1、对建筑工程中混凝土结构施工裂缝原因及其控制探讨江苏通力建设工程有限公司 金波摘 要：建筑工程中混凝土结构的裂缝细微、影响观感，当裂缝宽度超过允许范围时，就会影响结构的安全性、耐久性，达不到使用要求。关键词：混凝土 结构施工 裂缝控制引言在工业及民用建筑、市政工程等项目的施工中，混凝土结构由于其经济性仍然是目前建筑结构中最主要的结构形式得到普遍应用。混凝土结构在施工及使用中很容易出现裂缝，尤其一些板梁承重构件。房屋建筑工程的普通混凝土结构实质上是带缝工作的，一般认为钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。消除或过度限制裂缝的产生是不现实也是不经济的，科学的要求是将其有害程度控制
2、在允许范围之内。当裂缝宽度超过允许范围时，就会影响结构的安全性、耐久性，达不到使用要求，这是施工规范和安全标准所不允许的。结构出现裂缝的原因与机理是一个比较复杂的问题，这些裂缝有的是在施工过程中出现，有的则是在使用过程中出现。出现裂缝的主要部位是现浇墙体、大体积基础底板及一些现浇板梁柱体中。如何减少和避免裂缝的发生就需要设计和施工都从各个不同方面来采取措施，尤其是施工过程的控制无疑是控制裂缝发生的最有效的措施。1 混凝土施工裂缝产生的基本原因从强度方面分析，混凝土出现裂缝是受约束的混凝土，当温度、混凝土收缩等因素所产生的拉应力大于混凝土极限抗拉强度时，混凝土就被拉裂而产生裂缝。施工期间裂缝因素
3、的基本关系如图 1。图 1 混凝土施工期裂缝因素关系图产生混凝土裂缝的常见原因是：1.1 材料质量混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，混凝土材料质量不合格可能导致建筑物结构出现裂缝。主要有：水泥安定性不合格；不适当地掺用氯盐等。1.2 地基变形 建筑结构一端沉降大、或两端沉降大于中间或局部沉降过大，都可能会引起结构裂缝。1.3 施工工艺不当或质量差 主要有：混凝土配合比，砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值，如水灰比过大，混凝土收缩，在上层钢筋顶部产生收缩裂缝。 1.4 水泥水化热及其他原因水泥水化热引起过大的温差，混凝土凝固后表面
4、失水过快，混凝土硬化后收缩等都会使混凝土出现裂缝。2 混凝土施工期约束变形的控制混凝土施工期裂缝控制，就是要防止其施工期裂缝的出现，使约束应力小于混凝土强度。控制的出发点一是减小约束应力；二是提高混凝土构件受拉区的抗拉强度。三是控制结构体的不均匀沉降控制约束变形的措施有：2.1 减小构件施工尺寸 在施工允许的情况下，对尺寸大的构件，采用留设施工后浇带、分层分块浇筑或跳仓法浇筑方法，以达到减小构件变形的效果。2.2 减小温差减少温差的方式包括控制温升和控制降温两个方面，对构件内部要控制其温升：一是可以采用减小尺寸的方法；二是要控制入模温度；三是控制水泥水化热。2.3 控制失水通过加强养护或减少用
5、水量达到控制失水目的，养护的方法主要有覆盖养护、蓄水养护等。2.4 控制施工工艺和质量选用合格的原材料，自然连续的级配粗骨材，合适的混凝土配合比拌制混凝土；浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡；模板及支撑系统必须满足施工过程所需的强度、刚度和稳定性，对水平混凝土构件模板支撑系统高度超过 8m 或跨度超过 18m，施工总荷载大于 10KN/m2，或集中线荷载大于 15KN/m 的高大模板工程编制专项方案。对于跨度不小于 4m 的现浇钢筋混凝土梁、板其模板要按设计要求起拱；当设计无具体
6、要求时起拱高度宜为跨度的 0.1%-0.3%，减少大跨混凝土结构在荷载作用下发生挠曲变形和模板在施工荷载作用下的挠曲变形。3 大体积混凝土基础的温度裂缝控制对于大体积混凝土基础的施工，应着重控制温度裂缝。首先在施工准备阶段要进行控温度裂缝的理论计算并建立控制的施工技术措施，二是在施工过程中要建立测温装置测温，并准备相应措施控制混凝土内外温差在 25以内，控制温度裂缝的施工技术措施主要有：3.1 水泥的选用 大体积混凝土产生结构裂缝主要的原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土现早期温升及后期降温现象。施工中降低水化热措施，一是采用中低热的水泥品种；二是利用混凝土 60d 或 90d 后期强度，这样
