摘 要: 通过对混凝土裂缝产生的外因、内力的分析，对混凝土裂缝的控制和预防的措施进行分析阐述。
关键词:混凝土 裂缝 外因 内力 控制
中图分类号:TU755 文献标识码: A 文章编号:1673-0534(2007)03(b)-0100-02
水泥混凝土在现代公路工程建设中占有重要地位, 在路面工程、桥梁工程中得到了广泛的应用。但在今天, 混凝土工程出现裂缝的现象较为普遍, 在道路、桥梁施工中几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施, 但裂缝仍极难避免。本文结合外因与内力两方面对施工中混凝土裂缝的成因及防治做一初步的分析阐述。
1 产生裂缝的外因
外因是指除混凝土内部作用力之外的,容易被施工中的不合理行为所左右的因素。
1.1 材料因素
材料质量问题很容易引发混凝土的裂缝,合格的材料是保证混凝土质量的基础。如果有下列因素：如水泥安定性差, 两种或多种水泥混用, 砂、石料含泥量大, 骨料粒径过小,外加剂质量不合格或加入量过大等,都容易引起混凝土的质量问题,裂缝是其主要表现之一。对于此种问题, 要求施工单位及监理单位严把质量关,选用合格的原材料,严格按施工配合比、施工程序进行施工。
1.2 地基变形因素
当地基发生不均匀下沉时,在混凝土内部必然产生极大的应力。当应力超过抗力时,将不可避免地出现裂缝, 裂缝的形状、方向、宽度决定于地基变形的情况。因此, 合格的路基、路面基层是混凝土路面施工的基础, 对于水泥混凝土路面、结构的下承层施工,要充分考虑的路基的沉降及表面的平整度对面层混凝土的影响。
1.3 结构荷载因素
较为常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件, 在使用荷载作用下, 出现不同程度的裂缝。一般不易发现在早期出现的微裂, 施工规范对有些构件允许出现的裂缝的宽度有一定规定。但对所产生裂缝的宽度超过规范所规定的,以及在不应该出现裂缝的构件上出现裂缝,则应属于存在质量问题的有害裂缝,须加以认真分析, 严格处理。
1.4 施工中的因素
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够；水灰比过大；搅拌时间不够、振捣不实；钢筋表面污染、保护层过小或过大；任意留置施工缝且不按规定处理；后期施工扰动前期混凝土；构件内外温差大, 未采取有效措施；在不宜施工的气候条件下, 勉强施工；冬季施工未采取防冻措施等。这些大多属于质量把关不严、施工者疏忽的原因, 要求施工单位加强自身的质量检验工作,监理严格按照施工规范等技术标准的要求进行质量控制。
2 产生裂缝的内力
内力是指混凝土内部之间产生的各种应力、拉力等, 可由外因所引起, 受温度、湿度等条件的影响, 有着复杂的产生和变化过程。
2.1 徐变产生裂缝
此类裂缝特征与上文中提到的因荷载产生的裂缝相同, 常见于受弯构件的拉区。结构构件在内应力的作用下,除了有瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2～3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,以至于造成裂缝的出现,预应力构件会因徐变产生较大的应力损失, 使混凝土结构的抗裂性能降低。
2.2 温度应力裂缝
混凝土与其它物质一样,也具有热胀冷缩的物理性质,当外界环境温度发生变化时,就会产生温度变形,在构件受到约束不能自由变形时,构件内就会产生附加应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会出现裂缝。在混凝土硬化期间,反应中的水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,就容易产生裂缝。混凝土的抗拉强度仅是抗压强度的1/10左右。由于材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,也会出现许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
2.3 湿度变形裂缝
普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,由此而在构件内部产生拉应力,在早期混凝土强度较低时, 混凝土收缩值最大。在混凝土的内部,湿度变化很小或较慢,但在混凝土的表面, 湿度可能变化较大或发生剧烈变化。若构件早期养护不良、时干时湿, 表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致产生裂缝。
3 防止裂缝的措施
为了防止裂缝,可以从控制内部因素和改善外部条件两个方面相结合进行入手,对内力产生的主要因素温度及各种人为的外因采取措施, 进行控制。
3.1 控制内部温度的措施如下
(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
(2)高温天气拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温。
(3)气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
3.2 改善外部条件的措施
(1)控制基础及下承层的平整度,避免有大的不均匀沉降。
(2)合理的安排施工工序。例如要规定合理的拆模时间,避免过早拆模,当混凝土温度高于气温时应适当考虑延长拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度较空气温度为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险。
(3)注意混凝土的养护。混凝土常见的裂缝许多存在于表面。混凝土的养护,目的在于使混凝土强度形成的早期保持适宜的温湿条件, 这样一方面可以使混凝土免受不利温度、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩；另一方面能够使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。新浇混凝土常由于蒸发等原因引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土容易直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键期, 施工中要注意混凝土的保温保湿工作。
(4)正确使用外加剂,这也是是减少裂缝的有效措施之一。例如使用减水剂,水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水剂可以减少混凝土用水量及水泥用量而不影响混凝土强度。减水剂还可以改善水泥浆的稠度,提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能,并能有效的提高的混凝土抗拉强度,防止混凝土收缩时受到约束产生的拉应力大于混凝土抗拉强度而产生裂缝。掺加减水剂后还可以适当调整混凝土缓凝时间,防止水泥迅速进行水化热反应,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
4 结语
针对产生混凝土裂缝,从外因与内力进行了简单的分析和阐述, 对外因、内力之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨,混凝土裂缝产生的原因很多,不能统一而论,在学术界也有很多不同的分析和计算理论,但对于在具体的施工中,努力减少人为外因、控制内部反应,也有较好的应用效果,因此在具体施工中我们要多观察、多比较,出现问题后多进行总结、分析,多种预防处理措施相结合,相信随着科学技术的发展、理论的完善,混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献
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