383 預(yù)拌混凝土施工期間裂縫如何預(yù)防處理？

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)房屋的基礎(chǔ)底版、剪力墻體及樓板在正常使用前，即在施工期間現(xiàn)場發(fā)生開裂，此時(shí)結(jié)構(gòu)尚未承受正常使用情況下的全部荷載，裂縫多因非荷載變形引起。這些裂縫可能會(huì)對(duì)建筑使用功能、承載能力、耐久性及觀感、用戶心理等造成不良影響，如地下室墻體開裂造成滲透，導(dǎo)致防水功能失效；混凝土受荷以前存在的裂縫影響結(jié)構(gòu)正常使用條件下荷載裂縫的發(fā)生過程，從而影響混凝土的強(qiáng)度、變形和破壞性能；開裂導(dǎo)致鋼筋在局部失去混凝土的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋腐蝕等，必須采取措施加以預(yù)防和處理。

預(yù)拌混凝土施工期間裂縫可在事前、事中從結(jié)構(gòu)及構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)、原材料優(yōu)選、施工配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工過程控制及施工過程監(jiān)測等多方面采取措施進(jìn)行綜合控制；出現(xiàn)裂縫后則多需采取修補(bǔ)或加固、補(bǔ)強(qiáng)等措施處理。其綜合預(yù)防及處理思路如圖１所示。

一、混凝土開裂機(jī)理分析

按最大拉應(yīng)力理論，在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，只要材料內(nèi)任一點(diǎn)的最大主拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸斷裂時(shí)橫截面上的極限應(yīng)力σ_ｆ，材料就會(huì)發(fā)生斷裂破壞。結(jié)構(gòu)混凝土澆筑后，由于多種原因，會(huì)產(chǎn)生溫度、收縮變形，若變形能自由發(fā)展，則結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生一定的溫度、收縮應(yīng)力，如此應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，混凝土就會(huì)開裂，可以將混凝土的早期開裂理解為混凝土的“局部斷裂破壞”。

二、事前、事中控制措施

（一）結(jié)構(gòu)及構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相應(yīng)的構(gòu)造措施是混凝土施工期間裂縫綜合防治的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)給予充分重視。主要的措施如下：

（１）在板的溫度、收縮應(yīng)力較大區(qū)域（如跨度較大，并與混凝土梁及墻整澆的雙向板的角部和中部區(qū)域，或當(dāng)垂直于現(xiàn)澆單向板跨度方向的長度大于８ｍ時(shí)沿板長度的中部區(qū)域等） 宜配置控制溫度收縮裂縫的構(gòu)造鋼筋，可利用板內(nèi)原有的鋼筋貫通布置，也可另外設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固。鋼筋宜采用帶肋鋼筋，小直徑、密集布置控制效果更好。

（２）為了控制現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)因混凝土收縮和溫度變化較大而產(chǎn)生的裂縫，墻體中水平分布鋼筋初滿足強(qiáng)度計(jì)算要求外，其配筋率不宜小于0.4％，宜采用小直徑、密集布置的鋼筋間距不宜大于100mm，或在豎立鋼筋外側(cè)（混凝土保護(hù)層內(nèi)）布置鋼筋網(wǎng)片。

（３）在長大建筑物中，為減小施工過程中由于混凝土收縮導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂的可能性，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)條件采取“抗放結(jié)合”的綜合措施。對(duì)大體積混凝土工程，可采取降低混凝土水化溫升的有效措施；對(duì)大面積混凝土工程（墻或板）可采用分段間隔（跳倉）澆筑措施，分段原則應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)條件確定，經(jīng)過10ｄ以上的養(yǎng)護(hù)再將各分段連成整體。對(duì)較長的工程可設(shè)置（后澆帶） （每隔30～50ｍ設(shè)置１道）。后澆帶的寬度不宜小于800ｍｍ，后澆帶的鋼筋可不截?cái)唷?/span>

