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混凝土裂縫產生的原因及控制措施論文
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混凝土裂縫產生的原因及控制措施
摘要：
在建設工程中，混凝土結構與構件出現不同程度的裂縫，對結構造成一定的損傷，這嚴重影響了混凝土的強度和變形，甚至對結構的安全造成一定的威脅。嚴重的可能會威脅到人們的生命和財產安全，所以預防和處理好混凝土的裂縫就尤為重要了。
關鍵詞：
收縮裂縫；溫度裂縫；沉陷裂縫；措施
隨著時代進程的迅猛發展，我國的建設市場規模正日益增大，混凝土在現代建筑工程中占有重要地位。混凝土裂縫不僅影響使用功能，而且影響混凝土的強度和變形，進一步會引起鋼筋的繡蝕，最終影響結構的持久性和耐久性。因此本文對混凝土裂縫的成因、處理措施和補救方法進行探討。
1、混凝土裂縫的成因
混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的一種非均質脆性材料，由于其組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同，所以混凝土的裂縫產生原因也是各種各樣的：
1.1收縮裂縫
混凝土收縮是混凝土材料本身固有的一種物理現象，據測試混凝土的收縮值一般在（4—8）×l0一4，混凝土抗拉強度一般在2~3Mpa，彈性模量一般在（2—4）×l04 Mpa。由公式8=盯/E（式中8：為應變值、盯：為混凝土應力、E：為混凝土彈性模量）可知混凝土的允許變形范圍僅在萬分之一左右，而混凝土的實際收縮在（4—8）×l0_4，混凝土實際收縮大于混凝土允許變形范圍，因此混凝土的裂縫是不可避免的，關鍵在于控制裂縫的寬度。
混凝土表面有可能失去水分而產生收縮，而塑性收縮產生的主要原因就是混凝土在凝結前的強度很小或者幾乎沒有，還可能是混凝土在剛剛凝結強度很小的時候，被大風或者高溫所影響，其表面的水分流失過快，造成較大的負壓從而使混凝土的體積急劇的收縮，因此發生龜裂狀況。
1.2溫度裂縫
溫度裂縫是混凝土內部約束引起的，多發生在大體積混凝土、高強混凝土或溫度變化較大地區的混凝土施工過程中。溫度裂縫的走向通常無一定規律，大面積結構裂縫常縱橫交錯。大體積混凝土從澆注時起，到達設計強度為止，即施工期間產生的結構裂縫主要是由水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土工程，水泥用量多，結構截面大，因此，混凝土澆注以后，水泥放出大量水化熱，混凝土溫度升高。由于混凝土導熱不良，體積過大，相對散熱較小，混凝土內部水化熱積聚難以散失到環境中，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快。升溫階段，混凝土表面溫度總是低于內部溫度。由于熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。中心部分混凝土膨脹的速度要比表面混凝土快，中心部分與表面質點間形成相互約束，中心屬于約束膨脹，不會開裂；表面屬于約束收縮，當表面拉應力（t）超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就產生裂縫。隨著水泥水化反應的減慢及混凝土的不斷散熱，混凝土由升溫階段過度到降溫階段，溫度降低，體積收縮。由于混凝土內部熱量是通過表面向外散發，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過大，同升溫階段一樣產生表面裂縫。降溫過程，混凝土體積收縮，同時，考慮到邊界條件和地基的約束，屬于約束收縮。
1.3結構裂縫
雖然現澆樓板承載力均能滿足設計要求，但由于預制多孔板改為現澆板后，墻體剛度相對增大，樓板剛度相對減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處，往往產生一些結構裂縫。例如墻角應力集中處的450斜裂縫，板端負彎距較大處的板面拉裂縫等。
1.4結構基礎不均勻沉降引起的裂縫
