现浇混凝土结构早期裂缝原因浅析及防治侯林辉

侯林辉

引言

现浇混凝土结构早期裂缝具有多种形式：塑性裂缝是当混凝土终凝前，其水分蒸发速度超过泌水速度时，受到拉应力产生的塑性拉缩裂缝；干缩裂缝则是混凝土终凝后水分流失并受到约束而产生的裂缝；沉淀缝是由于骨料下沉产生的混凝土裂缝；荷载和振动裂缝则是由于施工工艺和设计因素造成的受力裂缝。

1现浇混凝土结构早期裂缝的原因

1.1混凝土原材料和配合比因素

混凝土是由水泥、骨料、外加剂、外掺材料等多种原材料混合而成的，因而原材料的质量和配合比对其浇筑结构具有直接的影响。在原材料方面，细度较小，凝结时间过长的水泥灰更容易产生结构内部拉力，从而导致早期裂缝的产生；骨料的级配也会影响到混凝土的均匀性、密实性和强度。此外，水中的可溶物、氯化物、硫化物等元素也会干扰混凝土结构的强度，影响外加剂性能的发挥。在配合比方面，不合理的水灰比会影响混凝土的和易性和耐久性，更容易造成混凝土拌合物的离析，增加干缩、塑性收缩裂缝的可能性。此外，泵送混凝土的含砂率要显著高于普通的混凝土，其浇筑的混凝土结构在早期更容易出现干缩和沉降裂缝的现象[1]。

1.2结构设计

混凝土的结构设计也是影响混凝土浇筑质量的重要因素之一。当前我国的土木建筑工程越来越倾向于采用超静定结构体系，这样的结构体系内部的约束较多，即使当部分约束或连接失效后仍可以承担外荷载，能够有效维护建筑结构的稳定性，但是超静定结构的受力状态也给混凝土浇筑工艺带来更高的要求，混凝土局部的变形和受力都会辐射到其他部位，从而导致强度薄弱的部位发生开裂。此外，现有的关于构造钢筋布局的规范已经不足以应对结构使用的要求，在没有经过科学严谨的数据分析的情况下，盲目布置构造钢筋，会导致混凝土结构中的薄弱环节发生开裂。与此同时，不合理结构缝的规划也会给混凝土结构带来不良影响。

1.3温度应力

混凝土结构的质量受到局部温差和收缩的制约，混凝土原材料的热胀冷缩应在结构内部产生约束作用，其约束条件包括非线性温度场、气温骤降、基础岩石对混凝土的约束以及新旧混凝土之间的约束。一般来说，现浇混凝土结构的水化热效应会引起其内部温度的急剧上升，从而导致结构内外温度不一致，形成温差，使得混凝土拉应力和变形超过其承受范围，产生裂缝。此外，气候环境因素也会产生相应的温度应力，气候环节条件越差的季节或地区，其混凝土结构土配筋相对薄弱的位置发生裂缝的几率会更大，例如，相较于海洋气候环境，大陆气候环境中的土木建筑工程现浇混凝土结构中的裂缝现象更为普遍和严重。另外，值得注意的是，分层浇筑混凝土构件也会产生裂缝。

1.4混凝土施工工艺和养护因素

混凝土的施工质量是现浇混凝土结构质量的保障。首先，在混凝土原材料进行搅拌的过程中，极易出现搅拌分散、小型化的现象，在冬季，对混凝土进行加热操作的过程中，不能保障其温度满足热工计算要求，且存在加热不均匀的现象。其次，在运输混凝土的过程中，也极易产生混凝土的离析现象，在浇筑时，不规范的施工操作也会影响到混凝土的密实性、弹性模量、均匀性以及强度。最后，混凝土结构的养护环节也是容易被忽视的地方，缺乏及时有效的养护措施会使得混凝土表面的水分迅速流失，使其硬化强度不足以应对塑性收缩所产生的拉应力，从而导致混凝土早期裂缝的产生。

