商品混凝土系指由水泥、骨料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑和摻合料等組分按一定的比例，在集中攪拌站（樓）經(jīng)計(jì)量、拌制后出售的，并采用運(yùn)輸車在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)至使用地點(diǎn)的混凝土拌合物，亦稱預(yù)拌混凝土。隨著商品混凝土在建筑工程上的廣泛應(yīng)用，商品混凝土的開裂問題越來越受到人們的關(guān)注。使用單位（施工單位、監(jiān)理和業(yè)主）普遍認(rèn)為，與現(xiàn)拌混凝土相比，商品混凝土較容易出現(xiàn)裂縫。下面就商品混凝土產(chǎn)生早期裂縫的原因進(jìn)行分析和探討，同時(shí)建議采取針對(duì)性的措施防治和控制混凝土裂縫。

    一    商品混凝土的早期裂縫

    1.1商品混凝土特征

    現(xiàn)代商品混凝土一般是高流態(tài)混凝土。自從70年代末（1978～1979年）產(chǎn)生以來，以其快速高效、質(zhì)量穩(wěn)定、供應(yīng)量大和不占用施工現(xiàn)場(chǎng)等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，但它的高流動(dòng)性和可泵性也產(chǎn)生了一些負(fù)面作用，如：

    1）水泥用量增加：水泥在凝結(jié)硬化過程中體積要縮小，通常收縮率為萬分之三。混凝土在硬化過程中的抗拉能力及鋼筋與混凝土之間的握裹力均抵抗不了水泥的收縮。所以，水泥用量的增加也增大了裂縫出現(xiàn)的幾率；

    2）砂率增加：一般高流態(tài)混凝土的砂率都在40％以上且骨料粒徑減少，這是混凝土泵送的要求。由于細(xì)骨料的增多，減弱了混凝土之間的連接，裂縫的機(jī)會(huì)增多了；

    3）坍落度大：高流態(tài)混凝土的坍落度一般都在10cm以上，對(duì)于許多高層建筑，坍落度甚至要超過20cm。施工中發(fā)現(xiàn)，坍落度大、流動(dòng)性大的混凝土較坍落度小、流動(dòng)性小的混凝土更易出現(xiàn)裂縫。

    4）外加劑的影響。商品混凝土中普遍摻有外加劑（減水劑、緩凝劑、保塑劑、防水劑等）。一般認(rèn)為在混凝土中摻入適量的外加劑能減少單位用水量、減少水泥用量，使混凝土的收縮值降低，有利于減少裂縫。但最近的研究表明，在水泥用量和坍落度保持不變的前提下，市場(chǎng)上有近一半的外加劑（包括高效減水劑和各種防水劑）所配制混凝土的28d收縮率大于基準(zhǔn)混凝土，最大的收縮率已接近于基準(zhǔn)混凝土的1.5倍，而且質(zhì)量波動(dòng)非常大[2]。外加劑的摻用可能是導(dǎo)致商品混凝土裂縫的重要原因。

    因此，與普通混凝土相比起來，它的收縮及水化熱增加。當(dāng)混凝土構(gòu)件受到外界約束時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，當(dāng)其超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，尤其是在高層建筑地下室墻板等大體積混凝土構(gòu)件中，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，還會(huì)引起滲漏等問題。

    由于這些特點(diǎn)，使商品混凝土出現(xiàn)開裂的可能性增大。再加上使用單位沒有注意到這些特性變化，仍然以過去的經(jīng)驗(yàn)來對(duì)商品混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋、施工和養(yǎng)護(hù)，即以舊的思維來對(duì)待新事物，這是商品混凝土普遍產(chǎn)生裂縫的最根本原因。

    1.2商品混凝土典型裂縫

    商品混凝土裂縫多發(fā)生在早期（一般發(fā)生在三天以前），這時(shí)大多數(shù)構(gòu)筑物還沒有承受荷載。商品混凝土成型后出現(xiàn)的早期裂縫，主要是由于混凝土在凝結(jié)和硬化過程中產(chǎn)生的收縮變形引起的。其中收縮可分為五大類：塑性收縮、干燥收縮、自收縮、熱收縮和碳化收縮。其中前四種收縮對(duì)商品混凝土早期裂縫影響較大。

    典型的商品混凝土早期裂縫有：

    1）大面積樓板產(chǎn)生的裂縫。一般發(fā)生在混凝土初凝前后，多發(fā)生在梁板交界處、厚度突變處和梁板鋼筋上部，春夏和夏秋季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)最容易發(fā)生；

