浅谈新疆高寒干旱地区混凝土裂缝的预防与处理

摘要：混凝土裂缝问题是一个普遍存在又难以解决的工程实际问题，本文对新疆高寒干旱地区混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

关键词：高寒干旱地区混凝土 裂缝 预防 处理

0 引言

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及需要时加入适量外加剂和矿物混合材料按一定比例均匀拌制，并成型养护而成的人工石材，是非均质脆性材料。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，混凝土的裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，由于混凝土本身变形和施工等一系列原因，硬化成型的混凝土中存在着许多的气穴、微孔隙和微裂缝，由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常对混凝土的一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝。一般混凝土建筑构件通常都是带缝工作的，因此并不是所有裂缝均有危险，但裂缝发展到一定程度影响使用，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。

近年来，新疆建设突飞猛进，混凝土构件大规模应用于各项基础工程建设中，除设计理念、施工管理等原因造成混凝土构件出现裂缝外，该地区高寒干旱的气候条件也是混凝土构件裂缝产生的重要原因。处于高寒干旱的典型地区，昼夜温差大、气候干燥，夏季炎热，冬季寒冷，具有降水量少而不匀、寒暑变化剧烈的显著特点。不仅对混凝土结构施工造成很大影响，也是混凝土构件温度裂缝产生的直接原因。而且对混凝土构件裂缝的诊治修补方法提出了新挑战。

1 工程中常见裂缝分析及治理措施

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。

1.1 温度裂缝原因分析和防治措施

1.1.1 产生原因。水泥在水化过程中产生大量的热量，从而使混凝土内部温度升高，如果没有降温措施，混凝土内部温度有时还会更高。水泥水化热在1～3天可放出热量的50%。由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3～5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，造成温度应力。特别是初期混凝土抗拉强度很低，当这种温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。一般认为，混凝土的内外温差超过25℃，极易产生温度裂缝，这种裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5天，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量有关。混凝土分层越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性也越大。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。

而新疆地区高寒干旱的自然施工环境，在目前大规模的工程建设形势下，混凝土构件裂缝的产生往往更是不可避免，①年温差变化幅度显著。一年中四季温度不断变化，虽然其变化时间相对缓慢，但通过对混凝土构件的反复变形而导致构件在纵向位移过程中产生对构件造成不利的温差内力影响，从而在结构位移受到限制时引起温度裂缝。②日照长及昼夜温差大。由于新疆地区日照时间相对较长，混凝土构件受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布；由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。③骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭等在新疆地区随处可见，夜间温度变化幅度大，因而混凝土结构外表面温度容易出现突然下降的现象，导致内部温度变化相对较慢而产生温度梯度并产生温度裂缝。

1.1.2 防治措施。为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

一是控制温度的措施如下：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；③热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；④在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；⑤规定合理的拆模时间，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；⑥施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。二是改善约束条件的措施是：①合理地分缝分块；②避免基础过大起伏；③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是合理进行混凝土分层分块，并在混凝土原材料及配合比选用、混凝土浇筑工艺等方面控制混凝土内部和表面的温度差。

1.2 施工工艺不当产生裂缝及防治措施

1.2.1 产生原因。①混凝土配合比影响：由于混凝土泵送工艺要求，对石子粒径，级配要求较高，如果石子粒径偏小、细砂多也产生裂缝。特别是一些施工单位为了保证混凝土的强度等级加大了水泥的用量，如C40、C50混凝土多采用52.5的硅酸盐水泥，用量都在400公斤以上，水泥用量过大加大了混凝土收缩裂缝的可能。有时为了泵送混凝土不堵管增大混凝土的塌落度，水分大了，达不到应有的密实度，内部产生更多的微裂缝，为后续裂缝的展开埋下了隐患。②养护方法不当。新疆地区夏季干燥少雨，白天气温高，夜间气温低，温差大，春秋季风盛行，致使混凝土水分散失快，如保湿养护跟不上，极易使混凝土产生裂缝。进入夏季施工时，出于施工放线工序的需要，采用不加覆盖，只在表面浇水的养护方法，在太阳直晒之下，易造成早期失水而发生表面收缩裂缝。③赶工期。一些施工单位因被迫抢工期而压缩混凝土技术间歇时间，往往在混凝土浇筑终凝一完成，有些后浇部分还处于半塑性状态时即在其上放线、安设模板支撑脚手架，造成混凝土在终凝前后受振动而造成裂缝。④模板拆除时间过早。为了节约施工设备材料费用，加快施工设备材料周转，没有充分考虑施工荷载影响，未对拆模程序做周密安排即拆模板。只在下层楼板混凝土强度达到设计强度的85%以上即开始拆模。过早拆模时，一方面下层楼板承受不了超出荷载产生下沉；另一方面下部模板拆除后必然发生挠度变形，使在施施工层楼板加大变形产生裂缝。⑤施工集中荷载大。一些工程配备一台塔吊，施工中一次吊运成吨的钢筋、模板，在向新浇混凝土楼板上堆放时，形成较大冲击荷载，产生震动，造成楼板裂缝。⑥支撑设置不规范。模板支撑立杆间距按工艺规范及经验布设间距1～1.3米，经计算立杆当间距超过1m，其挠度即在5mm以上。立杆下未按规范要求设垫块和上下层立杆位置不在同一位置上。

