从工程角度谈预拌混凝土裂缝成因及防治措施

0引言混凝土质量问题直接影响着混凝土工程的整体质量，同时也易引发混凝土供需方各种矛盾，甚至对薄公堂。预拌混凝土自身具有抗拉能力差、脆性大、容易开裂的缺点，并且混凝土为半成品，出厂时无法准确预知混凝土的质量，施工现场的不规范操作也会对混凝土质量产生巨大的影响，从而导致工程实体质量出现问题。而在混凝土质量问题中，混凝土裂缝是最为常见的一种。如何控制混凝土实体裂缝的数量，避免质量纠纷？笔者从工程角度，对混凝土裂缝的危害、成因进行了分析，并从制度建设、生产控制、施工控制方法研究了混凝土裂缝的控制措施，以提高混凝土质量。1混凝土裂缝的危害在工程应用中，混凝土不可避免的会出现裂缝。裂缝可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。混凝土不同裂缝的存在对工程危害程度不一，但都会削弱混凝土的力学性能，而且还会对混凝土的长期性能、耐久性能等产生非常不利的影响[1]。1.1降低混凝土结构物的强度和稳定性混凝土中的有害裂缝将会直接影响混凝土结构物的力学性能和整体稳定性，甚至还可能导致混凝土结构的完全破坏，进而危及整个工程质量；而无害裂缝或许只会影响建筑物的外观，不会对工程实体造成影响。1.2产生渗漏混凝土裂缝将会使建筑物产生渗漏，而当水渗透到混凝土内部后，又将进一步使混凝土裂缝扩展。裂缝随着时间发展会逐步扩展，其中渗透水会溶解并侵蚀水泥的水化产物，最终进一步加重混凝土结构物的破坏，对工程质量产生巨大的影响。1.3导致混凝土碳化混凝土的碳化是空气中CO2沿混凝土裂纹渗透到混凝土内部，CO2与水泥的水化产物Ca(OH)2相互作用形成CaCO3。CaCO3的膨胀作用使混凝土部分力学性能降低，而碳化也使混凝土中性化，降低了碱性环境对钢筋的保护作用，加速钢筋的锈蚀。裂缝的存在使得混凝土碳化深度加深，回弹法检测混凝土强度时换算值将变小，造成混凝土质量缺陷。但当混凝土振捣不密实或存在大量裂缝时，混凝土的保护层厚度可以认定为大大降低，混凝土抵抗碳化的能力也大大降低。2预拌混凝土裂缝产生的成因混凝土出现裂缝的原因较多，有温度、结构设计、钢筋保护层厚度、混凝土配合比、混凝土养护、施工过程控制、钢筋内应力、承受荷载的时间、混凝土本身的收缩等原因。现将工程中，混凝土裂缝多发原因分析如下：2.1混凝土原材料原因（1）我国现行水泥相关标准规范中普通硅酸盐水泥的比表面积没有规定上限限制，只是规定了水泥的比表面积不小于300m2/kg，而水泥厂家为了提高水泥的早期强度会在一定程度上尽可能磨细水泥。但通过大量试验结果证明，当水泥的比表面积超过400m2/kg时，成型的混凝土试块结果显示后期强度较前期强度有倒缩现象，并且抗冻性能也下降。（2）目前市场使用的机制砂大都两级分化较严重，石粉含量一般在15%左右，此部分颗粒很可能以粘性土质为主，也可能以石粉为主。如果以粘性土质为主，当混凝土浇筑后，骨料颗粒极易悬浮在一定稠度的水泥浆体中，由于水泥浆体的密度小，所以骨料在水泥浆体中会有下沉趋势，此沉降将会一直持续在混凝土凝结硬化前的整个过程中，并且新拌混凝土中的水泥及掺合料（包括石粉）不停地向上转移，即发生沉降和泌水现象，造成混凝土表面浆体厚，导致混凝土体积减小，这种体积的变化也将持续到混凝土硬化结束。（3）预拌混凝土企业为了满足泵送要求，抢占市场，往往牺牲了部分混凝土的性能，而采用粒径较小的骨料，减少粗骨料的用量，导致混凝土富浆量较多，用水量也必上升，使得泵送混凝土粗骨料的粒径相对较小、用量低、砂率大、浆体多。由于粗骨料是制约水泥石收缩的主要成分，因此粒径较小的粗骨料和较少的粗骨料用量对限制混凝土收缩是不利的，极易使得混凝土出现裂缝。2.2混凝土配合比设计不当混凝土的抗拉强度受不恰当混凝土配合比直接影响。比如水泥用量过大、水胶比大、砂率过高、骨料用量不足、选用外加剂不当等等。2.3施工振捣原因施工振捣要适度，目前施工工人为了节省体力，往往将振捣棒放在一处连续振动，这样很容易使集料下沉，造成表面混凝土的含水量和水泥浆量较大，而底部集料较多，使混凝土容易产生塑性收缩裂缝。2.4混凝土养护原因养护不及时，特别是浇筑大面积板时，由于混凝土与空气接触面积大，混凝土水分就更容易蒸发。在高温干燥、大风的气候条件下施工时，混凝土表面水分蒸发就会影响混凝土中正常的水化作用，从而造成混凝土表面“硬壳”，内部松软、粉酥，稍有扰动就会大面积裂缝。2.5泵送工艺原因泵送工艺也是混凝土产生裂缝的原因之一。