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论预拌混凝土工程中常见裂缝
前言
近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎。因此混凝土作为主要的建材在工程中得到了广泛的应用。
混凝土主要是由水泥、砂、石、水组成，通过水泥与水的水化作用，形成胶凝材料后，将砂石骨料胶合而成为人们常说的人工石。它作为一种建筑材料，随着建筑施工技术要求的提高，也有了很大的改善和进步。到目前为止，工地的自拌混凝土已经发展成为了掺加各种掺合料和矿物外加剂的高性能建筑材料——预拌混凝土。预拌混凝土具有的和易性、可操作性、抗压、抗渗、耐久性等良好性能及使用优势，使它成为了工程中选择的一种节省施工时间、提高施工速度和改善施工质量的必备建筑材料。
预拌混凝土给工程带来很多便捷的同时，也不可避免的带来了更多的裂缝问题，有些裂缝的后期发展甚至影响到了工程的质量和使用。
在预拌混凝土的使用中，工程常见的裂缝有几种比较集中的形式，本文对实际工程中几种常见裂缝的产生进行表述和原因分析，并从预拌混凝土生产和施工的角度对常见裂缝如何进行控制谈一些自己的看法。
一、裂缝产生的机理概述
裂缝作为混凝土这种材料的一种必然结果，是不可避免的。而目前预拌混凝土中原材料的多样性、混凝土的可泵送性等特点也导致了预拌混凝土中产生了一些普遍的裂缝。
混凝土的裂缝从本质说，应该分为微观裂缝和宏观裂缝。因为：
1、混凝土微观裂缝一般都有，这是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，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，这种约束等作用就使混凝土内部从硬化开始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。
在20世纪60年代，就已证明混凝土在未受荷载时，就存在微裂。
2、在没有外部荷载或体积变化时没有受到外部约束时，这些微裂缝是稳定的，随着外界温度湿度环境变化或是有外荷载作用时，混凝土内就会发生复杂的物理变化，引起内部产生约束力、拉应力等，当外部荷载或变形作用更大时，微裂缝就会扩展穿过硬化后的水泥石，逐渐发展为可见的宏观裂缝。
微观裂缝和宏观裂缝以宽度0.05mm为界限区分。所以，我们在工程中能够发现和观察到的都是宏观裂缝。在这里，按照它的产生原因，可以把它归结为荷载裂缝和非荷载裂缝两大类。荷载裂缝是指外荷载或外荷载导致的结构次应力引起的裂缝，非荷载裂缝则是只有变形变化等因素引起的裂缝。已经有资料表明，在实际工程中，属于非荷载裂缝的约占80%，属于荷载裂缝的约占20%。目前预拌混凝土中经常发生的都是非荷载裂缝。
混凝土非荷载裂缝是一种变形裂缝，它的产生，主要在于三方面：混凝土的干燥收缩过大，结构对混凝土的约束度过大，混凝土的极限抗拉强度或极限拉应变过低。再进一步从其发展原因进行分类，可分为干燥收缩裂缝、应力集中裂缝、温度裂缝、水化热收缩裂缝、沉降收缩裂缝等多种，本文仅讨论其中常见的几种。
二、掌握有关裂缝的基本信息
当一个工程出现裂缝时，首先被判断有问题的是材料——混凝土。事实上，不仅仅是这一方面，应该还包括其它一些很重要的方面。一般来说，按照混凝土出现裂缝的反应机理，可以从以下几方面收集和裂缝有关的信息：
1、到出现裂缝的现场确定使用预拌混凝土的工程结构类型和具体的浇筑部位，以及与它相接的已施工完毕结构的性质。
2、该混凝土的强度等级、坍落度要求、浇筑方式、配合比数据以及各原材料使用时的具体质量数据。
3、浇筑混凝土的使用时间，施工过程中以及前后的天气情况，施工时泵送