1.2.2 防治措施。施工工艺不当是裂缝产生的主要原因，应以改善操作工艺，规范施工工序入手解决现浇混凝土裂缝问题。制定以下措施：①混凝上品质改善措施。认真根据材料试验报告对混凝土配合比进行调整，严格控制水灰比，通过水泥用量、用水量、砂率、掺合料控制，将混凝土坍落度控制在15-18cm之间，C30以上级别混凝土时采用525R以上的普通硅酸盐水泥，以达到减少水泥用量和提高混凝土强度的目的，消除混凝土材料内在的不良品质。②利用对混凝土二次振捣，提高混凝土密度。在浇注过程前，确定浇注方向。对梁板先用振动棒振捣一遍，用木杠刮平，待过30-40分钟后，待混凝土中水分散发开始凝固时，用平板振动器拖振一遍，随振随用木抹搓平，在二次振捣后7-8小时前后安排人员对混凝土再进行搓浆抹平，并及时扫除混凝土表面泌出水分，最后在混凝土终凝前对未凝固部分进行局部搓浆，消除表面干缩裂缝。③严格养护管理。在混凝土浇筑最后一遍抹平后，随抹随用湿麻袋覆盖，视混凝土干湿及气温情况进行混凝土前期浇水养护，待混凝土完全硬化后，再局部掀开覆盖的保湿麻袋。④加强技术交底内容。向操作工人进行现场会交底，提高施工管理人员的思想重视，统一认识，上下一心，共同努力消除建筑裂缝的质量缺陷。⑤按规范、工艺标准要求，严格控制工艺间隔时间。严格按《钢筋混凝土施工及验收规范》（GB50204-92）中，第4.5.4条规定施工：“在已浇筑的混凝土强度未达到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。”并根据现场实际控制在混凝土浇筑18小时以后方可上人施工。⑥控制施工荷载。规定在走道、楼梯间等小开间房间上搭堆料脚手架，每吊设备料必须放在堆料架上，堆料架立柱支承在剪力墙上，其上堆积材料也不超过250kg/m2。⑦改善支撑体系，规范支撑操作。由现场技术员根据现浇板平面图，按比例绘制支撑立杆位置图，要求立杆间距0.9-1.0m之间，严禁超距。施工中由班组按立杆布置图在现浇板上弹线定位立杆位置。每层支模搭设满堂脚手架均按布置图施工，确保上下层支撑立杯在同一位置上，防止上下杆错位产生剪切裂缝，在每个立杆下垫方木板或废竹模板，以加大现浇楼板的受力面积。⑧保证混凝土有12小时以上技术间歇时间，混凝土浇完表面硬化以脚踩无印迹时方可上人，不允许大量人员、材料上板，严禁直接踩踏新浇混凝土板。未设走道的部位严禁上人。

另外，为保证技术间歇时间也影响进度，采用控制混凝土浇注时间来解决这一问题，以每次开盘为上午9点开始，基本上在下午7点左右可完成现浇板的浇筑。而且，晚上硬化气温低湿度大即不须浇水养护，也无人操作，通过一夜的硬化，可保证第二天一上班即可放线、吊运设备材料。即通过合理的施工组织，有效的现场管理可解决施工进度问题，保证工期。

2 混凝土工程的常见缺陷修补

针对该地区高寒干旱的自然施工环境，在目前大规模的工程建设形势下，混凝土构件裂缝的产生往往不可避免，采取经济而有效的措施进行修补是非常重要的。常见主要有以下三大类：①表面处理法。包括表面涂抹和表面贴补法。②填充法。用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。③灌浆法。此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

3 结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

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