（４）混凝土基礎(chǔ)底版或墻體可預(yù)先計(jì)算，在預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生裂縫的地方設(shè)置誘導(dǎo)縫，用以控制淺層裂縫。

（二）原材料優(yōu)選

為了控制預(yù)拌混凝土施工期間裂縫的發(fā)生，應(yīng)對(duì)混凝土原材料進(jìn)行優(yōu)化選擇。

（１）從控制裂縫的角度考慮，水泥品種優(yōu)先選擇的次序宜為：低堿水泥、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥；大體積混凝土宜選用低熱水泥。無特殊要求時(shí)，不宜選用早強(qiáng)水泥、含堿量較大的水泥、較細(xì)的水泥。有條件的宜進(jìn)行抗裂性能試驗(yàn)和評(píng)價(jià)（圓環(huán)法）。

（２）在混凝土中宜加入一定量的Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)粉煤灰，以改善混凝土的抗裂性能。當(dāng)混凝土中摻入礦粉時(shí)，礦粉細(xì)度宜與水泥的細(xì)度接近。摻加硅灰時(shí)，應(yīng)有可靠的技術(shù)措施。有條件的也宜對(duì)混凝土摻合料進(jìn)行抗裂性試驗(yàn)和評(píng)價(jià)。

（３）摻加合適的外加劑有利于裂縫的防治，選擇外加劑時(shí)，應(yīng)注意外加劑之間的相容以及水泥的相容性。對(duì)與抗裂性要求高的混凝土，宜選用具有減縮抗裂性能的外加劑。

（４）宜選用級(jí)配良好的粗、細(xì)集料。

（５）在混凝土中摻入一定量的纖維和（或）有機(jī)聚合物，可提高混凝土的抗裂性能。有機(jī)纖維，如聚丙烯、尼龍類纖維，能提高混凝土塑性抗裂性能；鋼纖維能提高塑性抗裂性能和硬化后混凝土抗裂性能。在纖維分散度良好的情況下，混凝土抗裂性能隨著纖維摻量的提高而提高。

（三）配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

應(yīng)在常規(guī)配合比設(shè)計(jì)和優(yōu)選原材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行抗裂配合比設(shè)計(jì)，混凝土除具有符合設(shè)計(jì)和施工所要求的性能外，還具有抵抗開裂所需要的性能。抗裂混凝土配合比中，水灰比不宜過大或過小；粗、細(xì)集料的體積含量不宜小于0.70，體積砂率不宜大于0.41。

在進(jìn)行抗裂配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：①在滿足混凝土強(qiáng)度和工作性能的前提下，選擇最小膠凝材料用量，增大集料體積；②使集料堆積密度最大，控制集料的合理級(jí)配，減小集料空隙率；③選擇合適的水膠比，滿足強(qiáng)度和耐久性的要求，不過大或過小。

配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究步驟如圖２所示。

試驗(yàn)研究除常規(guī)的強(qiáng)度、施工性能外，主要指混凝土的早期收縮及平板抗裂性能試驗(yàn)、評(píng)價(jià)。

（四）施工過程控制及監(jiān)測

（１）合理確定混凝土施工的性能指標(biāo)，加強(qiáng)施工組織。合理控制坍落度等施工性能指標(biāo)，坍落度不宜過大，建議入模坍落度在（100±20）mm。加強(qiáng)混凝土膠筑（包括振搗） 工人的施工組織、管理工作。

（２）選擇合理的澆筑方案，保證混凝土澆筑的連續(xù)、順利進(jìn)行。

（３）加強(qiáng)混凝土振搗。混凝土必須分層分段振搗，有效排除混凝土內(nèi)的泌水，消除混凝土內(nèi)部孔隙，確保混凝土的高密度，增加混凝土與鋼筋的粘結(jié)力，增加混凝土材質(zhì)的連續(xù)性和整體性，提高混凝土的強(qiáng)度，尤其要提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

