早期混凝土裂缝的成因及控制的技术措施.docx

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1、早期混凝土裂缝的成因及控制的技术措施一、关于混凝土裂缝裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷，分为宏观裂缝和微观裂缝。一般肉眼可见裂缝宽度为0.03-0.05mm,因此，将肉眼可见裂缝称为宏观裂缝，不可见的裂缝宽度0.05mm的称为微观裂缝。混凝土的微观裂缝一般为混凝土固有。其原因为：混凝土是由水泥浆体水化硬化后的水泥石与砂、石骨料组成，它们的物理力学性能不一致，是一种非均质的组合物。水泥浆体硬化后的干缩值较大，而混凝土中的骨料则限制了水泥浆体的自由收缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开始就有骨料与水泥石的粘结面上产生了微裂缝。也就是说，即使没有外荷载作用（不管是其外荷载的种类是自重、荷载、体积

2、变化而引起的内应力等）或者即使混凝土发生体积变化是没有受到外部的约束，混凝土内部己经有了微裂缝。这种微裂缝在不大的外力或变形作用下是稳定的。混凝土是一种抗压能力远大于抗拉能力的建筑材料（抗拉强度为抗压强度的1/8-1/10）,当因荷载作用使混凝土内部产生较大的拉应力，或者因混凝土体积变化时受到约束，混凝土内部产生较大的拉应力，或者早期急剧失水引起体积变化时，若此时的抗拉能力不能抵抗所产生的拉应力，混凝土即开裂以消除应力。开裂首先是从有微裂缝的粘结面开始，当外力或变形作用较大时，这些粘结面上的微裂缝就会发展，并扩展穿过硬化的水泥石，逐渐发展为可见的宏观裂缝。见下图-1：混凝土中的早期塑性收缩裂缝

3、。二、混凝土的泌水与沉降混凝土拌合物浇筑后到开始凝结前，固体颗粒下沉，水上升，并在表面析出水的现象,称为泌水。泌水后因水分的流失会造成混凝土发生沉降收缩，若沉降收缩不采取措施予以消除，将会产生沉降收缩裂缝。泌水通常是由新拌合水所引起的，少许泌水对优质的混凝土来说是正常的。它导致在整个表面上出现少量的均衡的渗出物，对混凝土内部来说，水分少量的渗出，会降低内部混凝土的水灰比，使混凝土强度得以提高。另一方面，泌水后混凝土上层变成富含水的水泥浆，这一区域有过高的W/Co导致混凝土表面强度不够，多孔，缺乏耐久性。因此，在混凝土泌水结束后进行的二次抹面，将会破坏这一富水层，使混凝土表面再一次趋于水灰比一致

4、，从而降低上述质量隐患的可能。同时泌水后聚积在混凝土表面的泌水层，对混凝土的养护起到良好的作用，这就象一层“水被子”盖在混凝土的表面，使因失水造成的塑性收缩裂缝极大的降低，但是，当外界温度、湿度及风速条件较恶劣，渗出水蒸发的速度比泌水速度快时，很容易出现塑性收缩裂缝。这时，在渗出水量不能形成良好的养护环境时，就必须人为地创造这个良好的环境，则补充水分，形成较高的湿度就必须进行。表面塑性收缩裂缝在混凝土未完全终凝前就已经发生，因此，补充水分进行湿养护的时间必须提前，当混凝土表面泌水后出现的水而光泽消失时，（一般在混凝土浇筑后一至三小时）即应立即开始采取包括二次振捣抹面及洒水养护等技术措施，应注意

5、覆盖物必须予以湿润或覆盖后立即浇水使覆盖物完全湿润。预拌混凝土使用高效减水剂，每方混凝土中用水量较不掺用减水剂的现场拌制要少,且胶结料较多，泌水量较常规浇筑方法少，这两个原因都会加速早期塑性裂缝的形成，需特别注意。采用泵送混凝土时，施工速度较快，一次性浇筑到模板内的含量大，因此，应安排足够的人员对处于危险的混凝土及时采取技术措施。塑性收缩裂缝常出现在：楼板、地面、大梁的侧面塑性沉降裂缝常出现在：板梁结合部，板墙结合部、梁墙结合部，表面布有钢筋的基础部分，对较厚的底板，较深的梁和剪力墙位置，易出现沉降裂缝。三、关于早期混凝土裂缝的分类及成因早期混凝土裂缝一般出现在混凝土初凝前混凝土仍在塑性状态时

