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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

水泥混凝土收縮裂縫問題成因分析

魏文微，張羅利

［摘要］本文通過對水泥混凝土產(chǎn)生裂縫問題的原因進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了影響裂縫的主要因素。為研究裂縫問題提供了參考依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］水泥；混凝土；裂縫成因0概述

影響混凝土耐久性最大的問題仍然是裂縫問題，在現(xiàn)代混凝土，裂縫可以說遍布各種混凝土結(jié)構(gòu)有人說，世界現(xiàn)在的混凝土結(jié)構(gòu)，無板不裂，無梁不裂，裂縫是混凝土這種材料的一個屬性，裂是必然的，不裂不可能。

裂縫分無害裂縫和有害裂縫。有害裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)的使用安全壽命影響是巨大的。如果一道梁裂了一條通縫，就無法承受荷載，它的運(yùn)行安全就沒有保障；鐵路隧道里拱部裂了一條通縫，就會長期漏水，對行車安全帶來的危險是巨大的。

影響混凝土裂縫的原因非常多，也非常復(fù)雜，牽扯到工程設(shè)計、原材料選擇、配合比到施工工藝等方方面面。本文根據(jù)筆者多年的工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因并加以分析。

設(shè)計方面的原因

1.1結(jié)構(gòu)尺寸

由于我國的工程規(guī)模越來越大，各種復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)也越來越多，這是使許多設(shè)計人員，設(shè)計出大量的超長超大的超靜定結(jié)構(gòu)。筆者曾在一個工地施工過一道65m長、1.5m高、1m寬的梁，中間卻沒有設(shè)伸縮縫。結(jié)構(gòu)尺寸越大或越長，產(chǎn)生溫度裂縫的可能性就越大。像這樣的結(jié)構(gòu)，完全是在挑戰(zhàn)混凝土這種材料伸縮的極限，怎么可能不裂？

1.2鋼筋越來越密集

許多工程結(jié)構(gòu)鋼筋越來越密集，到了成年人手指無法插進(jìn)的程度混凝土對鋼筋的握裹力較小，兩者間的界面是混凝土中的薄弱部位配筋過多界面增大，容易開裂。近20年來，原來許多素混凝土結(jié)構(gòu)全部變?yōu)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，但并不耐久比如我國隧道混凝土結(jié)構(gòu)，上世紀(jì)全部是素混凝土，強(qiáng)度也就C30，厚度一般不超過50dm，現(xiàn)在全部改為鋼筋混凝土，厚度大部分都在1m以上，可是現(xiàn)在隧道的病害比過去反而嚴(yán)重的多我國各種橋梁的橋墩，過去如果不是特殊條件，比如超高（高度一般大于50m超細(xì)（高寬比大于50倍）一般為素混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在全部改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但過去基本無肉眼可見的裂縫，現(xiàn)在基本都有。

1.3設(shè)計強(qiáng)度也越來越高

上個世紀(jì)，我國重要混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度一般都是C30，本世紀(jì)以來，基本上都是C40以上，尤其是梁板結(jié)構(gòu)，有的達(dá)到了C60C80甚至C100，混凝土強(qiáng)度越高水泥用量越大，收縮就越大，這也是產(chǎn)生大量裂縫的一個主要原因。

原材料的原因

2.1水泥的粗細(xì)程度

在現(xiàn)代水泥生產(chǎn)中，最重要的一個變化就是和上個世紀(jì)相比，水泥的細(xì)度大幅的提升，以我國O42.5水泥為例，比表面積有的高的達(dá)400m/kg以上，低的在330m/kg以上。水泥的細(xì)度越細(xì)，其天、28天強(qiáng)度就會越高。這對于施工單位提前拆模，設(shè)計方面設(shè)計出更高強(qiáng)度的混凝土非常有利。但水泥的細(xì)度越細(xì)，反應(yīng)速度越快，混凝土的初凝、終凝時間就會越短，收縮就會加劇?；炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的可能性就會越大。

2.2水泥中的 CA 含量

含量越高，水化熱越高，水泥的天強(qiáng)度也越高，收縮也越大，裂縫產(chǎn)生的可能性也越大。所以選擇含量低的水泥，能夠減少收縮，也就減少了裂縫產(chǎn)生的可能性目前，我國水泥的含量在7%9%之間

2.3水泥中的 CS 含量

含量的高低直接影響水泥和混凝土的28天強(qiáng)度。也就是說，含量越高，水泥和混凝土的28天強(qiáng)度就越高，上個世紀(jì)，我國水泥的含量基本在40%50%之間，本世紀(jì)以來，已經(jīng)提升到50%65%之間含量的提高，有利于配制出高強(qiáng)度等級的混凝土，縮短施工工期，但是也會增加混凝土的收縮，增加裂縫產(chǎn)生的可能性，尤其是對混凝土90天以后的強(qiáng)度帶來不利影響，也就間接對耐久性帶來了不利影響。

2.4細(xì)集料的含泥量

細(xì)集料的含泥量，對混凝土的和易性、體積穩(wěn)定性和強(qiáng)度都有極大的影響。含泥量越高，對混凝土的各種性能的影響越大，所以必須對細(xì)集料的含泥量給予高度重視。

