湛s的重要因素，摻加復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力，增加混凝土的密實性，提高混凝土抗裂性能。摻復合減水劑后混凝土緩凝時間適當，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。
[Page]
3.2混凝土的養(yǎng)護
混凝土成型后必須進行適當?shù)酿B(yǎng)護，以保證水泥水化過程的正常進行。混凝土內外溫差大表面易產(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，所以在拌制混凝土時盡量不要混入粘土，保證各種材料的純凈。
3.3.2有效設置后澆帶可以減少混凝土的內部應力。因為混凝土早期收縮量大，設置后澆帶主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小溫度應力產(chǎn)生的變形。但施工中處理要處理好一些細節(jié)問題，否則就起不到預期的效果，還可能會給整個工程留下結構隱患。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。
?、酆鬂矌б嗽趦蓚€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炷翝仓皯謇龛徝?，澆筑時振搗密實，注意養(yǎng)護。模板支護要保證穩(wěn)定，后澆帶混凝土達設計強度時方可拆除。
3.3.3在受力混凝土構件的薄弱部位適當增配一些抵抗收縮應力和溫度應力的構造鋼筋，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，并設置雙向鋼筋，關鍵部位鋼筋間距不宜大于100mm，板筋直徑不宜小于Φ8。
4 結束語
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構的強度、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，結合多種預防和處理措施，混凝土的裂縫是可以盡量避免的。
參考文獻：
[1]東南大學, 天津大學， 同濟大學. 混凝土結構.中國建筑工業(yè)出版社，2005.
[2]吳科如， 張雄. 建筑材料. 同濟大學出版社 . 2005.
[3]楊創(chuàng)杰.混凝土裂縫的預防與處理[J].山西科技，2008，1.
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉載請注明出處）
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