混凝土变形裂缝的控制措施

屈学雷， 刘培枝

河南中医学院第一附属医院（450000）

0 引言

近年来，随着我国基本建设的迅猛发展，混凝土不断朝着高强、大流动性方向发展，使混凝土水化热和收缩不断增加；混凝土结构尺寸和体积越来越大，结构形式日趋复杂，使混凝土的变形受到更为广泛和严密的约束;施工工期片面追求使混凝土不可能得到充分的养护。其结果使混凝土裂缝已成为工程结构领域中一个相当普遍的问题,已影响到人们的日常生活和生产;混凝土裂缝控制的技术难度大大增加，困扰着大批工程技术人员和管理人员。因此，混凝土变形裂缝的控制是目前迫切需要解决的技术难题。

1 混凝土变形裂缝的工作机理

1.1 引发混凝土变形裂缝的变形因素

引发混凝土变形裂缝的主要变形因素有:温度作用、湿度作用和地基基础沉降等。本文只对温度下降引起的混凝土收缩进行分析。温度作用引起的混凝土变形包括水化热与昼夜温差引起的早期温降收缩,也包括季节性温差引起的后期温降收缩。

混凝土收缩又可分为塑性收缩、干燥收缩和自收缩。塑性收缩发生在混凝土终凝前的缩性阶段，通常在浇筑后4～15 h左右出现，绝大部分发生在初凝前的塑性阶段。塑性收缩又可以细分为失水凝缩、化学减缩、沉降收缩三类。干燥收缩通常是混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。自收缩是混凝土在没有与周围环境发生湿度交换的情况下由于混凝土的自干燥引起的体积变化。

1.2 混凝土变形受到的约束

混凝土只是一种建筑材料，实际工程中，大部分情况下是把混凝土和钢筋相结合制作成一定形式的钢筋混凝土结构或构件。在钢筋混凝土结构中，某一部分杆件总会受到其他部分杆件的约束，如楼、屋面板的伸缩受到梁的约束，刚架桥中梁板的伸缩受到墩台的约束;即使钢筋混凝土构件也要受到与其相接触的其他构件的约束,如混凝土路面板的伸缩将受到基层的约束,地下室底板的伸缩受到垫层或地基土的约束。

另外，钢筋骨架对混凝土的变形也有较大的约束作用，对于厚度较大的构件,内芯混凝土对表层混凝土也会有一定的约束作用,如钢筋混凝土薄壁墩台和大体积地下室底板的表层都会受到密布钢筋和内芯混凝土的约束。

1.3 混凝土变形裂缝机理及其控制

混凝土变形裂缝的工作机理是在约束条件下混凝土的累积拉应力和拉伸值往往大于其抗拉强度和抗拉伸能力，从而产生变形裂缝。根据这一机理，混凝土变形裂缝的改善和控制可以从减少混凝土收缩、降低混凝土的约束程度和提高混凝土的抗拉能力上着手。

2 混凝土变形裂缝的控制环节与方法

2.1 从结构设计上控制变形裂缝

在结构设计中，设计者应对“抗”、“放”或“抗放兼施”原则灵活应用。所谓“抗”就是采取混凝土抗变形裂缝的措施，提高混凝土抗拉能力；“放”就是选择合理的结构形式，降低混凝土的约束程度；“抗放兼施”就是既降低混凝土的约束程度又提高混凝土的抗拉能力。

在设置伸缩缝与后浇带的同时还应设置抗裂分布钢筋,抗裂分布钢筋的设置对于防止长大构件的混凝土变形裂缝确实较为有效而且是非常必要的。这是因为混凝土的收缩受到抗裂分布钢筋的阻止,混凝土把一部分拉应力传递给钢筋，混凝土的拉应力减小。

抗裂分布钢筋设置的关键有两个方面:①布置的方向和布置的间距；②设置适当的钢筋保护层厚度。钢筋保护层厚度过薄，易造成钢筋锈蚀，对于耐久性不利；过厚会增加开裂宽度和开裂率,所以混凝土保护层应根据耐久性要求的最小允许厚度确定，不应片面追求高混凝土强度等级，在结构形式选择时应把结构整体刚度和变形裂缝等问题加以综合考虑。对于容易产生变形裂缝的且对裂缝要求较高的情况,应考虑约束度较小的结构形式。

2.2 从施工工艺上控制变形裂缝

混凝土施工时，应尽可能选择适宜的施工季节和时段。对于容易产生混凝土变形裂缝的分项工程或结构部位，应进行严密的施工组织设计,尽可能安排在夜间和温度较低的季节进行混凝土浇筑。对于易产生变形裂缝的结构，应尽可能选择木模板，减缓水化热的散发速度。混凝土的浇筑和振捣质量应严加控制，确保混凝土的密实和均匀，防止混凝土产生局部缺陷或薄弱环节。尽可能不采用泵送施工方法，若采用商品混凝土,应在满足施工要求的前提下尽量减小拌合物的坍落度。从施工过程中减小对混凝土的约束，加强混凝土的养护。

混凝土养护是保证混凝土浇筑后性能发展所需的一定湿度的关键环节,周围环境的相对湿度对混凝土早期性能发展和防止混凝土收缩起着关键作用。早期养护尤为重要,因为这一时期的混凝土抗拉强度的形成和收缩最为突出，表现为增量大、速度快，若不及时采取妥善的养护而过早的处于干燥条件下，将极大的增加早期的干燥收缩，减缓抗拉强度的形成，致使混凝土产生变形裂缝。混凝土的养护方法通常有：①潮湿养护（淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等）；②养护剂涂层；③保温养护（可采用2～3层草袋、草垫或保温被，填泡沫塑料等）。最好的养护方法是在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，这样水可渗入又能防风，起到有效地保湿作用。

2.3 从混凝土质量本身控制变形裂缝

配制混凝土时，应严格控制砂石料的含泥量，选择水化热低的水泥，在保证混凝土可泵性和水灰比一定的情况下，尽可能降低水泥浆量，降低砂率。掺入适量的掺合料和高效减水剂。

2.4 从混凝土的环境上控制变形裂缝

结构施工时应严密关注大风,采取针对性的挡风保护措施。在大风情况下，混凝土的水化热温降和混凝土表面水分的损失非常快，致使混凝土快速收缩，短时间内产生变形裂缝。还应做好气温骤降的应急保温和预防工作。

对于蒸汽养护,在蒸汽养护设施拆除前应确保有一个温度降低的缓慢过程，拆除后对混凝土迅速加以覆盖养护。在浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护，不宜长期裸露日晒。

3 结语

对混凝土变形裂缝机理的研究是非常重要的。为什么会出现变形裂缝?什么时段、什么情况下会发生变形裂缝?引发变形裂缝的主要因素有哪些?只有对这些问题有了非常清晰的认识，才能对变形裂缝实施有效地预防和控制。

本文从混凝土变形、约束和抗裂能力三者出发，列举了结构设计、施工工艺、混凝土质量和环境四个方面的控制内容和方法。其中有些变形裂缝的控制内容和方法具有普遍性,个别的内容和方法是属于特殊情况。因此，对于实际工程，必须要具体问题具体分析，找出影响混凝土变形裂缝的关键因素，才能采取有针对性的变形裂缝控制措施。