3變形裂縫產生的原因和特征
　　
　　3．3．1產生的原因和特征
　　
　　水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥放出50.2J的熱量，如果以水泥用量350~550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500~27500KJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高，在澆筑溫度的基礎上，通常升高35℃左右。如果按著我國施工驗收規(guī)范規(guī)定澆筑溫度為28℃則可使混凝土內部溫度達到65℃左右。但是，如果沒有降溫措施或澆筑溫度過高，混凝土內部溫度高達80~90℃的情況也時有發(fā)生，例如××大廈在澆筑筏板反梁基礎的大體積混凝土的內部溫度，經實際測定高達95℃。水泥水化熱在1~3天可放出熱量的50%，由于熱量的傳遞、積存，混凝土內部的最高溫度大約發(fā)生在澆筑后的3~5天，因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，所以混凝土中心溫度低，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫差成正比，溫度越大，溫度應力也越大，當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產生裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現在混凝土澆筑后的3~5天，初期出現的裂縫很細，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大，甚至達到貫穿的情況。
　　
　　3.1.2混凝土原材料和配合比的選用
　　
　　a.水泥品種選擇和水泥用量控制
　　
　　b.大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現早期升溫和后期降溫，產生內部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣。硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。根椐大量試驗研究和工程實踐表明，每m3混凝土的水泥用量增減10kg，其水化熱將使混凝土的溫度相應升高或降低1℃。因此，為更好的控制水化熱所造成的溫度升度、減少溫度應力，可以根椐工程結構實際承受荷載的情況，對工程結構的強度和剛度進行復核與驗算，并取得設計單位的同意后，可用56天或90天抗壓強度代替28天抗壓強度作為設計強度。由于過去土木建筑物層數不多、跨度不大，且多為現場攪拌，施工工期短，混凝土標準試驗齡期定為28天，但對于具有大體積鋼筋混凝土基礎的高層建筑，大多數的施工期限很長，少則1~2年，多則4~5年，28天不可能向混凝土結構，特別是向大體積鋼筋混凝土基礎施加設計荷載，因此將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56天或90天是合理的，正是基于這點。國內外許多專家用均提出這樣建議。如果充分利用混凝土的后期強度，則可使每m3混凝土的水泥用量減少40~70kg左右，則混凝土溫度相應降低4~7℃。最后，為減少水泥水化熱和降低內外濕差的辦法是減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。如果強度允許，可采用摻加粉煤灰來調整。
　　
　　B摻加摻合料
　　
　　國內外大量試驗研究和工程實踐表明，混凝土中摻入一定數量優(yōu)質的粉煤杰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應，起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性，并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315mm以下的細集料達到占15%的要求，從而改善了可泵性。同時，依照大體積混凝土所具有的強度特點，初期處于較高溫度條件下，強度增長較塊、較高，但是后期強度增長緩慢。摻加粉煤灰后，其中的活性Al2O3、SiO2與水泥水化析出的CaO作用，形成新的水化產物，填充孔隙、增加密實度，從而改善了混凝土的后期強度。但是應當值得注意的是，摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強度和極限變形略有降低。因此，對早期抗裂要求較高的混凝土，粉煤灰摻量不宜太多，宜在10~15%以內。
　　
　　特別重要的效果是摻加原狀或磨細粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度升高。摻加粉煤灰的水泥混凝的溫度和水化熱，在1~28d齡期內，大致為：摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數，即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻粉粉煤灰的水泥混凝土的80%，可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。目前許多商品混凝土廠家，由于認識、技術、設備（料倉）等原因，尚未有效、充分地利用粉煤灰。
　　
　　C摻加外加劑
　　
　　摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分期作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水化熱，推遲放熱峰出現的時間，因而減少溫度裂縫。
　　
　　例如，在泵送混產土中，摻入占水泥重量0.25%的木質素磺酸鈣減水劑，不僅能使混凝土的泵送性能改善，而且可以減少拌合水和水泥用量，從而降低水化熱，延遲了水化熱釋放速度，推遲放熱峰。因此，不但減少了溫度應力，而且使初凝和終凝時間延緩3~8h，降低了大體積混凝土施工中出現冷縫的可能性。
