(1．黑龍江省遠(yuǎn)征監(jiān)理公司；2．黑龍江省公路勘察設(shè)計院)
摘要：對混凝土經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫和表面起粉問題進行了分析，并提出了處理的措施。
關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；表面起粉；控制措施
1 混凝土裂縫的原因分析及混凝土裂縫的處理
1．1有關(guān)混凝土裂縫的標(biāo)準(zhǔn)要求
混凝土的裂縫有害程度的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)使用條件決定的，目前世界各國的規(guī)定不完全一致，但大致相同。如從結(jié)構(gòu)耐久性及承載力要求，最嚴(yán)格的允許裂縫寬度為0．1 mm。近年來，許多國家已根據(jù)大量實驗與泵送混凝土的經(jīng)驗將其放寬到0．2 mm。
當(dāng)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常，保證層厚度滿足實際要求，無侵蝕介質(zhì)，鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0．4 nlm在濕氣及土中為0．3 mm；在海水和干濕交替中為0．15 mm。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高必須處理。近年來預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)用范圍逐漸推廣到更多的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，其}昆凝土強度等級必須達G。。在采用泵送時，由于收縮與水化熱增加，約束應(yīng)力裂縫很難避免，張拉前開裂，張拉后又不閉合，裂縫控制的難度更加困難。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)裂縫允許寬度是嚴(yán)格的，裂縫深度^與結(jié)構(gòu)厚度H的關(guān)系如下：^≤0．1 H表面裂縫；0．1 H<^<0．5 H淺層裂縫；0．5 H≤．h<0．1 H縱深裂縫；^=H時為貫穿裂縫(斷板)，應(yīng)盡量避免貫穿性與縱深裂縫的發(fā)生。
1．2混凝土裂縫原因的分析
混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等都可以產(chǎn)生裂縫。但主要條件是溫度和濕度的變化，混凝土硬化期間水泥放出大量的水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力，后期在降溫過程中由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又含在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，這些拉應(yīng)力超過抗裂能力時，會導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度只是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有(0．6～1．0)×104，長期加荷時的極限拉伸變形也只有(1．2～2．0)×104，由于原材料的不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑中出現(xiàn)離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承擔(dān)壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其他外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工尤為重要。防止混凝土裂縫的措施主要從控制溫度和改善約束條件兩方面人手。
(1)控制溫度
采用改善骨料級配，用于硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑以減少混凝土中水泥的用量；在拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；規(guī)定合理的拆模時間，氣溫明顯變化時進行表面保溫；以避免急劇的溫度梯度。
(2)改善條件
合理的分縫分塊，盡量避免基礎(chǔ)過大起伏，合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。此外，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮。要求：在保證混凝土質(zhì)量的同時，耍盡量防止貫穿裂縫的發(fā)生，否則，一旦出現(xiàn)，要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)整體性非常困難，因此，從施工到養(yǎng)護要貫徹預(yù)防為主方針，盡量杜絕貫穿裂縫或?qū)⑵錅p到最少。
1．3混凝土裂縫的處理
(1)表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補法。涂抹范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不滲水的縫。表面貼補法適用于大面積的漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體的漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。
(2)填充法：用修補材料直接填充裂縫，作業(yè)簡單，費用低，寬度小于0．3 mm嘗試較淺的裂縫，或裂縫中有填充物的，用灌漿難以達到效果的裂縫，以及小規(guī)模的簡單處理。