7、可以减少混凝土中的水泥用量以降低混凝土浇筑块体的温度升高。3.2 掺入外加料 在混凝土制作中掺入一定的外加剂或外掺料，可以起到降低水化热的作用。例如泵送混凝土中掺入水泥重量 025的木钙减水剂不仅使混凝土工作性能有了明显的改善同时又减少 10拌和用水节约 10左右的水泥从而降低了水化热。在混凝土中掺入一定数量的粉煤灰能代替部分水泥降低水化热，掺加量为不大于水泥用量的 15降低水化热 15左右，同时由于粉煤灰颗粒呈形状起润滑作用，可以改善混凝土的可泵性，降低的水化热是比较显著的，表 1 数据可以说明：表 1 掺磨细粉煤灰对水泥水化热的影响3.3 粗细骨料级配 应用自然连续的级配粗骨材配制的混凝土
8、具有较好的和易性，较少的用水量和水泥用量；砂石的级配差或砂颗粒过细拌制的混凝土常造成侧面裂缝。细骨料以采用中、粗砂为宜，由试验资料表明：当细度模数为 2.79，平均粒径为 0.318 的中、粗砂，比采用细度模数为 2.12，平均粒径为 0.236 的细砂，每立方米混凝土减少用水量 2025 公斤，水泥可相应减少 2825 公斤；配制中，还应严格控制砂、石的含泥量，含泥量过大，对混凝土的抗裂性是十分不利的，砂石含泥量超过规定不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。3.4 控制混凝土的出机温度及浇灌温度 混凝土的各种原材料中，石子的比热较小，但石子所占的重量最大；水的
9、比热最大，但它的重量在混凝土中只占一小部分。因此，对混凝土出现温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。为了降低出机温度，其最有效的办法是降低石子的温度。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车运输、平仓等工序后的温度称为浇灌温度。为了降低大体积混凝土的最高温升，减少结构内外温差，根据不同季节可以采取相应的措施：对于夏季施工，应从降温保凉着手，在搅拌筒上可搭设遮阳装置，用冷水冲洗石子、冷水搅拌，整个长度水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水；混凝土浇筑采用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短必须在前层混凝土初凝之前将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于
10、混凝土的初凝时间，不得留施工缝。对于冬季施工，必要时混凝土制作可加热石子、添加热水搅拌，应确保正温浇灌，保温养护，并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止发生冻害。3.5 混凝土的施工 根据有关资料，普通混凝土的极限拉伸的离散性很大，它与水泥用量、水泥浆量、水灰比、粗骨料品种、砂石含泥量、混凝土的捣固以及养护条件等有关，以 C25 混凝土为例，在瞬时荷载作用下的极限拉伸情况如表 2表 2因此在施工的全过程，必须确保混凝土均匀密实，提高其抗拉强度。控制的目标是：降低热强比 K0， （ K0= Tr / Rl， Tr混凝土的绝热温升； Rl混凝土的抗拉强度 MPa， 热强比越小混凝土的抗裂性越强
11、）改进振捣工艺和搅拌工艺。3.6 信息化施工 为了进一步摸清大体积混凝土各部位水化热的大小、不同深度温度场升降的变化规律，以便有的放矢采取相应技术措施，确保工程质量，可在混凝土不同部位及深度埋设热传感器，采用混凝土温度测定记录仪，进行施工全过程的跟踪和监测。3.7 加强养护工作 主要是两方面：一是埋设散热孔、通过循环水冷却，二是采用保温保湿。3.8 设计构造 重点放在改善构筑物的构造和配筋、减小构筑物的内外约束等两个方面。尽量避免结构断面突变带来的应力集中，如因结构或造型方面原因等而不得己时，应充分考虑采用加强措施。3.9 运用新技术、材料优化施工方案 裂缝自愈合混凝土：在受力或其它因素的作用
12、下会出现裂缝影响了混凝土的使用寿命，裂缝自愈合混凝土可以在不影响结构尺寸和美观的情况下，在混凝土出现裂缝后部分液芯纤维或胶囊破裂，粘结液流出，渗入裂缝，粘结液可使混凝土裂缝重新愈合，恢复并提高混凝土的性能。纤维混凝土：纤维和混凝土组成的复合材料的统称，在混凝土中加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，主要作用在于限制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展，所用纤维按其材料性质可分为：金属纤维无机纤维有机纤维。上述控制方法思路，同样适用其他构件因温度等因素作用的变形约束裂缝的控制。主要参考文献1张彩银.混凝土裂缝的预防与处理，福建建材，20042程文瀼等.混凝土结构设计原理，中国建筑工业出版社3钟进章.混凝土裂缝成因及控制措施.混凝土，2004
