浅析混凝土温度和收缩裂缝的原因及防治

 摘要：混凝土裂缝是普遍存在的问题，本文对混凝土工程中常见的温度和收缩两点裂缝问题进行了探讨分析，并提出一些预防、处理措施。

关键词：混凝土；裂缝，原因，防治

1 前言

由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝士的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通．最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝．也就是混凝土工程中常说的裂缝，如不加予防治将对建筑物造成较大的危害。故必须引起足够多的重视。

2 混凝土裂缝的原因及预防

大体积掘凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料抗拉强度只有抗压强度的1/10左右。大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升；以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。因此，拉应力要由混凝土本身来承担。
2.1混凝土温度裂缝原因及预防
大体积混凝土结构在施工期间，气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与气温有着直接关系，气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果温度下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，当湿度降低会加速混凝土的干缩．也会导致混凝土裂缝的产生。温度裂缝多发生在大体积混凝土表而或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中．水泥水化产生大量的水化热，(当水泥用量在350～550 kg/，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝士表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律，结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
主要预防措施：
（1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
（2）减少水泥用量．将水泥用量尽量控制在450kg／ 以下。
（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
（4）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
（5）改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度。
（6）在混凝土中掺加一定量的具有减水，增塑，缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
（7）高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。
（8）大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大．温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。
（9）在大体积混凝土内部设置冷却管道．通冷水或者冷气冷却，减小混凝士的内外温差。
（10）加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。
（11）预留温度收缩缝。
（12）减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。
（13）加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
（14）混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
2.2混凝土的收缩裂缝原因及预防
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。棍凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时(支承条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3m，宽1~5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝士体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防措施：
(1)选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
(2)严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的塌落度和和易性，减少水泥及水的用量。
(3)浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透
(4)及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
(5)在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

3 裂缝的修补方法

3.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料．在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3 2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等．常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
3.4混凝土置换法
混凝士置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除．然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

4 结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力．因此要对混凝土裂缝进行认真研究采用合理的方法进行处理，井在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。