(3)灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
(4)結(jié)構(gòu)補強法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度可采取結(jié)構(gòu)補強法，包括斷面補強法、錨固補強法、預(yù)應(yīng)力法等。
2混凝土表面起粉的原因分析及控制措施
2．1起粉原因的分析
對這個問題經(jīng)過多次的現(xiàn)場分析及取樣分析結(jié)果表明，起粉的主要原因不是粉煤灰或其他混合材或摻合料的浮面，而是混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強度偏低。導(dǎo)致混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強度偏低的主要原因有兩方面：一是混凝土表層的水灰比大于混凝土內(nèi)部，表層水化產(chǎn)物之間搭接不致密，孔隙率大；二是混凝土養(yǎng)護不當(dāng)，施工早期水分散失過快，形成大量的水孔，表層的水泥得不到足夠的水分進行水化。檢測混凝土表層中水泥的水化程度，可幫助判別起粉的原因。表層水泥水化程度較高主要是由于泌水所致。從多方面分析來看，因泌水而導(dǎo)致混凝土表面起粉的情況居多數(shù)。
(1)混凝土的配合比：混凝土的水灰比越大，水泥凝結(jié)硬化的時間越長，自由水越多，水與水泥分離的時間越長，混凝土越容易泌水：混凝土中外加劑摻量過多，或者緩凝組分摻量過多，會造成新拌混凝土的大量泌水和沉析，大量的自由水泌出?昆凝土表面，影響水泥的凝結(jié)硬化，混凝土保水性能下降，導(dǎo)致嚴(yán)重泌水。
(2)混凝土的組成材料：砂石集料含泥較多時，會嚴(yán)重影響水泥的早期水化，粘土中的粘粒會包裹水泥顆粒，延緩及阻礙水泥的水化及?昆凝土的凝結(jié)，從而加劇了混凝土的泌水；砂的細(xì)度模數(shù)越大，砂越粗，越易造成混凝土泌水，尤其是0．315 mm以下及2．5 mm以上的顆粒含量對泌水影響較大；細(xì)顆粒越少、粗顆粒越多?；炷猎揭酌谒?；礦物摻和料的顆粒分布同樣也影響著混凝土的泌水性能，若礦物合料的細(xì)顆粒含量少、粗顆粒含量多，則易造成混凝土的泌水。用細(xì)磨礦渣作摻合料，因配合比中水泥用量減少，礦渣的水化速度較慢，且礦渣玻璃體保水性能較差，往往會加大混凝土的泌水量；粉煤灰過粗，集料效應(yīng)減弱，也會使混凝土的泌水量增大。
水泥作為混凝土中最重要的膠凝材料，與混凝土的泌水性能密切相關(guān)。水泥的凝結(jié)時間、細(xì)度、比表面積與顆粒分布都會影響混凝土的泌水性能。水泥的凝結(jié)時間越長，所配制的混凝土凝結(jié)時間越長，且凝結(jié)時間的延長幅度比水泥凈漿成倍地增長，在混凝土靜置、凝結(jié)硬化之前，水泥顆粒沉降的時間越長，混凝土越易泌水；水泥的細(xì)度越粗，比表面積越小顆粒分布中細(xì)顆粒(<5 um)含量越少，早期水泥水化量越少，較少的水化產(chǎn)物不足以封堵混凝土中的毛細(xì)孔，致使內(nèi)部水分容易自下而上運動，混凝土泌水越嚴(yán)重。因此，在選擇水泥過程中控制合適的技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)也是有效改善所配混凝土表面“起粉”的途徑之一。盡量減少水泥品種和標(biāo)號對混凝土表面“起粉”的影響。
(3)施工與養(yǎng)護：施工過程的過振并不是將混凝土中密度較小的摻和料或混合料振到了混凝土的表面，而是加劇了混凝土的泌水，使混凝土表面的水灰比增大；當(dāng)混凝土表層的水泥尚未硬化就灑水養(yǎng)護或表面受到雨水的沖刷時，亦會造成混凝土表面的水灰比增大。此外，在混凝土的施工與養(yǎng)護過程中，太陽曝曬或天氣非常干燥的時候，表面水分的蒸發(fā)大于混凝土的泌水速度，將導(dǎo)致表層水分大量揮發(fā)，表層水泥得不到充分的水化，建立不起足夠的表面強度而產(chǎn)生“起粉”現(xiàn)象。因此，施工與養(yǎng)護方法應(yīng)根據(jù)不同的氣候條件、不同強度等級的混凝土和不同品種的水泥而及時調(diào)整，保證混凝土在施工后至建立起足夠的強度之前有充分的溫養(yǎng)護而又不出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水。
2．2起粉現(xiàn)象的防治
要避免混凝土表面出現(xiàn)起粉現(xiàn)象，首先混凝土本身要具有較好的保水性，防止嚴(yán)重的泌水導(dǎo)致混凝土表層水灰比過大。從配合比及組成材料的選擇出發(fā)，要注意控制水灰比不宜過大、外加劑不要過摻，以及凝結(jié)時間要適宜。砂、石集料要符合國家質(zhì)量要求，尤其要注意砂中0．315 mm以下的顆粒含量。水泥的凝結(jié)時間不易過長，比表面積不宜過小，顆粒級配不宜過分集中；其次，施工過程要防止振搗過度造成混凝土嚴(yán)重的離析與泌水；再次，離工后要注意及時養(yǎng)護，既要防止混凝土表面的硬化之前被雨水沖刷造成混凝土表面水灰比過大，又要防止混凝土中的水分在表層建立起強度之前散失，尤其是摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強度較低，表層沒有足夠多的水化產(chǎn)物來封堵表層大的毛細(xì)孔，若不注意早期序分的溫養(yǎng)護，混凝土表層水分散失較快較多，表層水泥得不到充分的水化，亦會導(dǎo)致表層混凝土強度偏低，結(jié)構(gòu)松散。通常，在混凝土接近終凝時，要對混凝土進行二次抹面(或壓面)，使混凝土表層結(jié)構(gòu)更加致密。
以上對混凝土的裂縫和起粉產(chǎn)生的原因進行了初步的分析和探討，但在具體施工中還要我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的這兩個常見問題是可以避免的。
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