和振捣情况。
4、混凝土施工后的养护情况，浇筑部位是否有提前加荷的情况。
5、其他方面。
在收集了以上几方面信息后，就要对现场出现的裂缝情况从以下几方面了解和掌握：
1、裂缝的开裂时间和发展过程：施工期间开裂、施工后较短时间内开裂、使用期间开裂、裂缝宽度不变、或是在不断发展；
2、裂缝的方向：纵向、横向、斜向、八字、龟裂等；
3、裂缝的深度：表面的还是贯穿的；
4、裂缝的长度：通常的，还是比较长的，还是仅局部的；
5、裂缝的间距：出现裂缝的间隔距离；
6、裂缝的宽度：有条件时，要记录最大的宽度；
按照上述方法，将以上信息收集汇总后，再根据混凝土的物理性能和结构的特点进行综合考虑，一般是可以找到裂缝原因的。
三、常见裂缝的原因分析
1、塑性和干燥收缩裂缝
工程实例：（1）宝山某一住宅小区七层楼面的预拌混凝土在白天浇筑完毕后，未采取任何覆盖养护措施，恰逢当夜降温、起风，风力近达5-6级，工一周后，在墙内侧靠近柱的地方出现45度斜向裂缝，在墙中间出现竖向不贯穿的垂直裂缝。
原因分析：
混凝土的收缩是混凝土在不受力的情况下因变形需产生的体积减小。这种收缩在混凝土初凝前、硬化过程中、硬化以后都存在。
混凝土初凝前，由于水分蒸发，内部水分不断向表面迁移，当这种持续的迁移不能满足表面的蒸发量时，混凝土表面就会干缩，这种干缩受到下面混凝土的约束，在表面出现裂缝。在泵送过程中任意加水，或混凝土坍落度过大，就会使混凝土表面水分增多，蒸发过快，从而产生开裂。
在不断的水泥水化过程中，消耗的水分导致毛细孔中自由水减少，湿度降低。在外部养护水供应不及时的情况下，引起混凝土自内而外产生收缩，这种收缩受到约束时，就产生塑性收缩裂缝。当遇到大风、温度高或本身水化热比较高时，或是混凝土施工结束后养护不及时，或是对膨胀混凝土这种必须养护的部位没有采取措施，都会导致这种开裂。
在硬化后，混凝土内部存在的游离水由表及里逐渐蒸发失水，使混凝土产生收缩，在结构的约束条件下，这种收缩应力大于混凝土的抗拉强度时就会产生干燥收缩裂缝。对于长度过大的结构，这是产生裂缝的主要原因。
这种裂缝在预拌混凝土工程中是最多见的。
2、应力集中裂缝
工程实例：（1）宝钢某电缆沟工程中，大部分的电缆井口和通风口处，沿井口的某一个角或四个角处的45度方向开裂；（2）在此电缆沟工程的结构尺寸发生断面突变处有开裂。
这种裂缝的产生原因是和收缩有关的，但由于它处于比较特殊的工程部位，所以应力表现的更为集中，当纵向和横向都收缩变形时，就会在洞口出现45度方向的裂缝。
3、有害骨料引起的膨胀收缩裂缝
嘉定某一住宅小区预拌混凝土在施工结束一年后，有四个单元房的混凝土顶板下表面产生开裂，开裂的形式都是已做好的面层剥落，露出里面的有害骨料，该部分已呈白色。经核实，此四处为同一天供应的预拌混凝土。根据现场的情况分析，这是属于混凝土中的个别骨料存在活性，含有CaO的成分，随着混凝土中不断发生的反应，这些CaO和水发生反应逐渐形成CaCO3，体积增大，在已硬化的混凝土中发生膨胀，导致已施工完成工程在很长一段时间后出现放射性的开裂。在预拌混凝土中这种情况是比较少见的。
4、温度裂缝和水化热裂缝，主要发生在大体积混凝土中，都与收缩有关；当混凝土内水化热和内外温差不能通过有效措施控制在25℃内，或是在拆模后不能及时养护，导致水化热过大，温差超出范围，就极易形成裂缝；沉降裂缝主要是由于地基沉降等原因引起。由于出现的较少，这里不再详述。
四、控制措施
由以上分析可知，目前预拌混凝土中常见的裂缝主要是由收缩引起，所以为了控制裂缝的产生，就要减小混凝土的收缩；而引起收缩的主要原因与参与水化反应的水有关，水来自于预拌混凝土配比用水、养护用水等；在混凝土水化、硬化、产生收缩过程中，水以自由水、化合水等形式，参与在混凝土的每一个反应阶段。可以说，预拌混凝土中用到的水和裂缝有很大关系。