6、出现的裂缝，工地一般因混凝土浇筑后施工人员即离开，在第二天早上开始浇水时会发现。在天气炎热干燥季节,有时在梁板上面,浇筑在模板内的混凝土一、二个小时后即会出现甚至在未进行二次抹面收光前裂缝即清晰可见。一般称为塑性裂缝，分为：塑性收缩缝、塑性沉降缝。这种裂缝的开裂机制简明，可通过相应措施予以避免或消除。塑性收缩裂缝和塑性沉降裂缝均发生在混凝土尚处于塑性阶段，其产生的主要原因为水分蒸发。混凝土浇筑后最初几个小时，混凝土尚处于塑性阶段，在干燥或炎热气候条件下，当蒸发速率超过了泌水达到表面速率时，混凝土表面失去水分，原来水分所占体积随着蒸发而失去，造成混凝土体积收缩，在混凝土受钢筋等约束的情况下，抵抗

7、不了收缩所造成的拉应力，导致混凝土从表面开始出现裂缝，若蒸发持续进行，而无水分补充时（未进行有效养护时），裂缝会随着失水逐步向混凝土内部延伸，直到整个截面贯穿。混凝土处于可塑状态时，水分从混凝土表面迅速蒸发，同时，由于混凝土产生泌水，水分也从混凝土的内部向表面泌出。混凝土表面水分蒸发与泌水水分上升，在混凝土表面发生干燥收缩（因失水而使体积收缩），体积缩小，从而使表面产生开裂，细小裂缝密布于混凝土表面。（图-2）塑性收缩缝与塑性沉降缝一般出现在混凝土（或浆体）处于塑性状态期间，其持续的时间较短，大约广2小时，开始于混凝土表面光泽消时（泌水收水结束）。裂缝走向不规则，长度从几厘米到几米不等，中间较

8、宽，两端较细，深度可能局限于表面较浅区域，但当外界气温高、风速大，气候干燥情况下出现较多，若不采取相应措施，任由裂缝发展，则有可能贯穿。但经试验，即使贯穿，对混凝土结构物承载也无影响。塑性收缩缝多发生于地板、楼板等的裸露面上，板面越薄越容易出现，当气温较高特别是又较为干燥且强风吹时，混凝土表面极易蒸发脱水（下边的泌水来不及上浮补充）。于是会使混凝土由表面向内部形成湿度梯度（内外湿度不一致，呈阶梯状分布）。过高的湿度梯度造成混凝土表面剧烈收缩，此时，混凝土基本上无抗拉能力，导致混凝土表面首先开裂,形成塑性裂缝。在未进行有效的养护情况下，塑性裂缝会随着失水逐步向混凝土内部延伸，直到整个截面贯穿。混

9、凝土凝结硬化过程中，由于自重原因会导致比重大的组分下沉，比重较小的水分上升,即产生泌水。泌水的结果会使混凝土结构更加致密，同时会降低混凝土在高度方向的尺寸（沉缩）。在梁与板的变接处，梁与柱的交接处，板与墙交接处等部位，因其在高度方向的尺寸不同，各自发生的沉缩量不同，就会导致高度大的部位沉缩大，厚度小的部位沉缩小，在交接处会发生裂缝。见图-3图-3沉降裂缝剖面图a）梁板结构b）基础底板混凝土在浇筑成型后，混凝土中比重大的成分下沉，当受到钢筋、拉杆、预埋件等约束,遂发生沉降裂缝，梁板上面的混凝土，由于沉降开裂，裂缝沿着钢筋的正上方，而柱、墙侧面的混凝土，裂缝沿着水平钢筋的方向裂缝是从混凝土表面到达

10、钢筋的上表面。见图-4图-4混凝土的沉降裂缝图型a）沿着钢筋上表面发生裂缝b）沿着侧面钢筋而发生裂缝水分蒸发速率是一个表征单位时间单位面积沙锅内所蒸发水分的数量，其物理意义很明确，就是说在单位时间单位面积内，若水分蒸发的数量超过某个值，蒸发速率超过了泌水到达表面的速率时，混凝土极有可能会出现表面裂缝。1.0kg/m3/h是蒸发速率临界值（AC1305R-96）是指在水蒸发速率超过此值时，混凝土产生表面裂缝，为防止出现型性裂缝,就需要采取其他措施在混凝土表面补充水分，降低蒸发速率。对商品混凝土来说，因其掺有高效减水剂和其它掺合料，泌水总量较常规混凝土要少，此临界值需要降低，方可保证不产生表面裂缝

