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摘要：由于存在水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學外加劑等特點，泵送商品混凝土易產生裂縫，裂縫對結構主體的防水性、抗滲性以及耐久性和使用壽命產生嚴重危害。在此就混凝土早期開裂問題做簡要介紹，從設計、混凝土原材料和施工方面分析了產生裂縫的原因，并提出防治措施。...

淺談商品混凝土的早期裂縫控制

葛洪斌

(南京普迪混凝土總公司，江蘇南京210015)

    泵送商品混凝土以其節約材料、保證質量、減少污染、文明施工等優點，代替現場攪拌混凝土已越來越得到普及，但其收縮開裂的現象一直困擾著工程界。本文從商品混凝土的原材料及施工方面進行了分析，并提出防治裂縫的對策。

1.裂縫的種類與成因

    混凝土是一種非勻質脆性材料，由粗細骨料、膠凝材料和水組成。由于各種材料變形不一致，互相約束而產生初始應力，造成在骨料與水泥粘結面或水泥本身之間出現微細裂縫。這種微細裂縫肉眼不可見，但在外界因素作用下，裂縫開始擴展，并逐漸互相串通，從而出現較大的裂縫。究其成因，可將混凝土的收縮裂縫分為自收縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫、溫度收縮裂縫和干燥收縮裂縫等。

    1.1自收縮裂縫

    由水泥水化反應而引起的混凝土體積變小稱為自收縮，也稱為化學收縮。水泥水化反應所產生的 C．S．H凝膠的體積小于水泥與水的體積之和。對于硅酸鹽水泥，每100 k9水泥加水完全水化以后，其體積總減少量可達7～9 ml。如果每立方米混凝土中水泥用量為300 kg，則其總體積減少量為21～27 ml。混凝土中水泥用量越多，混凝土的化學收縮也越大。

    1.2塑性收縮裂縫

    塑性收縮是混凝土在初凝前的塑性階段失水形成的，存在兩種情況：一種是由于混凝土表面泌水，在室外會很快地蒸發；一種是由于新拌混凝土顆粒之間的空隙充滿了水，澆筑后的混凝土表面受風吹、日曬以及外部的高溫、低濕因素的影響，混凝土表面水分蒸發，造成混凝土在塑性階段的體積收縮。塑性收縮率一般可達混凝土體積的l％～2％。

    1.3沉陷裂縫

    混凝土在澆筑時，由于振動棒和重力的作用，骨料下沉、水泥漿上升，這種沉落直到混凝土硬化時方停止，這種塑性沉落受到模板、鋼筋及預埋件的抑制(或者模板沉陷、移動時)可能會出現裂縫，這種裂縫大多出現在混凝土澆筑后0．5～3 h之間。其產生的主要原因是混凝土坍落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板綁扎不好，模板沉陷、移動時也會出現此類裂縫。

    1.4溫度收縮裂縫

    混凝土中水泥的水化是一種放熱反應。混凝土在凝結硬化過程中，會釋放大量熱量，且主要集中在澆筑后的前7d內。內部釋放出的熱量因不能及時散失掉而使內部溫度較高，致使混凝土體內、外溫度差較大，就會產生很高的溫度應力從而導致結構開裂，尤其對大體積混凝土影響最為嚴重。

    1.5干燥收縮裂縫

    硬化的混凝土，內部的游離水由表及里逐漸蒸發，而外部沒有水分補給，導致混凝土由表及里逐漸產生干燥收縮，在約束條件下，收縮變形導致的收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土則出現由表及里的干燥裂縫。隨著時間的推移，混凝土內部的水分蒸發量逐漸增大，干燥收縮量也不斷增加，裂縫也就逐漸明顯起來。干燥收縮裂縫為表面性裂縫，其寬度較小，大多數為0.05-0.2 mm，其走向縱橫交錯，沒有規律性。

    1.6其它因素引起的裂縫

    混凝土振搗時間過長或過短會產生裂縫。現場加水或加過量外加劑，也易造成密實后的泌水，失水后產生毛細管收縮力，造成裂縫的出現。

    施工后的養護是否及時及質量好壞，不但影響混凝土的質量，而且會影響混凝土收縮增大而導致裂縫。混凝土承載時間過早，致使混凝土局部塌陷及應力集中而使混凝土開裂。

2.防治措施

    預防現澆商品混凝土裂縫的基本原則，就是“抗與放”。抗就是采取一切結構的和非結構的措施，控制其裂縫不產生。放就是讓混凝土收縮在預定的時間內基本完成，然后再進行后澆帶的處置，或者就是讓裂縫產生，然后再加以填補。我們現在的基本做法是以抗為主，或抗放兼用。

    2.1結構設計

    在普通鋼筋混凝土結構設計中有一個基本觀點，就是應適度地考慮采用細而密的配筋方式。在商品混凝土環境下更應采用這種方式，同時可依據不同構件中產生裂縫的一般規律，在與裂縫垂直的方向上結合結構配筋適當增加構造筋的配置，對裂縫控制有一定的好處。

    2.2原材料

    (1)水泥：為減少溫差，應考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復合水泥，對于大體積混凝土，應優先選擇中熱甚至低熱水泥。降低水泥用量，以降低水泥水化熱導致的混凝土內部溫度過高。在夏季施工大面積的混凝土現澆板時，盡可能采用標號低一點的32.5復合水泥。

    (2)水灰比：用水量大的新拌混凝土有高得多的塑性收縮值，更易發生塑性開裂。產生這一結果的原因是塑性收縮值的大小還與漿體抵抗塑性收縮的能力有關，如果漿體較硬，其抵抗收縮的能力會較大。同時，混凝土的干燥收縮受用水量的影響也很大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比。因此，在滿足泵送和澆筑要求時，宜盡可能減少坍落度，水灰比宜為0.4～0.6，單位用水量在170 kg／m 3以下。