    2）大體積混凝土溫度裂縫；

    3）地下室外墻裂縫。裂縫非常有規(guī)律，即在墻體長度方向等間距分布的垂直裂縫，裂縫寬度呈現(xiàn)橄欖狀（中間寬，兩頭小）一般為貫穿性裂縫，且大多在拆模前就已形成；

    4）高速公路路面或高架橋面板成型后出現(xiàn)不規(guī)則的表面裂縫（縱向、橫向等概率分布）。

    二    商品混凝土早期裂縫成因分析

    2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    商品混凝土在施工中出現(xiàn)開裂，人們往往把責(zé)任推向商品混凝土供應(yīng)商和施工單位，而忽略了設(shè)計(jì)單位也有可能要負(fù)一定的責(zé)任。由于安全系數(shù)取的過高，而導(dǎo)致配筋上過密、過粗，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，從而導(dǎo)致混凝土的開裂。因此要避免商品混凝土在施工中出現(xiàn)危害裂縫，需要設(shè)計(jì)單位、施工單位、商品混凝土供應(yīng)商三方面共同努力。

    1）結(jié)構(gòu)溫度伸縮縫間距

    根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ10-89），為避免結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起的開裂，采取永久式伸縮的方法，伸縮縫允許間距為0～55m（室內(nèi)或土中長墻、剪力墻結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)），露天條件下為20～35m。規(guī)范的附注中又明確指出：如有充分依據(jù)和可靠措施時(shí)，上述規(guī)定可以增減。其它有關(guān)的規(guī)程中還有允許采用“后澆帶”取代伸縮縫的辦法。

    2）構(gòu)造配筋

    設(shè)計(jì)時(shí)注意構(gòu)造配筋十分重要，它對(duì)結(jié)構(gòu)抗裂影響很大。但目前國內(nèi)外對(duì)此都不夠重視。對(duì)連續(xù)式板不宜采用分離式配筋，應(yīng)采用上下兩層（包括受壓區(qū)）連續(xù)式配筋；對(duì)轉(zhuǎn)角處的樓板（受雙向約束較大）宜配上下兩層放射筋，孔洞處配加強(qiáng)筋；對(duì)混凝土梁的腰部增配構(gòu)造鋼筋，其直徑為8～14mm，間距約200mm，視情況而定。

    3）混凝土結(jié)構(gòu)形式與強(qiáng)度等級(jí)

    在水平結(jié)構(gòu)（如梁、板、墻等）中，盡量采用中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土（C25～C35），利用后期強(qiáng)度R60、R90。

    泵送混凝土的迅速發(fā)展，由于流動(dòng)性與和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥強(qiáng)度等級(jí)提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒徑減小，減水劑及其它外加劑的增加等諸因素的變化，導(dǎo)致混凝土的收縮及水化熱作用都比以往預(yù)制裝配工程結(jié)構(gòu)和中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土大量增加，收縮時(shí)間延長，已為大量試驗(yàn)所證實(shí)。在裂縫控制中決定混凝土抗力的是抗拉強(qiáng)度（極限拉伸），水泥用量及強(qiáng)度等級(jí)的增加，可明顯提高抗壓強(qiáng)度，但對(duì)抗拉強(qiáng)度（極限拉伸）的提高是較小的。

    同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，已從過去大量運(yùn)用簡(jiǎn)支構(gòu)件組合的靜定體系發(fā)展為超靜定框架和剪力墻體系，新結(jié)構(gòu)體系的約束度顯著增加，約束應(yīng)力也相應(yīng)增加。隨著建設(shè)規(guī)模的日趨宏大，超長、超寬、超厚結(jié)構(gòu)日趨增多，對(duì)結(jié)構(gòu)的約束應(yīng)力更是雪上加霜。混凝土高強(qiáng)化，缺乏考慮適用范圍就推廣到長墻、板梁、箱體等承受水平約束應(yīng)力很高的結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致過大的約束應(yīng)力。