　　
　　D選用質量優(yōu)良的粗細集料
　　
　　粗集料
　　
　　根椐結構最小斷面尺寸和泵送管道內徑，選擇合理的最大粒徑，盡可能選用較大的粒徑。例如5~40mm粒徑可比5~25mm粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6~8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而減少泌水、收縮和水化熱。
　　
　　要優(yōu)先選用天然連續(xù)級配的粗集料、使混凝土具有較好的可泵性，減少用水量、水泥用量，進而減少水化熱。
　　
　　細集料
　　
　　心使用權用級配良好的中砂為宜。實踐證明，采用細度模數2.8的中砂比采用細度模數2.3的中砂，可減少用水量20~25kg/m3，可降低水泥用量28~35kg/m3，因而降低了水泥水化熱、混凝土溫升和收縮。
　　
　　泵送混凝土也宜選用合理砂率，其砂率值較低流動性混凝土適當提高是必要的。但是砂率過大，不僅會影響混凝土的工作度和強度，而且能增大收縮和裂縫。
　　
　　3.1.2.2泵送混凝土施工工藝改進
　　
　　a控制混凝土出機溫度和澆注溫度
　　
　　為了降低混凝土出機溫度和澆筑溫度，混凝土的總溫升，減少大體積工程結構的內外溫差，控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。
　　
　　對于出現溫度和澆筑溫度的控制，世界各國都非常重視，并有較明確的規(guī)定：我國《水工混凝土施工規(guī)范》（SDJ207—82）中規(guī)定：高溫季節(jié)施工時，混凝土最高澆筑溫度，不得超過28℃。為求得統(tǒng)一，《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204—92）也規(guī)定了這個溫度值。日本規(guī)范規(guī)定，暑期混凝土的攪拌溫度為30℃以下，澆筑時的混凝土溫度應低于35℃；對于大體積混凝土的溫度，規(guī)定拌制時為25℃以下，澆筑時要在30℃以下，前蘇聯規(guī)范規(guī)定，暑期施工時，當澆筑表面系數大于3的結構混凝土時，混凝土拌合物從攪拌站運出時的溫度應當不超過30~35℃，而對于表面系數小于3的大體積結構，混凝土拌合物溫度應盡可能降低，且不超過20℃。美國規(guī)范規(guī)定，在炎熱的氣候條件下，澆筑溫度不得超過32℃。德國規(guī)范規(guī)定，在炎熱氣候時，新拌混凝土溫度，在卸車時不得超過30℃。
　　
　　為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度。最有效的方法是降低原料溫度，混凝土中石子比熱較小，但每m3混凝土中石子所占重量最大，所以最有效的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石推場搭設簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。國外也有攪拌混凝土時加冰塊冷卻。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
　　
　　B改進工藝
　　
　　攪拌工藝
　　
　　采用二次投料的凈漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大，從而提高混凝土強度10%或節(jié)約水泥5%，并進一步減少水化熱和裂縫。
　　
　　振動工藝
　　
　　對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
　　
　　養(yǎng)護工藝
　　
　　為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差，確?；炷临|量，減少裂縫，養(yǎng)護是一個十分重要和關鍵的工序，必須切實做好。
　　
　　混凝土養(yǎng)護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的濕差，防止表面裂縫。由于散熱時間延長，混凝土強度和松弛作用得到充分發(fā)揮，使混凝土總濕差產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止了貫穿裂縫的產生。澆筑時間不長的混凝土，仍然處于凝結、硬化過程，水泥水化速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生收縮裂縫。同時在潮濕條件下，可使水泥的水化充分、完全，從而提高混凝土的抗拉強度。
　　
　　3.2沉陷（塑性）收縮裂縫
　　
　　3.2.1產生的原因和特征
　　
　　在泵送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中，特別是板、墻等表面系數大的結構之中，經常出現一種早期裂縫。這種裂縫為斷續(xù)的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經常發(fā)生在板結構的鋼筋部位、板助交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結構變截面的地方。
　　
　　這種裂縫產生的原因主要是混動性過大和流動性不足以及不均勻，在凝結硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎沉陷所致。裂縫在混凝土澆注1~3小時出現，裂縫深度通常率達到鋼筋上表面。
　　
　　3.2.2影響因素和防止措施
　　
　　a要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在滿足泵送和澆筑要求時，宜盡可能減少坍落度；
　　
　　b摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷；
　　
　　c混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；