當結構的基礎沉降不均勻時，結構構件受到強迫變形，導致結構物中構件與構件之間產生斜拉和剪切左右，從而使得結構構件開裂，隨著不均勻沉降的進一步發展，裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應力一般較大，因此裂縫寬度較大，多呈450，并且通常是貫穿性的。
2、混凝土裂縫的防治措施
控制收縮裂縫的措施如下：
干縮裂縫的主要預防措施：選用收縮量較小的中低熱水泥和粉煤灰水泥，這樣會減少水泥的用量。另外水灰比會影響混凝土的干縮，所以在混凝土的設計中應控制好水灰比，還要添加適量的減水劑。在混凝土攪拌配合中要嚴格控制用水量。在結構中設置合適的收縮縫。塑性收縮裂縫的主要預防措施：選用收縮強度較小的水泥，比如硅酸鹽或者普通的硅酸水泥，另外在混凝土最后凝結前可以采取覆蓋塑料薄膜的方法來保持表面的水分，減少大風高溫條件下水分的嚴重流失。控制溫度裂縫的措施如下：
采用底水化熱、高強度水泥，以減低水泥水化熱，提高混凝土的抗裂能力；水泥使用前進行水化熱測定，水泥水化熱測定按現行國家標準《水泥水化熱實驗方法（直接法）》測定；改善骨料級配，采用導熱性好、線膨脹系數小、級配合理的骨料，減少混凝土溫度應力。在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應力，出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆注初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。摻用混合材料以減少用水量、節約水泥，降低混凝土的抗裂能力。
摻用外加劑減緩水化熱的發生速率。為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。
控制沉陷裂縫的措施：
對于松軟不結實的土質進行加深鞏固，保證進入凍土里的支撐模板有足夠的硬度，一定要結實牢固支撐均勻，使其處于平穩均勻的狀態。
3、裂縫產生后常見的補救辦法
3.1表面修補法。適用于對承載力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理，亦適用于大面積細裂縫防滲、防漏的處理。表面涂抹水泥砂漿、環氧膠泥、油漆和瀝青。
3.2內部修補發。用壓漿泵將膠結材料壓入裂縫中，由于其凝結、硬化而起到補縫作用，以恢復結構的整體性。
3.3結構補強加固法。用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對結構做補強加固，可扼制裂縫進一步發展，恢復結構的整體性。
4、總述
以上對混凝土裂縫產生的原因進行了初步的探討，收縮裂縫和溫度裂縫是混凝土結構中普遍存在的問題，但是應用我們本文提到的措施結合實際工程通過采取相應的措施，對溫度有效控制，混凝土的收縮裂縫和溫度裂縫是完全可以避免的。沉陷裂縫通過合理的設計，嚴格把好材料進料關，系統控制施工工藝，嚴格操作程序，沉陷裂縫是可以得到解決的。此外，遇到大體積混凝土的澆注，合理地分縫分塊，避免過大的高差和側面長期暴露，確保工程質量。
參考文獻
[1]羅先兵，現澆鋼筋混凝土樓板裂縫產生的原因及防治措施[J].西部探礦工程，2006.
[2]中華人民共和國建設部，混凝土結構設計規范(GB50010-2010)
[3].北京：中國建筑工業出版社，2010.
拓展：面板混凝土裂縫預防措施
完全避免面板混凝土裂縫是很困難的，必須采取綜合措施加以預防。
一、 結構性裂縫的防治
面板結構性裂縫的防治主要不是從面板本身而是從堆石壩的設計和控制壩體施工質量方面著手，應采取措施防止面板支撐部分過多的不均勻水平位移和沉降造成墊層和面板之間的脫空。設計時對壩坡的選擇以及各項壩料的壓實指標的選擇應考慮面板支撐體的穩定，施工時要嚴格按照設計要求控制施工質量，待壩體沉降穩定后才可進行面板澆筑。
1、建基面的處理。一般面板堆石壩建基面，著重在迎水面以下壩厚約1／3處范圍內進行嚴格處理，而其他區域，如有較厚的砂礫石覆蓋層，一般不全部挖除，只做壓實度或孔隙率檢測，基礎滿足設計要求后即可作為建基面。對兩岸壩坡需進行植被和覆蓋層清理，對局部坡度較陡或反坡位置進行削坡或用混凝土、漿砌石補坡至設計坡比。
