浅谈商品混凝土施工中的裂缝预防

【摘要】随着商品混凝土在建筑工程上的广泛应用，混凝土裂缝问题是混凝土工程中带有一定普遍性的技术问题。笔者从多家施工单位裂缝治理和结合混凝土实际质量管理的情况，分析了商品混凝土主要裂缝产生原因及治理措施方面同大家进行交流。

【关键词】混凝土裂缝；原因；预防；治理

中图分类号：TU375 文献标识码：A

混凝土产生各种裂缝是普遍存在的问题。可以说“混凝土有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的”。裂缝是固体材料中的某种不连续现象，是材料的一种缺陷，在某种程度上是人们可以接受的一种材料特征。混凝土裂缝问题是混凝土工程中带有一定普遍性的技术问题。直到目前，人们对水泥水化初期裂缝形成和发展过程不尽了解，特别是没有认识到硬化混凝土产生裂缝是由于浇筑混凝土初期孕育的缺陷没有及时处治而发展形成的。对于初凝前的二次模压很多流于形式，混凝土养护问题普遍不够。只知道浇水养护，而不知道养护最佳时机和充分养护可防止裂缝进一步发展，同时能使裂缝愈合。对于养护开始时间说法不一致，许多规范中规定终凝后或脱模后开始覆盖浇水养护。实际上此时混凝土已经开裂。因为浇筑后前十几小时没有得到有效养护，混凝土已经产生了早期塑性裂缝。现在许多工程实践证明，混凝土开裂多发生在混凝土凝固前，主要是由于混凝土水化反应及干燥气候产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度，且没有采取合理的施工工艺措施。

随着商品混凝土在建筑工程上的广泛应用，商品混凝土的开裂问题越来越受到人们的关注。使用单位(施工单位、监理和业主)普遍认为，与现拌混凝土相比，商品混凝土较容易出现裂缝。下面就商品混凝土产生早期裂缝的原因进行分析和探讨，同时建议采取针对性的措施防治和控制混凝土裂缝。

1、商品混凝土的早期裂缝

1．1商品混凝土特征

现代商品混凝土一般是高流态混凝土。自从70年代末产生以来，以其快速高效、质量稳定、供应量大和不占用施工现场等特点得到了广泛的应用，但它的高流动性和可泵性也产生了一些负面作用，如：

1）水泥用量增加：水泥在凝结硬化过程中体积要缩小，通常收缩率为万分之三。混凝土在硬化过程中的抗拉能力及钢筋与混凝土之间的握裹力均抵抗不了水泥的收缩。所以，水泥用量的增加也增大了裂缝出现的几率；

2）砂率增加：一般高流态混凝土的砂率都在40％以上且骨料粒径减小，这是混凝土泵送的要求。由于细骨料的增多，减弱了混凝土之间的连接，裂缝的机会增多了；

3）坍落度大：高流态混凝土的坍落度一般都在l0cm以上，对于许多高层建筑，坍落度甚至要超过20cm。施工中发现，坍落度大、流动性大的混凝土较坍落度小、流动性小的混凝土更易出现裂缝。

4）外加剂的影响：外加剂与水泥适应性等问题

因此，与普通混凝土相比起来，它的收缩及水化热增加。当混凝土构件受到外界约束时，就会产生较大的收缩应力，当其超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，尤其是在高层建筑地下室墙板等大体积混凝土构件中，当地下水位较高时，还会引起渗漏等问题。

由于这些特点，使商品混凝土出现开裂的可能性增大。再加上使用单位没有注意到这些特性变化，仍然以过去的经验来对商品混凝土结构进行配筋、施工和养护，即以旧的思维来对待新事物，这是商品混凝土普遍产生裂缝的最根本原因。

1．2商品混凝土典型裂缝

商品混凝土裂缝多发生在早期，这时大多数构筑物还没有承受荷载。商品混凝土成型后出现的早期裂缝，主要是由于混凝土在凝结和硬化过程中产生的收缩变形引起的。其中收缩可分为五大类：塑性收缩、干燥收缩、自收缩、热收缩和碳化收缩。其中前四种收缩对商品混凝土早期裂缝影响较大。