    2.2施工工藝

    混凝土在未凝結(jié)前，受到外力，可以有恢復(fù)作用；但初凝后，混凝土逐漸失去本身的流動(dòng)性，出現(xiàn)裂縫恢復(fù)較難。

    1）泵送管道支撐對(duì)樓板的沖擊和振動(dòng)。樓板面積比較大時(shí)，泵送管道通常架設(shè)在模板上，由于泵送管道布置彎頭較多，使泵送阻力增加，泵管輸送混凝土?xí)r的來回運(yùn)動(dòng)，影響到鋼筋的周期振動(dòng)，對(duì)初凝后的混凝土影響很大。長時(shí)間作用條件下在混凝土中會(huì)形成裂縫，裂縫方向性很強(qiáng)，與鋼筋走向相同，呈方格狀或等距離分布。

    2）底板模板剛度不足，受力變形亦會(huì)造成裂縫。此種情況，常見于膠合板模板，下部支撐桿布置較稀時(shí)，未澆注前上人就可以感到模板剛度不夠，腳抬起來模板就反彈。如果澆混凝土之后混凝土雖然凝固，但未能達(dá)到足夠的強(qiáng)度時(shí)，此時(shí)上人做抹平、澆水或養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，受上述荷載的作用，就會(huì)出現(xiàn)裂縫，此種裂縫呈不規(guī)劃放射網(wǎng)狀，裂縫集中處即是受外力集中的地方。

    3）澆注混凝土并在混凝土初凝后，模板支撐下沉，多見于挑沿處，立柱鋼管過長，無水平支撐造成模板輕微下沉，混凝土拉裂裂縫多為沿墻方向分布，長度在2m之間。

    2.3混凝土原材料

    泵送商品混凝土對(duì)原材料供應(yīng)有很高的技術(shù)要求。混凝土攪拌生產(chǎn)環(huán)境是相當(dāng)惡劣的，處于高溫、高濕、高粉塵、高振動(dòng)的條件下，必須確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，稱量裝置的嚴(yán)格精確度，確保混凝土的質(zhì)量。

    由于泵送混凝土的流動(dòng)性要求與抗裂的要求相互矛盾，故選取在滿足泵送的坍落度下限的條件下盡可能降低水灰比。目前國內(nèi)攪拌站對(duì)砂石骨料的含水率控制波動(dòng)很大，影響了混凝土的水灰比。利用較精確的含水率測(cè)定儀或傳感器測(cè)出配料過程中的含水率，進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，自動(dòng)調(diào)整配料的水灰比，對(duì)于控制混凝土的收縮和提高抗裂性是必要的。

    砂石的含泥量對(duì)于混凝土的抗拉強(qiáng)度與收縮影響很大，我國對(duì)含泥量的規(guī)定較寬，實(shí)際施工中還經(jīng)常超標(biāo)。有的攪拌站，雖然檢驗(yàn)資料合格，但在澆搗中發(fā)現(xiàn)大量泥塊和雜質(zhì)，引起結(jié)構(gòu)嚴(yán)重開裂。砂石骨料的粒徑應(yīng)當(dāng)盡可能大一些，以達(dá)到減少收縮的目的。

    攪拌站及施工單位都應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要和流動(dòng)度的要求確定較低的坍落度，根據(jù)施工季節(jié)及運(yùn)輸距離選擇適宜的出廠坍落度和送到澆筑地點(diǎn)的坍落度，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坍落度信息隨時(shí)調(diào)整攪拌站水灰比。

    當(dāng)水灰比不變時(shí)，水和水泥的用量，即水泥漿量對(duì)于泵送狀態(tài)及收縮都有顯著影響。例如水灰比不變，水泥漿量由20%增加到25%（水泥漿占混凝土總重量比），混凝土的收縮量增大20%；如果水泥漿增加到30%，則收縮增加45%。因此，在保證可泵性和水灰比一定的條件下，應(yīng)盡可能降低水泥漿量。

    砂率過高意味著細(xì)骨料多，粗骨料少，仍然起到增加收縮的作用，對(duì)抗裂不利。砂石的吸水率應(yīng)盡可能小一些，以利于降低收縮。

    水泥品種的選擇應(yīng)根據(jù)大體積混凝土特點(diǎn)，視其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以水化熱控制或收縮控制。如以水化熱控制可選用粉煤灰水泥、礦渣水泥及中熱硅酸鹽水泥；如以收縮控制，可選用普通硅酸鹽水泥及粉煤灰水泥等。不要輕易采用早強(qiáng)水泥。

    為了降低用水量，保證泵送流動(dòng)度，應(yīng)選擇對(duì)收縮變形有利的減水劑。相對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土可選用普通減水劑，夏季宜選用緩凝型，而冬季可選用普通型。