水是形成混凝土的重要因素，水多了混凝土的收缩会增大，而水少了混凝土中的水化反应不能够充分，进而会影响混凝土的和易性和强度等。但预拌混凝土的集中生产、一定距离的运输、机械集中浇筑的特点对混凝土在和易性和强度这两方面的要求又比较突出。因此，在保证混凝土良好工作性的前提下，如何保证使用中的搅拌水、养护水能够充分和到位，是减少由收缩产生的裂缝的主要问题。围绕这个理念，首先从预拌混凝土生产方面应注意以下几方面：
1、预拌混凝土配合比的设计过程中，水灰比（或水胶比）的确定在满足标准的情况下要尽可能小，对用水量的选择要尽可能少。这样不仅保证混凝土强度，更主要的是能够减少裂缝产生。
2、目前，预拌混凝土的常规生产和水泥市场的销售都以普硅42.5级水泥为主，由于这种水泥较细和强度较高，所以水化时需水量较多，产生的水化热也多。那么，在混凝土中掺加具有一定活性的粉煤灰、矿粉等掺合料，替代一部分水泥，可以降低水化反应产生的水化热，减少收缩；
3、使用外加剂在水泥颗粒周围的表面活性作用达到减水效果，直接减少用水量；根据不同的温度环境选择不同的种类，避免混凝土因坍落度损失、泵送困难而在施工现场随意加水。如果混凝土停留时间长造成坍落度损失，可以选择在外加剂掺量范围内二次掺加外加剂的办法，不能只是简单的加水，这样不仅解决混凝土的和易性问题，还可以避免因只加水而产生裂缝的可能。
4、骨料中的含泥量和泥块含量增大，都会使混凝土的用水量增大，这无疑是增多了混凝土的毛细孔通道。黄砂过细也会增大用水量，因此在骨料的选择上必须按照预拌混凝土的技术要求控制骨料的入场质量。
5、在混凝土集中生产的过程中，合理的下料顺序和保证搅拌均匀也是很重要的。同时，生产工人应配合检测人员共同掌握原材料的含水率变化情况，控制出机混凝土的和易性，避免实际用水量超出范围。
6、混凝土在运输途中，要保证能够连续搅拌，搅拌车在装料前要将车内积水排尽，卸料时不能随意加水。
其次从预拌混凝土的现场施工应做到以下几项：
1、施工安排要合理，保证预拌混凝土运到现场后能及时泵送，避免应停放时间过长，混凝土接近初凝时间，浇筑到施工部位后引起后期的开裂。
2、预拌混凝土泵送过程中，施工人员不能只图施工方便，就无视工程质量要求，在泵送前随意向预拌混凝土中加水。
3、在浇筑过程中，振捣要适当，过少则会使混凝土中水分不易排出，待水分蒸发后会留下很多孔道，振捣过多则会使比水泥轻的粉煤灰浮到上表面。
4、要加强混凝土表面的收光和压光工序。特别是混凝土地坪道路等，如果不认真地完成收光工序，后期出现的不只是裂缝，还会带来起砂等质量问题。
5、浇筑结束后，必须进行养护工作，根据不同的工程部位，确定养护时间，确定养护方法。特别是掺加了矿粉的混凝土在冬期施工后，更要注意养护问题。由于养护不及时，没有充分的水分补充给水化反应，极易造成开裂。很多工程都是由于不重视养护问题而产生裂缝，所以这是很重要的一项措施。
6、根据混凝土中使用的原材料和具体的工程部位，确定拆模时间。掺合料
用量过多的混凝土拆模时间应推迟。
结
语
裂缝形成的原因很多，裂缝呈现的形式也是不同的，对于混凝土工程结构，裂缝是不可避免的，但是我们可以通过已总结的经验对其在前期和使用中进行控制，达到减少裂缝产生的目的。
仅从预拌混凝土这种建筑材料的角度考虑，通过以上分析可知，预拌混凝土产生的主要是非荷载裂缝；它主要是由混凝土的收缩引起。因此从预拌混凝土原材料的选择、检验到使用，从预拌混凝土的生产、运输到现场浇筑，都必须严格按标准规范的要求和工作中总结的经验对预拌混凝土形成的每一个环节进行控制，把收缩可能会发展为裂缝的因素尽可能有效减少，起到防止裂缝发生的作用。