1）大面积楼板产生的裂缝。一般发生在混凝土初凝前后，多发生在梁板交界处、厚度突变处和梁板钢筋上部，春季和季节转换时最容易发生；

2）大体积混凝土温度裂缝；

3）地下室外墙裂缝。裂缝非常有规律，即在墙体长度方向等间距分布的垂直裂缝，裂缝宽度呈现橄榄状（中间宽，两头小）一般为贯穿性裂缝，且大多在拆模前就已形成；

2．商品混凝土早期裂缝成因分析

2．1结构设计

商品混凝土在施工中出现开裂，人们往往把责任推向商品混凝土供应商和施工单位，而忽略了设计单位也有可能要负一定的责任。由于安全系数取的过高，而导致配筋上过密、过粗，甚至出现结构设计不合理，从而导致混凝土的开裂。因此要避免商品混凝土在施工中出现危害裂缝，需要设计单位、施工单位、商品混凝土供应商三方面共同努力。

1）结构温度伸缩缝间距

根据《混凝土结构设计规范》（GBJl0-89），为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，采取永久式伸缩的方法，伸缩缝允许间距为0～55m（室内或土中长墙、剪力墙结构及框架结构），露天条件下为20～35m。规范的附注中又明确指出：如有充分依据和可靠措施时，上述规定可以增减。其它有关的规程中还有允许采用“后浇带”取代伸缩缝的办法。

2）构造配筋

设计时注意构造配筋十分重要，它对结构抗裂影响很大。但目前国内外对此都不够重视。对连续式板不宜采用分离式配筋，应采用上下两层（包括受压区）连续式配筋；对转角处的楼板(受双向约束较大）宜配上下两层放射筋，孔洞处配加强筋.

3）混凝土结构形式与强度等级

在水平结构（如梁、板、墙等）中，尽量采用中低强度等级的混凝土（C25～C35），利用后期强度R60、R90。

泵送混凝土的迅速发展，由于流动性与和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥强度等级提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒径减小，减水剂及其它外加剂的增加等诸因素的变化，导致混凝土的收缩及水化热作用都比以往预制装配工程结构和中低强度等级混凝土大量增加，收缩时间延长，已为大量试验所证实。在裂缝控制中决定混凝土抗力的是抗拉强度（极限拉伸），水泥用量及强度等级的增加，可明显提高抗压强度，但对抗拉强度（极限拉伸）的提高是较小的。

2．2施工工艺

混凝土在未凝结前，受到外力，可以有恢复作用；但初凝后，混凝土逐渐失去本身的流动性，出现裂缝恢复较难。

1）泵送管道支撑对楼板的冲击和振动。楼板面积比较大时，泵送管道通常架设在模板上，由于泵送管道布置弯头较多，使泵送阻力增加，泵管输送混凝土时的来回运动，影响到钢筋的周期振动，对初凝后的混凝土影响很大。长时间作用条件下在混凝土中会形成裂缝，裂缝方向性很强，与钢筋走向相同，呈方格状或等距离分布。

2）底板模板刚度不足，受力变形亦会造成裂缝。此种情况，常见于胶合板模板，下部支撑杆布置较稀时，未浇筑前上人就可以感到模板刚度不够，脚抬起来模板就反弹。

3）浇筑混凝土并在混凝土初凝后，模板支撑下沉，多见于挑沿处，作立柱钢管过长，无水平支撑造成模板轻微下沉，混凝土拉裂裂缝多为沿墙方向分布，长度在2m之间。

4）楼板中的电线穿线管固定不牢，混凝土凝结后即上人操作，使电线穿线管下压：将混凝土压裂，拆摸后可见裂缝走向与穿线管方向相同。

5）板面混凝土过震，浮浆太厚，同时由于商品混凝土施工速度快，大面积板面混凝土在短时间内凝固，来不及人工抹压且不采取塑料薄膜保湿养护。

2．3混凝土原材料

泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。混凝土搅拌生产环境是相当恶劣的，处于高温、高湿、高粉尘、高振动的条件下，必须确保设备的稳定运行，称量装置的严格精确度，确保混凝土的质量。

由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，故选取在满足泵送的坍落度下限的条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水率控制波动很大，也影响了混凝土的水灰比。

砂石的级配及含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩的影响。实际中，由于地材的波动性，虽然有相关人员检验把关，但还是时有超标。

