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试析混凝土施工中非结构性裂缝的产生原因与防治对策 [发表于 2015/5/2]

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该帖子同步发自圈子：工程项目管理 (访问该圈子) 在混凝土施工过程中，如果非结构性裂缝非常严重，则需要停工修正，甚至需要更改预先制定的施工计划。如果对于非结构性裂缝不加重视，则会严重降低混凝土结构的耐久性，为日后埋下安全隐患。工程实践显示，导致混凝土出现非结构性裂缝的因素有很多，而且开裂机理非常复杂，同时施工环境、施工条件、施工材料等因素的随机影响增强了混凝土出现非结构性裂缝的不确定性。在今天，人们对建筑工程质量要求的提高，以及各种新型、大型结构形式的应用，如何防治混凝土施工中非结构性裂缝已经成为目前施工领域研究的重点。　　1.混凝土施工中非结构性裂缝的产生原因　　根据工程实践，导致混凝土出现非结构性裂缝的主要原因有收缩、温度和沉陷等三个主要方面。具体分析如下：　　1.1收缩因素　　在工程施工过程中，需要在混凝土当中添加较多的水，借此保证混凝土具有良好的和易性。一旦混凝土施工完毕，混凝土中多余的水分便会蒸发殆尽，混凝土内部会因此出现诸多细孔。由此导致的混凝土体积收缩我们称之为游离水蒸发性收缩。另外，水化作用也会让混凝土出现体积收缩，因此，混凝土表面存在细微裂缝是正常现象。但是影响混凝土裂缝收缩值的因素比较多，不同是水泥品种、不同是用量、不同的骨料、不同的拌和水量、不同的振捣密实性以及不同的后期养护策略均会产生不同的裂缝。常见的收缩裂缝类型主要有以下三种：塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝以及干燥收缩裂缝。　　①塑性收缩裂缝。该类型裂缝通常出现于多风、高温和干燥的施工天气中，裂缝大多长短不一，呈现为中间宽、两端细的形状，并且裂缝不连贯。出现塑性裂缝的原因主要是因为塑性状态的混凝土，终凝还未完全完成，但是多风、高温和干燥的施工天气会过快蒸发混凝土表面的水分，致使混凝土表面急剧收缩，出现龟裂现象。②沉降收缩裂缝。沉降收缩裂缝一般沿主筋的通长方向，在混凝土的表面出现，在浇注以后发生，混凝土硬化后停止。裂缝产生的原因是混凝土振捣后，骨料下沉，水泥浆上浮，受到钢筋或大骨料的阻挡，而使混凝土互相分离。另外混凝土本身材料沉降不均匀造成开裂。③干燥收缩裂缝。干燥收缩裂缝一般在混凝土养护完毕一段时间后才出现，为表面性的较浅较细裂缝，多沿短方向分布。裂缝产生的原因主要是混凝土养护不到位，受风吹日晒，表面水分蒸发太快，而混凝土内部湿度变化小，表面干缩变形受到混凝土内部的约束，而产生较大拉应力后产生裂缝。　　1.2温度因素　　根据温差作用力方式的不同可以将由温度因素产生的裂缝分为2种，即外约束裂缝和内约束裂缝。具体而言：　　①外约束裂缝。大体积或者超大体积混凝土工程容易出现此种裂缝，较大的体积、混凝土浇筑温度和绝热温度之间的较大温差（一般超过25℃）凝固引起外约束裂缝。例如，厚度超过2米的大体积混凝土结构在其硬化期间可以释放出大量的热，进而使其72小时内的内部温度超过80℃；但是内部散热效率显著低于表面的散热效率，因此，内外的巨大温差会在混凝土表面产生拉应力。在后期，混凝土内部可以均匀降温冷却时，由于旧混凝土垫层或者基岩的约束，又会混凝土内部产生拉应力。如果拉应力超过混凝土强度，就会产生裂缝。外约束裂缝大部分发生于施工后的3个月左右，而且多发生于混凝土内部。裂缝不仅很深，而且可以贯穿混凝土整体，对混凝土结构的影响是破坏性的。②内约束裂缝。混凝土内外温差过大通常会引起内约束裂缝。举例来说，在混凝土的后期养护期间气温骤降，便可以让混凝土表面产生裂缝，但是混凝土内部完好，一般不足以影响混凝土的整体性。　　1.3沉陷因素　　如果混凝土结构位于软土地基或者未经处理的回填土上，则在混凝土浇筑之后，由于浸水而引发的地基沉降便会让混凝土产生裂缝。或者，混凝土施工所用模板刚度不够、支撑底部松动、过早拆模等因素也会导致混凝土出现裂缝。　　2.混凝土施工中非结构性裂缝的防治对策　　在施工施工过程中，首要原则是保证不出现贯穿性裂缝，其次是对其它类型裂缝（例如，表面裂缝）进行相应的控制。一般而言，由于温差原因产生的贯穿性裂缝会直接破坏混凝土结构的耐久性和整体性，应该坚决避免出现；对于某些细微的表面裂缝，只有它不影响混凝土结构的瞬时承载力，则允许不做专项处理。但是，对于某些可能影响混凝土承载力的裂缝，例如影响混凝土土防水性能和耐久性的裂缝，则需要根据实际情况来进行处理，举例来说，对于避免混凝土碳化、钢筋锈蚀、酥松剥落等要求而言，需要进行补强和封闭处理，另外，对于某些较大的裂缝，根据实际情况进行灌浆加固处理。具体而言：　　2.1设计阶段的混凝土控制策略　　此阶段主要从材料筛选、结构设计等两个方面进行处理。①材料筛选。优先选用收缩比小、细度大的水泥，保持较低的水灰比，降低砂率，选用高质量骨料，选用较低强度等级比的混凝土，适当添加矿物掺合料来降低混凝土的水化热，合理选用外加剂。②结构设计。第一，在混凝土中合理配置分布钢筋，“细而密”的配筋可以提高混凝土的极限拉应变；利用混凝土的徐变特性，也可以提高混凝土的极限拉应变，如减小非结构性荷载的变化速率，延长施加荷载的时间，使徐变变形充分发挥，可以显著的提高极限变形。第二，结构形式的选择方面，采用微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件，如混凝土长墙结构经常采用的留置应力释放带（后浇带、伸缩缝）的办法。　　2.2施工阶段的混凝土控制策略　　在施工阶段，严格控制收缩和温差是有效防治混凝土非结构性裂缝的重要措施。因此，施工必须熟知混凝土施工过程中的每一个环节，确保当前环节的施工不影响下一环节的施工质量。例如，进行混凝土浇筑时，选择合适的浇筑方案，避免高温天气浇筑以及减少新老混凝土等；特别注意混凝土的振捣，既不可以漏振，更不可以过振；高度重视混凝土的后期养护管理，养护的主要原则是保持混凝土表面的湿润，另外，为了防止温差，还可以用泡沫板、草包以及塑料薄膜等对混凝土进行保温。　　总之，导致混凝土出现非结构性裂缝的因素有很多，而且开裂机理非常复杂，同时施工环境、施工条件、施工材料等因素的随机影响增强了混凝土出现非结构性裂缝的不确定性。因此，防治混凝土非结构性裂缝必须综合、全面处理。
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john7634

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