陳立壯　許娜　李開熹

【摘要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為我國建筑工程中重要組成部分，而其開裂現(xiàn)象很普遍，一直是工程界難以解決的問題。隨著新材料的涌現(xiàn)，如纖維，作為混凝土的一種抗裂手段，在工程中開始使用。實踐證明，纖維材料在正確的使用條件下，可以提高混凝土抗裂性能。當(dāng)然，不等于摻加纖維后就能保證混凝土不開裂，還應(yīng)注重結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、配合比、施工、養(yǎng)護(hù)等幾個重要因素。

【關(guān)鍵詞】混凝土；結(jié)構(gòu)；裂縫；預(yù)防

下面分析下由于結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料及配合比、施工、養(yǎng)護(hù)等不當(dāng)而引起的混凝土開裂的情況。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計

某工程70m連續(xù)鋼筋混凝土側(cè)墻，35m處留有一條伸縮縫，混凝土澆筑1個月內(nèi)墻體出現(xiàn)明顯規(guī)律的開裂（每2-3m出現(xiàn)裂縫）。

依據(jù)長墻及地基板的溫度收縮應(yīng)力公式，混凝土長墻的溫度收縮最大應(yīng)力σxmax可表示為：

上式中，為地基板計算系數(shù)；E為混凝土彈性模量（N/mm2），α為混凝土的熱膨脹系數(shù)（1/0C），T為溫度變化，L為板的長度（mm），H為板厚，Cx為地基水平阻力系數(shù)（N/mm3），其中，當(dāng)側(cè)墻板外為軟粘土Cx取1～3×10-2N/mm3，側(cè)墻板外為風(fēng)化巖、低標(biāo)號素混凝土Cx取60～100×10-2N/mm3。（注：T=-300C；fct=1.43N/mm2）。本工程混凝土墻厚為500mm，Cx取0.1N/mm3，當(dāng)混凝土側(cè)墻外混凝土的松弛系數(shù)為0.3，混凝土長墻臨界設(shè)縫距離為34m；當(dāng)松弛系數(shù)為0.5，混凝土長墻臨界設(shè)縫距離為22.8m。而本工程連續(xù)側(cè)墻長70m，35m留有一條施工縫，在高溫等惡劣條件下的，側(cè)墻混凝土自身收縮應(yīng)力無法得到充分釋放，最后導(dǎo)致了混凝土開裂。

因此合理設(shè)計伸縮縫距離，可提高混凝土結(jié)構(gòu)抗裂能力。

2.原材料及配合比

工程出現(xiàn)開裂的混凝土配合比見表1；

從上述表看，存在兩點異常。1、作為C30混凝土，總體膠凝材料用量偏高，大于C35，接近C40。2、混凝土單位用水量偏高。

混凝土配合比不良導(dǎo)致混凝土開裂風(fēng)險分析

（1）水泥用量偏高，會增加水化熱的釋放，由于混凝土導(dǎo)熱性能差，因此容易在水泥水化高峰（1～2周）過后，形成較大的溫度梯度，從而造成較大的溫度應(yīng)力。

（2）用水量偏高，會增加早期混凝土的塑性收縮及干燥收縮，嚴(yán)重的干燥收縮勢必造成混凝土早期階段的開裂。

3.施工手段及養(yǎng)護(hù)條件

現(xiàn)場的施工手段及養(yǎng)護(hù)條件也是重要環(huán)節(jié)之一。

（1）施工時間宜應(yīng)避開白天高溫時期，降低混凝土出機溫度和入模溫度，使得混凝土水化到早期養(yǎng)護(hù)過程中釋放出較高的應(yīng)力。

（2）澆筑振搗：不宜過振，在現(xiàn)場施工中，往往出現(xiàn)這種現(xiàn)象，振搗人員為趕出表面剩余氣泡，長時間振搗，造成表面局部泛漿不均勻，導(dǎo)致混凝土面層泛漿過多，局部失水嚴(yán)重，干燥收縮加大。

（3）養(yǎng)護(hù)，若有膨脹劑的存在，側(cè)墻灑水養(yǎng)護(hù)顯得很關(guān)鍵，由于膨脹劑膨脹源發(fā)揮作用，是化學(xué)過程，是吸附水到形成結(jié)晶水的體積發(fā)生膨脹的過程。因此，必須早期有足夠的水分養(yǎng)護(hù)，否則，膨脹源早期未發(fā)揮作用，在后期接觸水分后，隨時發(fā)生膨脹，反而造成膨脹開裂。普通混凝土養(yǎng)護(hù)，早期養(yǎng)護(hù)越早，養(yǎng)護(hù)時間越長，收縮越??；保濕養(yǎng)應(yīng)護(hù)避免劇烈干燥，能有效的降低收縮應(yīng)力。分析本次裂縫的產(chǎn)生，未能在初凝后，及時鋪蓋塑料布或者草袋養(yǎng)護(hù)、灑水等濕養(yǎng)護(hù)不足及養(yǎng)護(hù)時間不足14天都會造成養(yǎng)護(hù)不良而導(dǎo)致的混凝土本身開裂。

三、預(yù)防措施

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)伸縮縫或減小施工縫距離，宜控制在20～30m。

2.配合比及材料

（1）在滿足混凝土強度等級基礎(chǔ)上，盡量減少水泥用量，以降低混凝土內(nèi)部的水化熱。

（2）降低用水量，控制在160kg/m3為好，充分利用減水劑的減水效果。

（3）采用水化熱較小的水泥。

（4）砂子最好用中砂和粗砂，選擇骨料時，盡量避免采用砂巖，因為砂巖骨料會大幅度增加混凝土的收縮。

（5）根據(jù)實際需要、優(yōu)選最大粒徑的骨料，骨料粒徑越大、收縮越?。还橇狭皆郊?xì)，砂率越高，收縮越大。

（6）適當(dāng)選擇外加劑和摻和料，可以有效的減少收縮，特別是早期收縮，如果選擇不當(dāng)，會顯著增加收縮。

3.施工手段及養(yǎng)護(hù)條件

（1）控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。應(yīng)控制在30℃以下。

（2）避免過振現(xiàn)象，避免側(cè)墻表面形成不均勻漿體，降低開裂風(fēng)險。

（3）可以采用后澆帶或短距離跳倉法施工手段，降低混凝土整體溫度應(yīng)力及干燥收縮。

（4）施工現(xiàn)場要嚴(yán)格控制混凝土的泌水量，泌水量大會造成混凝土表面含水率過高，表面早期收縮加大，盡可能的避免混凝土早期脫水。

（5）養(yǎng)護(hù)要求：超過28℃的高溫條件下，從澆筑結(jié)束后就應(yīng)該適當(dāng)采取加蓋養(yǎng)護(hù)棚操作；及時鋪蓋塑料布或者草袋養(yǎng)護(hù)，確保灑水濕養(yǎng)護(hù)；保證膨脹劑發(fā)揮有利作用及減小干燥收縮。若施工現(xiàn)場平均溫度連續(xù)處于20℃以上的溫度，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)至少14天。

四、結(jié)語

鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，裂縫的產(chǎn)生輕則影響結(jié)構(gòu)外觀，重則危及結(jié)構(gòu)物安全。本文通過對設(shè)計、材料、配合比、施工、養(yǎng)護(hù)等方面的分析，提出了有效預(yù)防鋼筋混凝土開裂的手段，對保障工程質(zhì)量有實際意義。

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作者簡介

1陳立壯（1980.11），男，湖北省宜昌市（籍貫），現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：混凝土性能研究、材料研發(fā)。