2、控制壩體填筑質量。堆石體變形的控制，主要控制填筑密實度和巖體強度。巖體強度的控制主要是施工過程中對不同填筑區按相應要求的巖性：來開挖取料。選擇較高的填筑密實度，主要通過控制填筑料的級配及碾壓質量實現，尤其是填筑料的級配，堆石體的壓實度和力學性質與級配的關系極為密切，級配良好的堆石料經壓實后可以獲得較高的變形模量和較高的抗剪強度。
在大壩填筑過程中，嚴格按照設計參數進行施工，采用坑探法、質量附加法對施工參數及壓實效果進行雙重控制，保證大壩填筑碾壓質量，避免大壩后期沉降過大。為減小壩體不均勻沉降，在填筑過程中，盡量使壩體全斷面均勻上升。如由于度汛需要搶臨時度汛斷面的填筑，也應盡量避免上下游出現大的高差。
3、面板合理分縫及合理配置鋼筋。根據三維非線性有限元計算結果，面板在大壩兩壩肩周邊處呈三維復雜受力狀態，且多為受拉區，而面板中部多為受壓區。根據上述受力特點，受拉區面板宜采用窄型板，并設置張性縫；受壓區面板宜采用寬型板，并設置壓性縫。壓性縫問布置隔縫材料，避免壓應力過大而引起面板抬動或翹起。此外，在面板受拉區、壓應力較大部位、周邊縫等重點部位應布置雙層鋼筋，提高面板適應變形的能力。
二、非結構性裂縫的防治
面板非結構性裂縫的防治主要是從面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。對由于施工不當和材料化學反應所引起的裂縫，只要采取合適的配合比、滿足面板混凝土的施工度要求、加強施工管理控制面板施工質量等措施來避免。對具有堿活性的骨料，應按規范要求嚴格控制單方混凝土的總堿含量。面板收縮裂縫的防治是面板裂縫防治中最重要的也是最困難的工作。
1、優化面板混凝土配合比
在面板混凝土配合比設汁方面應選用優質的原材料配制面板混凝土。
1.1選用水化熱低的水泥，用粉煤灰代換部分水泥，以減少水化熱溫升從而降低面板因內、外溫差引起的表面裂縫和水化熱消散后混凝土收縮而引起的貫穿性收縮裂縫。
1.2選用線膨脹系數小的骨料配制混凝土，以減少因溫度變化引起混凝土的體積變形。
1.3選用優質混凝土減水劑，在滿足混凝土施工坍落度的前提下，降低面板混凝土的單方用水量，以減少混凝土的干縮量。
1.4在滿足設計強度的前提下，盡量降低混凝土膠凝材料的用量，以減少混凝土的凝縮量。
1.5使用摻纖維混凝土。在混凝土中摻加適量的聚丙烯纖維，可以抑制早期裂縫形成和發展；降低混凝土的彈性模量，提高混凝土的極限拉伸值；提高混凝土的抗凍等級，改善抗滲性和耐久性。此外，混凝土拌和物應滿足面板施工的要求，具有較好的和易性、流動性、凝聚性。
2、降低地基約束作用力
取消或減少面板架立鋼筋插入壩體，并在面板澆筑前在基面上噴涂乳化瀝青，使面板與其基面之間可以產生小量相對位移。此時基面對面板收縮變形產生的約束作用力可認為等于面板和其基面之間的摩阻力。因而該約束作用力可人為加以控制。如使面板摩阻力（阻滑力）小于面板在壩坡上的滑動力，這樣不僅可大幅度減少面板致裂的約束力，還增加了面板水平截面的預壓應力，有利提高面板抗裂能力。
2.1 加強面板施工質量管理，避免抗拉薄弱面
2.2采用面板二次壓面的施工工藝。面板二次壓面工藝有助于消除面板表面因溫度驟降和失水而產生的表面裂縫。
2.3降低面板混凝土人倉溫度以減少基礎溫差從而達到減少冷縮裂縫的目的。面板澆筑的環境溫度一般以5～25℃為宜。
2.4面板施工期間做好面板的保溫、保濕、防風等養護工作，以減小面板混凝土的冷縮和干縮。
①保濕。面板長期保濕養護是面板防裂的主要措施之一。在面板混凝土脫模并二次抹面后，表面覆蓋帶塑料薄膜的保溫被，定時灑水保濕，防止混凝土表面水分過快蒸發而形成干縮裂縫；
②保溫。在中后期，在覆蓋帶塑料薄膜的保溫被的基礎上，不問斷灑水保濕，達到保溫的目的，避免水化熱作用或外界溫度影響產生混凝土內外部溫差，從而產生溫度裂縫；
③防風。風速是引起面板裂縫的重要原因。風速增大將引起混凝土熱交換系數增大，從而導致面板表面溫度降低，面板內外溫度梯度變陡，拉應力劇烈增加，導致面板裂縫。
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