（４）及時(shí)和充分養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施，應(yīng)充分重視，制定養(yǎng)護(hù)方案，派專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。墻體混凝土澆筑完畢，混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（1～3ｄ） 后，必要時(shí)可松動(dòng)兩側(cè)模板，離縫3～5ｍｍ，在墻體頂部灑水噴淋養(yǎng)護(hù)；或帶模養(yǎng)護(hù)，采用木模板，對(duì)兩側(cè)模板澆水養(yǎng)護(hù)。拆除模板后，可考慮在墻體兩側(cè)覆掛麻袋等覆蓋物，避免陽光折射墻面，連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)足夠長。提早松動(dòng)模板林水養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)注意澆水時(shí)機(jī)。不宜在墻體溫度達(dá)到峰值時(shí)澆水，以免溫度較高的混凝土被冷水噴淋引起混凝土開裂。

（５）加強(qiáng)施工檢測。可進(jìn)行混凝土溫度、收縮變形等數(shù)據(jù)的監(jiān)測，及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工。

裂縫控制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致混凝土裂縫控制效果不理想，出現(xiàn)裂縫。發(fā)現(xiàn)裂縫后，可按以下思路進(jìn)行“事后處理”。

三、發(fā)現(xiàn)裂縫及情況調(diào)查

混凝土施工期間，很多裂縫發(fā)生在混凝土澆筑后３～7ｄ內(nèi)，要求混凝土構(gòu)件拆模后即仔細(xì)觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫，并跟蹤觀察對(duì)裂縫發(fā)生原因的分析、判斷及處理方法的確定。

情況調(diào)查是要獲得裂縫情況的資料，用以推斷裂縫發(fā)生的原因，并判斷有無修補(bǔ)、加固補(bǔ)強(qiáng)的必要，以及選擇相應(yīng)的修補(bǔ)、加固補(bǔ)強(qiáng)的方法。主要內(nèi)容有：

（１）裂縫現(xiàn)狀：包括裂縫形成、寬度、長度、是否貫通等。

（２）裂縫開展情況：包括開裂或發(fā)現(xiàn)開裂的時(shí)間、開裂過程等。

（３）是否影響使用的情況：有無漏水、外觀損傷等。

（４）設(shè)計(jì)資料：包括施工圖紙、結(jié)構(gòu)計(jì)算書等。

（５）原材料及混凝土拌合物：①水泥：品種、強(qiáng)度等級(jí)及相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；②砂、石：種類、產(chǎn)地、規(guī)格、顆粒級(jí)配、含泥量、針片狀顆粒含量、有害物質(zhì)、堅(jiān)固性、強(qiáng)度、空隙率等；③摻合料：種類、等級(jí)、強(qiáng)度、細(xì)度、活性、需水比等；④外加劑：種類、使用量、與水泥和摻合料等的相容性等；⑤水：種類、水質(zhì)等。

（６）混凝土配合比：包括設(shè)計(jì)配合比、施工配合比、試配資料。

（７）攪拌：包括攪拌方法、攪拌時(shí)間、加料順序等。

（８）運(yùn)輸：包括運(yùn)輸工具、運(yùn)輸時(shí)采取的措施、運(yùn)輸時(shí)間、停放時(shí)間等。

（９）澆筑：包括澆筑時(shí)間、速度、順序及方向、澆筑方法、振搗方法、施工縫處理、抹光方法等。

（10）養(yǎng)護(hù)情況：包括養(yǎng)護(hù)方法。

（11）相關(guān)試驗(yàn)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)：包括平板抗裂試驗(yàn)、試驗(yàn)室條件收縮試驗(yàn)、工程實(shí)體收縮變形檢測等。

（12）地基情況。

（13）模板情況：模板種類、支撐變形等。

（14）環(huán)境條件：混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)期間施工現(xiàn)場的溫度、濕度、風(fēng)速及風(fēng)向、有無暴曬、降雨、降雪等。