11、。一般来说，0.6kg/n?/h可作为商品混凝土的蒸发速率临界值。塑性混凝土水分蒸发量计算见图表1,风力等级与风速对照表风级和符号名称风速（米）*陆地物象海面波浪浪高（米）0无风0.0-0.2烟直上平静0.01软风0.3-1.5烟小风向微波无飞沫0.12轻风1.6-3.3感觉有风小波峰未破碎0.23微风3.4-5.4旌旗展开小波峰顶破裂0.64和风5.5-7.9吹起尘土小浪白沫波峰1.05劲风8.0-10.7小树摇摆中浪折沫峰群2.06强风10.8-13.8电线有声大浪到个飞沫3.07疾风13.9-17.1步行困难破峰白沫成条4.08大风17.2-20.7折毁树枝浪长身有浪花5.59烈风20.

12、8-24.4小损房屋浪峰倒卷7.010狂风24.5-28.4拔起树木海浪翻滚咆哮9.011暴风28.5-32.6损毁普遍波峰全呈飞沫11.512飓风32.7-摧毁巨大海浪滔天14.0施工单位应根据地区气象部门的观测数据，（施工单位应自备简易温湿度测定仪），在混凝土施工当天的外界最高温度，最低相对湿度，最大风速，从附表中查出水分蒸发量，如果超过0.6kg/n?/h时，可以推定混凝土产生塑性开裂的可能性很大，必须采取措施进行预防。应注意，当水分蒸发量超过上述值时，只要混凝土浇筑到模板内，不管在什么时间，都有可能出现开裂，应防止有人认为的“开裂应在混凝土硬化后才出现的观点，随时根据天气情况采取技术措

13、施。对表中温度、湿度的数值，宜按当时具体情况予以实际测量，风速可采用附表的风力等级与风速对照表进行判断，同时，应注意具体施工位置是否在山上、风口或高层，这些位置的风速与地面风速有较大差距，而预报风速一般是指地面风速。应以判断出的现象进行查表确定风速。蒸发后的水汽在没有风的情况下，会在混凝土表面形成湿度较大的保护层，一定程度地降低开裂，但在有风的情况下，此保护层被迅速吹走，使混凝土表面直接裸露在高温和干燥空气中，导致失水加剧。水的蒸发量与大气温度成正比，与相对湿度成反比，并受当时的风速和气压日照情况等因素影响，在酷暑期所浇筑混凝土构件表面的水分蒸发量，比常温要增加多倍,如以水的饱和蒸汽压力为例,

14、在多时为9.21、加多为17如以40c时为55.32（mm汞柱），即温度每升高10C时水的饱和蒸汽压力增加近一倍。再从与蒸发量相关的粘度值来看，10时为13.10,20时为10.21,30时为&00,40时为6.54（叫），即温度每升高10,水的粘度值降低20-30机这两类数值都表示，气温越高，越促进水分从混凝土表面蒸发，所以在高温季节更应注意水蒸发造成的塑性裂缝。比较而言，相对湿度在混凝土塑性收缩的影响更大，有资料显示，气温和混凝土温度为32,相对湿度为10%,风速为Um/s（约为六级风）时，水分蒸发速率是气温和混凝土表面温度为21C,相对湿度为70%时的50倍，极易产生塑性裂缝。如果混凝土

15、温度比气温高（因阳光暴晒或其它原因，比如搅拌车到现场后，混凝土长时间不能浇灌入模，水化已经开始），即使气温凉爽且相对湿度为1（）0%的饱和条件下，水分从混凝土表面蒸发的速率也相当可观，因此，在凉爽、潮湿的气候下混凝土也可能出现塑性裂缝。由于模板支撑安放不当，特别是在地基上支撑模板，很容易引起支柱下沉，使模板鼓胀,不仅使混凝土结构精度不良，也成为混凝土开裂的原因。见图-5图-5由于模板安放不当造成的开裂a）模板支撑下沉引起的开裂b）模板支撑底部承载力差引起的下沉由于模板支撑底部承载能力差，引起支撑下沉,造成梁板交界处上表面开裂，这种裂缝般是在模板硬化初期时就发生，因此，在支模时,必须注意支柱下面的地层是否坚固，有足够的承载力。由于模板支撑系统松弛，混凝十.引起模板