2现浇混凝土结构早期裂缝的防治

2.1优化结构设计

防治现浇混凝土结构早期裂缝的基础，需要进一步优化结构设计。首先，采用静定结构替代超静定结构，以消除超静定带来的多余约束力，此外在中小结构物或局部构件设计中，应优先考虑使用微动、活动构造，以避免结构次应力造成的裂缝风险。其次，要灵活使用伸缩缝、抗震缝、拼接缝、界面缝等不同类型的结构缝，并将其有机的结合在一起使用，以消除结构内部的约束应力和变形，避免大量无规则缝隙的产生。再次，要强化对地基和钢筋网络的处理。在充分了解结构型式、荷载情况、地势条件、气候特征等信息的基础上，通过增设土工格栅、排水板、薄壁构建、预应力锚头位置的方法，防止地基的不均匀沉陷和由于拉应力或压应力造成的开裂现象。值得注意的是，构造筋一般采用直径为11mm的钢筋，并保障钢筋之间距离为125mm是较为合理的。最后，设计单位要强化温控设计，通过合理的温度参数来支撑相应的结构设计。

2.2合理设置混凝土配合比

混凝土的配合比设计对混凝土结构的质量具有基础性的影响。首先，要挑选优质的且具有质检证明的原材料，综合考虑原材料的弹性模量、徐变度、吸水率、表观密度、低线膨胀系数等指标[2],以完善混凝土的力学性能和热学性能，增强其抗裂性性。其中，对混凝土的比热、导温系数以及水化热变化指数的计算和测量，对于防治混凝土结构的早期裂缝具有重要的意义。例如，混凝土水化热的发展曲线可以用以下的指数式进行拟合：

其次，在调节水灰比的时候，尽量保证水灰之间的比值较低，减少用水量，用水尽量使用饮用水。其水泥的投入也不应太多，过量的水泥影响混凝土的抗裂性能。此外，值得注意的是，用水量也不能过低，要保障混凝土的流动性、保水性和粘聚性。最后，其设计配合比是，应考虑到混凝土在运输过程中可能产生的坍落度损失，要依据施工现场的实际情况合理设计混凝土原材料的配合比。与此同时，掺加高效减水剂也能够提升混凝土的早期强度。

2.3规范施工流程

规范混凝土的施工流程能够有效控制混凝土的开裂现象。首先，在混凝土的拌制环节，要保证混凝土的搅拌时间，不能过短也不宜过长，注重检验骨料的含水率和混凝土的均匀性和坍落度等指标。此外，还要注重季节变化对搅拌环节的影响，在夏季要采取防晒、防热、防风措施，在冬季要对原材料进行加温预热。其次，在混凝土的运输环节，要合理安排运输路线和运输车辆，依据混凝土的凝结时间限定运输时限，以避免混凝土均匀性和坍落度的损失。采用泵送混凝土时，需要在管内壁向放置一定数量的混凝土成分相同的水泥浆，以避免混凝土的离析。再次，对于混凝土的浇筑环节，要注重前期准备环节的充分性，保障模板的密闭性和支架的稳定性，并利用串筒、溜管等措施以防治混凝土的离析。在进行浇筑时，要保障混凝土按照标准的顺序和方向进行分层浇筑，并利用振捣设备将混凝土振捣至密实。最后，要重视养护环节的价值，结合具体工程的实际情况选择适宜的养护方式和养护时间，尤其在冬季要采取相应的保暖措施以增强混凝土抵抗变形的能力。

3结论

综上所述，强化对原材料、结构设计以及施工工艺的质量控制，能够有效避免现浇混凝土结构早期裂缝的隐患。此外，当早期裂缝产生时，施工单位还要及时的采取措施恢复其结构的完整性，避免裂缝的进一步恶化。

参考文献

[1]牛宇来.现浇混凝土结构早期裂缝原因及防治对策分析[J].科技创新与应用,2017(27):77-78.

[2]甘小林.浅析建筑工程中现浇混凝土结构早期裂缝原因及防治[J].江西建材,2017(15):94+97.