    粉煤灰是泵送混凝土的重要組成部分。由于粉煤灰的火山灰活性效應(yīng)及微珠效應(yīng)，具有優(yōu)良性質(zhì)的粉煤灰（不低于Ⅱ級(jí)），在一定摻量下（水泥重量15%～20%），混凝土強(qiáng)度還有所增加（包括早期強(qiáng)度），密實(shí)度增加，收縮變形有所減少，泌水量下降，坍落度損失減少。通常粉煤灰與減水劑共同摻入混凝土稱為“雙摻技術(shù)”。通過預(yù)配試驗(yàn)會(huì)取得降低水灰比，減少水泥漿量，提高混凝土可泵性的良好效果，特別是可明顯的延緩水化熱峰值的出現(xiàn)，降低溫度峰值。

    2.4環(huán)境因素

    混凝土的裂縫與環(huán)境條件（施工期和施工后）有很大關(guān)系。施工過程中應(yīng)注意溫濕度的變化，采取有效措施控制高溫、低溫沖擊和激烈干燥沖擊，此時(shí)，應(yīng)力狀態(tài)接近彈性應(yīng)力狀態(tài)，混凝土應(yīng)力松弛效應(yīng)無法發(fā)揮出來，特別注意澆注后經(jīng)過一定時(shí)期養(yǎng)護(hù)的混凝土仍然需要保護(hù)（維護(hù)），不宜長期裸露。注意與氣象站的密切聯(lián)系（降溫及降雨預(yù)報(bào)），不得在雨中澆注混凝土，否則將嚴(yán)重地改變水灰比。結(jié)構(gòu)施工后驗(yàn)收投入使用，由于環(huán)境變化（如生產(chǎn)使用條件、房屋裝修改變條件），承受了新的溫度、濕度、振動(dòng)（包括相鄰振動(dòng)）、化學(xué)腐蝕及荷載變化影響等，都可能引起后期開裂。

    三    商品混凝土施工中的裂縫預(yù)防

    充分的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度等特性能正常發(fā)揮和防止裂縫的重要措施之一。多年來，對(duì)商品混凝土的養(yǎng)護(hù)習(xí)慣上采取二次收面或薄膜養(yǎng)護(hù)等方法。當(dāng)商品混凝土凝結(jié)時(shí)間相對(duì)較長、氣溫較高、濕度較小、風(fēng)速較大時(shí)，混凝土拌合物的表面失水較快，若只采取搓毛，就會(huì)在收縮應(yīng)力的作用下產(chǎn)生許多干燥裂縫，在這種情況下，進(jìn)行二次或三次搓毛、壓面，也僅能彌合部分裂縫，不能根治裂縫，相反有時(shí)還會(huì)增加裂縫的寬度、深度。只采取薄膜養(yǎng)護(hù)，當(dāng)氣溫較高時(shí)，局部懸鼓薄膜下面形成了高溫層，混凝土拌合物的水分蒸發(fā)得很快，造成混凝土表面失水，也會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生許多干縮裂縫。因此混凝土早期裂縫的控制必須采取綜合措施，從材料、配比和施工等多方面來防治，主要措施有：

    1）商品混凝土公司在滿足可泵性、和易性的前提下，盡量減小出機(jī)坍落度、降低砂率、嚴(yán)格控制骨料的含泥量、摻加粉煤灰等混合材。配制大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如礦渣水泥、摻加膨脹劑，更重要的是施工單位要設(shè)置測(cè)溫裝置，同時(shí)采取保溫措施，如采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保內(nèi)外溫差小于25℃。

    2）由于混凝土加入泵送劑后，緩凝時(shí)間長，如按常規(guī)操作，待混凝土初凝后，再用抹子壓光的老辦法，表面水分已在5～6h內(nèi)揮發(fā)，裂縫業(yè)已形成。為此，可以在振搗完成后，邊收漿抹面，同時(shí)立即覆蓋塑料薄膜，可將塑料薄膜卷成卷，采用后退法施工。由于塑料膜不透氣，水分不易蒸發(fā)，即使有空隙也會(huì)形成高濕度、小空間，對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)是有利的。但因塑料膜質(zhì)輕，易被風(fēng)吹開，故應(yīng)有重物壓邊，防止吹開。

    3）降低骨料的溫度：粗細(xì)骨料分別降低10℃，可使混凝土的溫度分別降低0.50℃和0.25℃。粗細(xì)骨料可用搭棚遮陽，從底部取料的方法降溫。粗骨料預(yù)冷可分浸水法、噴灑冷水法等。但施工時(shí)要測(cè)準(zhǔn)含水量，做出施工配合比，使混凝土中的含水量符合設(shè)計(jì)的要求，來保證混凝土的強(qiáng)度，減小混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。