四、原因分析

不同原因?qū)е碌牧芽p，對(duì)建筑功能及結(jié)構(gòu)安全的影響是不一樣的，應(yīng)該加以區(qū)分，并采取不同的處理方法。原因分析不準(zhǔn)確，做出錯(cuò)誤的判斷，有可能因處理不當(dāng)達(dá)不到預(yù)期效果。

預(yù)拌混凝土施工期間產(chǎn)生裂縫的主要原因歸納如下：

（１）環(huán)境條件：①環(huán)境溫度、濕度變化；②凍融、凍脹。

（２）設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)：①設(shè)計(jì)方案不合理，造成附加應(yīng)力增加；②對(duì)溫度、收縮等變形作用引起的應(yīng)力考慮不足，沒有采取構(gòu)造措施或采取不當(dāng)。

（３）原材料及配合比：①膠凝材料（水泥及摻合料）、非正常凝結(jié)（水泥受潮、水泥溫度過高等）、非正常膨脹（?-ＣaO等）；②膠凝材料的水化熱；③集料級(jí)配不良、空隙率過高；④混凝配合比不合理，漿料過多等；⑤各種原因?qū)е碌幕炷吝^大收縮變形；⑥水泥、摻合料及外加劑之間相容性不好。

（４）施工過程控制：①攪拌時(shí)間不合適，過長或過短；②運(yùn)輸時(shí)間過長，澆筑時(shí)加生水、改變配合比等；③澆筑方案不合理，產(chǎn)生冷縫，振搗不密實(shí)，過振或欠振；④養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，澆筑初期過快失水（特別是混凝土墻體及大面積板面）；⑤混凝土過早受荷（過早拆模），模板支撐變形過大；⑥混凝土澆筑后表面處理不及時(shí)或處理不當(dāng)（如板面收光等）；⑦大體積混凝土內(nèi)外溫差過大，后期降溫速度過快。

五、修補(bǔ)或加固、補(bǔ)強(qiáng)處理

在進(jìn)行混凝土裂縫處理時(shí)，應(yīng)注意不要混淆裂縫與結(jié)構(gòu)安全的關(guān)系，不要混淆裂縫與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系，切忌盲目處理裂縫。應(yīng)根據(jù)調(diào)查結(jié)果及原因分析，結(jié)合建筑物使用功能、結(jié)構(gòu)耐久性、安全性、美觀等條件的考慮，確定是否需要采取修補(bǔ)、加固或補(bǔ)強(qiáng)的措施。

（一）一般修補(bǔ)

修補(bǔ)的目的是恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)因開裂而受損傷的外觀形象、防水性、耐久性等功能，應(yīng)考慮開裂原因、修補(bǔ)范圍、環(huán)境條件、安全性、工期、經(jīng)濟(jì)性等因素，選擇合適的修補(bǔ)方法。修補(bǔ)施工時(shí)應(yīng)按說明認(rèn)真計(jì)量、拌合，認(rèn)真進(jìn)行基底處理，選擇合適的注入量。修補(bǔ)后應(yīng)根據(jù)需要采取一定的方法檢查修補(bǔ)效果。一般情況下修補(bǔ)可分為表面處理、灌漿、填充等處理方法。

（二）加固、補(bǔ)強(qiáng)處理

加固補(bǔ)強(qiáng)處理的目的在于恢復(fù)因裂縫降低的混凝土建筑物的承載力。與修補(bǔ)處理不同，加固處理涉及建筑物的結(jié)構(gòu)安全和使用功能的改變，因此必須在確認(rèn)安全的基礎(chǔ)上計(jì)算承載力，提出合理且詳細(xì)的方案。國內(nèi)目前使用的加固補(bǔ)強(qiáng)方法有很多種，如粘結(jié)鋼板法、粘結(jié)碳纖維布法、預(yù)應(yīng)力法、增加斷面積法等。