    (3)骨料：粗骨料在粒徑較小、級配較差、用量較小情況下，使得生產混凝土時需要較多的細骨料和膠凝材料來填充。所以水泥用量和用水量也較大，從而使混凝土的收縮也相應增大。含泥量大小對混凝土抗拉強度和收縮變形影響很大。若含泥量大則骨料表面與水泥石的粘結力會降低，且需增加混凝土用水量，即增大其收縮和降低其抗拉強度，導致收縮裂縫產生。

    因此，對于細骨料而言，宜選級配、含泥量、泥塊含量符合標準要求的中粗砂為宜。在不影響泵送混凝土的可泵性前提下，盡量控制砂率在37％～40％內為宜。泵送混凝土所用粗骨料以連續粒級為好，單粒級不宜配泵送混凝土，C25以下混凝土宜選連續粒級為5～40 mm的卵石，C30以上混凝土宜選5～35 mm的碎石。板類結構混凝土內含粗骨料應比梁柱結構混凝土的含石量多些，以減少裂縫的產生。

    (4)摻和料：磨細礦渣增大了混凝土的收縮開裂趨勢，而粉煤灰對混凝土的早期收縮有明顯的降低作用，幾種因素的綜合作用使摻加粉煤灰的混凝土開裂時間延遲，各齡期的最大裂紋寬度明顯小于基準混凝土，即粉煤灰能明顯降低混凝土的收縮開裂趨勢。因此，在選擇摻和料時，應盡量使用需水量小的粉煤灰；使用礦渣時最好采取與粉煤灰雙摻的辦法，并控制兩者替代水泥總量在一定的范圍內。

    (5)外加劑：常用的木鈣、糖蜜以及萘系高效減水劑雖然可以降低混凝土用水量，但是通常不能降低混凝土的干燥收縮。而作為新一代的聚羧酸高效減水劑，其堿含量和表面張力均較以上幾種外加劑有明顯優勢，在常規的摻量范圍內不僅可以起到減水增強的作用，而且也未增加收縮，甚至還有降低收縮的作用。

膨脹劑的摻入可以使混凝土產生適度膨脹，以補償混凝土的后期干縮，從而改善抵抗干縮開裂的能力。但在干燥條件下收縮更大，應慎用。減縮劑通過降低孑L溶液的表面張力，不僅可以降低混凝土的自收縮，摻入混凝土內部或是涂于表面能顯著降低混凝土的干縮，因此對于提高混凝土抵抗收縮開裂的能力具有明顯的優勢。

    2.3混凝土的溫度控制

    為了防止溫度裂縫的形成，應注意以下幾點：降低新拌混凝土的入模溫度(<30℃)是最有效的防裂途徑；控制混凝土內部最高溫度71≤75℃；降低水化熱釋放值與釋放速度以降低澆筑溫度；控制混凝土體內的溫度梯度T≤25℃；對于大體積混凝土應在混凝土中埋設水管，通人冷水降溫。

    2.4混凝土的施工控制

    (1)振搗：根據混凝土的應用情況采取快插慢拔的振搗方法，并采用二次振搗和抹光做法。采取二次振搗，即先用插入式振搗器將混凝土振搗一遍，過30 min后，待混凝土中的自由水分散后，再用平板振搗器振搗一遍。

    (2)抹面：在進行找平后，通常進行三遍抹壓，整個抹壓時間應控制在混凝土初凝前完成。

    第一遍：混凝土振搗后，用刮杠將表面的腳印、不平處整體刮平，且虛鋪厚度應稍高于設計標高。

    第二遍：當混凝土收水初凝時(注意必須掌握好二次抹壓時間進行抹壓，使面層充分密實，以消除此階段由于混凝土硬化而產生表面裂縫的可能性，但對于厚度大于20 cm的結構或構件，應進行二次振搗。

    第三遍：在混凝土初凝后、終凝前進行，使混凝土面層與底部充分結合一致，進一步消除表面產生裂縫的可能性。

    (3)養護：實踐證明，養護不當也是引起混凝土開裂的一個主要原因，特別是摻緩凝劑的商品混凝土更應加強養護。因此，在混凝土終凝后應及時進行養護，采用麻袋或草袋覆蓋并定時灑水，保持混凝土表面濕潤是混凝土板養護的較好方法，以避免混凝土表面水分散失過快、體積急劇收縮而引起裂縫。另外，混凝土強度達到l.2 N／mm2(一般24～48 h)時，方可在其上踩踏和安裝木模板及支架。

    2.5裂縫的處理

    混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法：表面修補法、嵌縫法、結構加固法。

    表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，還可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

    嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等，常用的剛性防水材料為聚合物水泥沙漿。

    結構加固法是當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采用加固法對混凝土結構進行處理。結構加固主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

3.結  語

    商品混凝土早期裂縫的原因是很復雜的，裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。為了避免上述問題的發生，必須從設計、施工和原材料方面做好各項控制措施，以確保混凝土結構質量。

參考文獻：

[1]康立中，金延，薛啟龍．淺談現澆商品混凝土樓板變形裂縫的成因和防治[J]．混凝土，2003(5)：18—24．

[2]姚  燕，馬麗媛，王  玲，等．鋼筋混凝土結構裂縫控制指南[M]．北京：化學工業出版社，2004：53—77．

[3]繆昌文，劉加平，田  倩，等．鋼筋混凝土結構裂縫控制指南．北京：化學工業出版社，2004：39—52．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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