    4）降低拌合水的溫度：拌合水用量不大，它的比熱卻很大。若能降低拌合水的溫度，對(duì)混凝土的降溫效果是顯著的。一般拌合水降低10℃，混凝土可以降低2.5℃。地下水和自來水的溫度比地表水的溫度低，應(yīng)優(yōu)先采用。

    5）澆注時(shí)間安排在低溫季節(jié)或夜間：在低溫季節(jié)澆注混凝土，不僅能降低入倉溫度，也可以降低水化熱溫升。因此，對(duì)于防裂要求高且易裂的結(jié)構(gòu)物最好在低溫季節(jié)施工。在高溫季節(jié)施工，日光直射下的混凝土入倉溫度比日平均氣溫高50℃左右，而在夜間澆注，則入倉溫度和日平均氣溫大體相同。因而，應(yīng)把重要部位安排在夜間施工，會(huì)取得較理想的結(jié)果。

    6）減小混凝土溫度回升：縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間；加快混凝土的入倉速度；縮短混凝土的暴曬時(shí)間；混凝土運(yùn)輸工具應(yīng)有隔熱遮陽措施；采用噴水霧的方法降低倉面四周的氣溫等。

    7）做好模板支撐與鋼筋安裝。模板支撐體系的計(jì)算需經(jīng)施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人及理工程師審核，模板安裝需牢固、穩(wěn)定，在采用復(fù)合木模板的部位應(yīng)加密支撐，起拱需按規(guī)定及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。拆模據(jù)同條件折模試塊強(qiáng)度，且要注意保護(hù)砼構(gòu)件。鋼筋安裝嚴(yán)格按圖紙，綁扎牢固，間距正確，鋼筋及面筋固定架起。

    8）合理布置混凝土輸送管，輸送管支架干支撐在模板上，以消除對(duì)模板的擾動(dòng)。

    9）混凝土澆注初期，一般要在表面灑水覆蓋或用塑料薄膜覆蓋，保持混凝土表面始終處于潮濕狀態(tài)，其目的是防止混凝土表面裂縫。但是試驗(yàn)結(jié)果表明，延長初期潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間僅能推遲干縮的開始，并不能減小早期的干縮。但養(yǎng)護(hù)到混凝土的抗拉強(qiáng)度大于干縮應(yīng)力時(shí)，就可以不必再進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)。

    10）混凝土在終凝前可壓實(shí)抹壓。預(yù)拌泵送混凝土在凝固時(shí)總是先形成表面的一層硬殼，如有裂縫，在混凝土表面就開始出現(xiàn)，而表面硬殼下的混凝土仍未硬化，此時(shí)，用木搓拍打壓實(shí)裂縫處混凝土，也是消除混凝土開裂的有效辦法。其機(jī)理是破壞混凝土中水泥收縮的應(yīng)力。這個(gè)辦法在實(shí)際使用中效果良好。但要掌握好時(shí)機(jī)，不能待混凝土表面已經(jīng)堅(jiān)硬，裂縫發(fā)展已經(jīng)很深的時(shí)候來做。

    11）模板拆除得越早，混凝土抵抗溫度裂縫的能力越差。拆模的時(shí)間最好選擇在一天中氣溫最高的中午。盡量減小混凝土構(gòu)件表面與外界的溫差，以提高混凝土的抗裂性能。

    12）增加抗裂鋼筋網(wǎng)，在板中鋼筋稀疏的部位增加部分抗裂鋼筋、鋼絲等，也可以減少混凝土的裂縫。

    13）施工縫需正確留設(shè)及處理，施工中要注意縫口垂直模板，清理干凈，先刷一道水泥漿后再澆搗混凝土經(jīng)保證新舊砼充分結(jié)合。新澆的樓板上荷載，夏天約20h后，冬天約25h后；同進(jìn)要文明施工，切不可使模板、鋼筋撞擊樓板，混凝土抹平后至少24h內(nèi)禁止上人；在混凝土表面走動(dòng)或搬動(dòng)物品。上面是在對(duì)相當(dāng)數(shù)量工程實(shí)例的調(diào)查之后總結(jié)出來的，如果采取了上述措施，大部分早期裂縫都是可以避免的。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414