目前工程中施工工人主要是劳务分包，为了施工方便，泵车司机为了省油、减少泵车的损耗，施工单位往往在施工现场加水，或者直接强迫退货，泵车司机往往顺水推舟，形成多方面施压，要求现场混凝土坍落度大、砂率大、用水量过大，导致混凝土收缩值增加。2.6承重过早混凝土终凝前模压不到位，现浇楼板上人放线过早，现浇楼板上荷未放置垫板，浇筑混凝土工作面较大，而此时混凝土强度无法承担其承受的重量，造成混凝土表面产生不规则裂缝。3混凝土裂缝防治措施混凝土裂缝的防治重点在于“防”，而不在于“治”。但在实际过程中，混凝土裂缝的种类较多，每种裂缝都有多种诱发原因，且每种裂缝产生的随机性较大。为了有效控制混凝土裂缝的产生，应从多角度、多方面采取措施应对混凝土裂纹的出现[2-4]。3.1制度建设方面混凝土的质量好坏直接影响结构安全可靠性，其关键在于质量管理和控制。作为预拌混凝土企业，必须建立和健全混凝土生产质量管理规章制度，严格按照相关法律法规和技术要求进行管理，各级从业人员包括预拌混凝土生产部门、混凝土使用部门、建筑行业主管部门、第三方监督监理部门，必须做好混凝土的质量管理工作，采取积极有效管理措施，加强控制。首先，严格管理原材料进场验收和质量保证措施，保证混凝土生产的各种原材料的质量，不符合要求的原材料禁止用于混凝土生产，使混凝土的质量满足并符合GB50164—2011《混凝土质量控制标准》、JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》和GB/T14902—2012《预拌混凝土》等行业规范标准，使混凝土生产中保证混凝土配合比各原材的配料、搅拌、运输等各环节符合要求。建立并加强预拌混凝土的出厂验收检验制度，保证预拌混凝土的出厂质量百分之百合格。3.2生产控制方面3.2.1原材料进场质量控制严格控制进场原材料质量，其中水泥质量不可忽视，不能单从标准上控制，应对开裂敏感性的组成成分、比表面积等指标进行规定；对进场细骨料，尤其是机制砂，石粉含量和MB值必须严控，以中、粗砂为宜，细度模数应在2.5～3.2之间。同时对机制砂的颗粒粒型进行要求，要求呈圆球形或正方形；对进场粗骨料要求级配一定要连续、孔隙率小，有害物质及粘土含量符合标准规定，且宜选用表面粗糙、质地坚硬的石料，骨料针片状含量符合标准要求。根据不同的工程部位需要，应采用级配良好、粒径较大的骨料。3.2.2配合比设计控制在混凝土配合比设计时，通常采用“最小单位体积用水量原则”，在保证混凝土拌合物能满足工作性要求的前提下，尽量降低用水量；在配合混凝土中的骨料级配设计时，最大可能获得最大堆积密度和最小孔隙率，以便尽可能减少水泥浆体的用量，来达到合适的砂率，减少用水量和胶凝材料用量的目的；合理掺加一定量的矿物掺合料，充分发挥其活性矿物掺合料和高效减水剂的超叠加效应，减少水泥用量和用水量，使混凝土得内部结构更加密实，从而达到减少开裂、混凝土强度持续发展的目的等。3.2.3混凝土出厂质量控制拌制混凝土必须严格执行混凝土配合比通知单的有关要求；对计量器具必须按规定由法定计量部门定期检定（或校准）；采用电流差法控制混凝土坍落度；混凝土出厂前必须进行取样检验和易性和成型试件，从而确保出厂混凝土质量满足要求。3.3施工控制方面3.3.1浇筑浇筑前杜绝混凝土加水现象；浇筑时混凝土布料应均匀，不得过振，也不允许一处集中堆料，不得用振捣棒赶料；混凝土振捣时振动棒插捣间距约为400mm，每次振捣时间一般以10～20s为宜，若振捣时间过长，粗骨料下沉越快且集中底部越厉害，混凝土表面水泥浆层越厚，表面也易产生裂缝；新拌混凝土浇筑完毕后，在混凝土终凝以前应采用机械抹面或多次人工抹压，拍打，以愈合早期裂缝为目的。3.3.2养护（1）在高温季节，必须加强混凝土的早期保湿养护。如保湿养护不到位，随着水泥水化的进行和水分的快速蒸发，满足水化的水会不足，进而导致水泥水化不充分、混凝土密实度降低，导致混凝土力学性能、耐久性能的劣化。所以应在混凝土浇筑后，在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，确保混凝土早期水化。（2）在低温季节，要加强混凝土的保湿养护。在混凝土浇筑后短时间内受冻，对混凝土后期性能影响较小。但当混凝土在强度较低时受冻，则会对混凝土性能造成永久伤害，将极大的影响混凝土的力学性能和耐久性能。所以通常情况下，应对浇筑后的混凝土进行不少14天的保湿养护，以使混凝土强度达到受冻要求的强度。4结语预拌混凝土是用最简单的工艺制造最复杂的