当水灰比不变时，水和水泥的用量，即水泥浆量对于泵送状态及收缩都有显著影响。例如水灰比不变，水泥浆量由20％增加到25%（水泥浆占混凝土总重量比），混凝土的收缩量增大20％；如果水泥浆增加到30%，则收缩增加45％。因此，在保证可泵性和水灰比一定的条件下，应尽可能降低水泥浆量。

砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，仍然起到增加收缩的作用，对抗裂不利。砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。

水泥品种的选择应根据大体积混凝土特点，视其结构特点，以水化热控制或收缩控制。如以水化热控制可选用粉煤灰水泥、矿渣水泥及中热硅酸盐水泥或加大掺合料用量；如以收缩控制，可选用普通硅酸盐水泥及粉煤灰水泥等。不要轻易采用早强水泥。

为了降低用水量，保证泵送流动度，应选择对收缩变形有利的减水剂。相对中低强度等级的混凝土可选用普通减水剂，夏季宜选用缓凝型，而冬季可选用普通型。

粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分。由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，具有优良性质的粉煤灰（不低于Ⅱ级），在一定掺量下（水泥重量15％～20％），混凝土强度还有所增加（包括早期强度），密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减少。通常粉煤灰与减水剂共同掺入混凝土称为“双掺技术”。通过预配试验会取得降低水灰比，减少水泥浆量，提高混凝土可泵性的良好效果，特别是可明显的延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。

2．4环境因素

混凝土的裂缝与环境条件（施工期和施工后）有很大关系。施工过程中应注意温湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护（维护），不宜长期。

密切注意天气预报（降温及降雨预报），不得在雨中浇筑混凝土，否则将严重地改变水灰比。结构施工后验收投入使用，由于环境变化（如生产使用条件、房屋装修改变条件），承受了新的温度、湿度、振动（包括相邻振动）、化学腐蚀及荷载变化影响等，都可能引起后期开裂。

3、商品混凝土施工中的裂缝预防

混凝土裂缝的原因十分复杂，为了防止裂缝的产生必须在混凝土材料、施工方面结合，共同配合采取综合预防措施。

1）选用合格的原材料和正确的配合比。原材料中砂石的含泥量要少，在保证混凝土强度的情况下水泥用量要少，多掺细掺料。传统的配合比设计方法是以强度为基础的，很难满足现代混凝土对工作性、强度和耐久性的要求。而配合比全设计法在这方面能发挥其优势，能快捷的得到流态混凝土的最佳配合比。

2）正确的选择和控制初始坍落度、入泵坍落度和初凝时间。能有效地解决大坍落度和坍落度损失的矛盾；流动性与粘聚性的矛盾；缓凝与早强的矛盾。

3）保持混凝土均匀性和稳定性。混凝土振捣不够或过度振捣都将破换均匀性。

4）降低水化热和控制混凝土的内外温差。为了防止温度应力裂缝的产生，应通过调整缓凝组份和细掺料掺量降低水化放热速度和控制混凝土内外温差。

5）增加抗裂钢筋网，在板中钢筋稀疏的部位增加部分抗裂钢筋、钢丝等，也可以减少混凝土的裂缝。

6）加强养护防止干缩裂缝的产生。在初凝之后及时用机械二次模压并覆盖塑料薄膜养护，裂缝能基本消除。在非正常气候条件下，如气温高、风速大和相对湿度小时应提前用塑料薄膜覆盖，防止混凝土表面失水而产生裂缝，然后进行两次收浆并覆盖，终凝后浇水养护7至14天。

7）混凝土无宏观裂缝施工工艺。

根据一般施工工艺，实际施工很难做到不产生裂缝。特别是在高温、风速大和相对湿度低的不利气候条件下必然产生裂缝。

我们根据气候条件，混凝土工作性及凝结时间的要求总结的无宏观裂缝施工工艺。在山坪子1#楼，中海凯旋门中建三局，中铁十一局取得良好施工效果。

上面是在对相当数量工程实例的调查之后总结出来的，如果采取了上述措施，大部分早期裂缝都是可以避免的。

参考文献

[1]混凝土质量控制标准GB50164-2011

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002

[3]实用混凝土大全 冯乃谦主编 科学出版社出版2001

[4]商品混凝土CN23-1472/TU