2.5粗細(xì)集料的用量及級配

對混凝土來說，料的用量越大，體積穩(wěn)定性越好，混凝土收縮就越小，也就是說，產(chǎn)生裂縫的可能性就越低。所以說，對現(xiàn)場工程師來說，在滿足施工工藝要求的前提下，盡可能增加料用量，可以提高耐久性，提高強(qiáng)度，減小裂縫產(chǎn)生的可能性，降低工程成本。另外，粗細(xì)料的級配也嚴(yán)重影響混凝土的收縮，級配越好，體積穩(wěn)定性越好，產(chǎn)生裂縫的可能性就越小，相反，級配不好，體積穩(wěn)定性就差。

水泥混凝土配合比

3.1水灰比

水灰比越大，強(qiáng)度越低，混凝土抗裂性能越差，抗凍抗?jié)B性能越差，耐久性也越差。所以說，在滿足施工工藝要求的前提下，盡可能的降低水灰比。這是一個有經(jīng)驗(yàn)的工地實(shí)驗(yàn)室主任首要考慮的重要問題，也是做配合比第一關(guān)鍵問題。

3.2配合比中的礦物摻合料

工程實(shí)踐不斷證明，混凝土中的礦物摻合料若摻配不當(dāng)，也會增加混凝土的收縮，增加裂縫發(fā)生的可能性例如硅灰，若摻配不當(dāng)，增加混凝土的收縮，就會增加裂縫產(chǎn)生的可能性。粉煤灰量過大，也會降低混凝土前期的抗拉性能，產(chǎn)生收縮裂縫。

3.3外加劑

在保證設(shè)計強(qiáng)度和施工情況下，摻外加劑如減水劑，會降低混凝土用水量，降低水化溫度，提高混凝土的密實(shí)度，減少裂縫出現(xiàn)的可能性。大量的工程實(shí)踐證明，不管是聚羧酸減水劑還是萘系減水劑，都會使混凝土的收縮增大，使用不當(dāng)就容易產(chǎn)生裂縫。

施工工藝

4.1風(fēng)速

當(dāng)施工線上的風(fēng)力過大，特別是超過四級以上，會使混凝土表面失水速度加快，從而產(chǎn)生收縮裂縫，或者產(chǎn)生假凝現(xiàn)象，都會對混凝土的耐久性帶來不利影響。

4.2施工現(xiàn)場環(huán)境、溫度

施工現(xiàn)場的溫度過高，也會加速水泥的水化，導(dǎo)致混凝土失水過快產(chǎn)生裂縫特別是夏天，當(dāng)現(xiàn)場溫度超過30℃時，坍落度損失就會立即加大，這樣就容易產(chǎn)生施工質(zhì)量問題，最重要的就是容易產(chǎn)生裂縫

4.3施工現(xiàn)場環(huán)境相對溫差

施工現(xiàn)場環(huán)境溫差過大，特別是晝夜溫差大于15℃的時候，在溫度應(yīng)力的作用下，混凝土就有可能產(chǎn)生裂縫給工程質(zhì)量和耐久性帶來極為不利的影響。

4.4施工現(xiàn)場的空氣相對濕度

空氣相對濕度過低，也就是說氣候過于干燥。就會使混凝土表面蒸發(fā)加快，就容易產(chǎn)生收縮裂縫，相反，空氣相對濕度高，混凝土表面蒸發(fā)緩慢，產(chǎn)生裂縫的可能性就減少。

4.5混凝土振搗

振搗是混凝土施工過程最重要的一個施工環(huán)節(jié)，振搗的好壞，直接影響混凝土的質(zhì)量欠振會造成混凝土的不均勻，不密實(shí)而引起混凝土開裂同樣過振也有問題，過振會造成混凝土粗細(xì)料分離，受力不均，也會使混凝土產(chǎn)生裂縫。

4.6混凝土抹面

抹面是混凝土最重要的一個施工工藝步驟。在混凝土沒有凝之前，也可能由于混凝土收縮，形成一些可見或不可見的裂縫，這時候，用抹面的工藝來消除混凝土表面的這些裂縫，這可以大大提高混凝土表面的力學(xué)性能，減少裂縫發(fā)生的可能性，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性根據(jù)者多年來一些不全面的施工經(jīng)驗(yàn)來看，在條件允許時，盡可能多抹面，會工程質(zhì)量帶來意的好處。

4.7混凝土養(yǎng)生

養(yǎng)生是混凝土最重要的施工環(huán)節(jié)，在混凝土凝固的過程中，會使混凝土表面失水，從而產(chǎn)生裂縫等不良情況讓混凝土得到充分的養(yǎng)生，可以防止在這個時段混凝土表面水分蒸發(fā)過快給混凝土帶來病害所以，現(xiàn)場工程師應(yīng)該重視混凝土的養(yǎng)生，避免因養(yǎng)生不到位，不及時給工程質(zhì)量帶來危害。

結(jié)束語

總之，混凝土產(chǎn)生裂縫的因素比較多也比較復(fù)雜，要解決裂縫問題，首先要把產(chǎn)生裂縫的原因全部梳理清楚，這是萬里長征必須要走的第一步以上是筆者根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的一些影響裂縫的主要原因。希望能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供參考

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供稿人：魏文微，張羅利

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

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《不燃級金屬面板保溫裝飾一體板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

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