　　
　　d混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
　　
　　e混凝土應振搗密實，時間以10~15秒/次為宜，在柱、梁、墻和板的變截面處宜分層澆筑、振搗。在混凝土澆筑1~1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行兩次振搗，表面要壓實抹光；
　　
　　f在炎熱的夏季和大風天氣，為防止水分激烈蒸發(fā)，形成內外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應采取措施緩凝和復蓋。
　　
　　3.3干縮裂縫
　　
　　3.3.1產生的原因和特征
　　
　　干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長時間產生的水分蒸發(fā)引起的。混凝土的干燥收縮由于集料的干燥收縮很小，因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。水泥石干燥理論有毛細管張力學說、表面吸附學說和夾層水學說等，不論哪種學說，都是水分蒸發(fā)引起的?；炷恋乃终?、干燥過程是由外向內、由表及里，逐漸發(fā)展的。由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，產生干燥收縮裂縫多數在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很澆的位置，裂縫細微，有時呈平行線狀或網狀，常常不被人們注視。但是應當特點注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴重的裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。
　　
　　3.3.2影響因素和防止措施
　　
　　3.3.2.1水泥品種
　　
　　一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發(fā)，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。
　　
　　3.3.2.2水泥用量
　　
　　混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20~C60混凝土的水泥用量一般為350~600kg/m3。
　　
　　3.3.2.3用水量
　　
　　混凝土的干燥收縮受用水量的影響最大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比、為直線關系，當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。
　　
　　沉陷裂縫、干縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過大、混凝土過稀、坍落度過大，而且水分蒸發(fā)過快、過多造成的。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。為此，在混凝土配合比設計中應盡可能將單方混凝土用不量控制在170kg/m3以下，對于澆筑墻體和板材的單方混凝土用水量的控制尤為重要。特別值得注意的是，施工混凝土的坍落度（即用水量）絕對不允許大于配合比設計給定的坍落度（即用水量）。
　　
　　為了降低用水量，摻加適當數量、減水率高、分散性能好的外加劑是非常必要的。
　　
　　3.3.2.4砂率
　　
　　混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大，但增加的數值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無限的，也應在最佳砂率范圍內，可以通過理論計算和工程實踐確定。
　　
　　3.3.2.5摻合料
　　
　　礦渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤頁炭等粉狀摻合料，摻加到混凝土中，一般都會增大混凝土的干燥收縮值。但是質量良好、含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內比表面積小、需水量少，故能降低混凝土干燥收縮值。
　　
　　3.3.2.6化學外加劑
　　
　　摻加減水劑、泵送劑，特別是同是摻加粉煤灰的雙摻技術不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
　　
　　3.3.2.7膨脹劑
　　
　　在地下室和防水工程中，混凝土中摻加膨脹劑，摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴格控制摻量和保證混凝土有足夠強度，否則會使混凝土腫脹和開裂。
　　
　　3.3.2.8養(yǎng)護時間和方法
　　
　　混凝土澆筑面受到風吹日曬，表面干燥過快，產生較大的收縮，受到內部混凝土的約束，在表面產生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫、保溫養(yǎng)護，對減少干燥收縮有一定作用。
　　
　　綜上所述，泵送商品混凝土，特別是在高強度、大流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量大，砂率高和摻化學外加劑，使混凝土干燥收縮，產生裂縫的潛在危險大，對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低的坍落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低到170kg/m3以下，在滿足強度條件下，盡可能降低水泥用量。同時應選用對混凝土干燥收綜影響小的泵送劑。必要時摻加適量膨脹劑。在施工中采用二次振搗，加強抹面和濕養(yǎng)護也是必不可少的技術措施。