摘 要：随着预拌混凝土的推广应用，梁板结构混凝土裂纹的控制越来越成为广大施工单位，特别是商品混凝土生产厂家关注的问题。实践证明，只要努力，裂纹是可以控制在最小范围内，或者说是可以基本得到控制的。
关键词：预拌混凝土； 裂纹控制
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）05-173-002
随着预拌混凝土的推广应用，梁板结构混凝土裂纹的控制越来越成为广大施工单位，特别是商品混凝土生产厂家关注的问题。笔者就此进行了工程调查，查阅了国内外有关资料，并在部分工程进行了试验。现将裂纹产生的一些规律、原因分析和控制办法作以阐述，望诸同行们共同探讨。
一、裂纹产生的规律
通过工程调查，总结如下规律：
（1）春秋季节为梁板结构裂纹多发期，大风天施工的楼板如不采取有效措施裂纹就多而宽，阴天、小雨天施工的楼板裂纹极少；
（2）楼板裂纹一般发生在浇筑后1～3小时，板面裂纹多在梁板交界处、厚度变化处、梁板钢筋上部。混凝土表面搓毛裂纹少，表面压光裂纹反而多；
(3)楼层越高，由于高空风速大且泵送混凝土坍落度大，楼板裂纹越不易控制;
(4)楼板厚度越大，裂纹越少。
二、裂纹原因分析
预拌混凝土为满足运输、泵送的要求，其水泥用量较现场搅拌混凝土大，同时，混凝土砂率增大及外加剂的掺入，使坍落度为80～200mm的预拌混凝土收缩大大加大。有关资料介绍，混凝土早期裂纹主要是沉缩和干缩引起的。混凝土沉缩变形之大小与混凝土流态有关，混凝土流动性越大，相对沉缩变形亦越大，如不注意，极易引起早期裂纹。此外，混凝土在硬化过程中，水分蒸发会产生脱水收缩，从而造成早期干缩裂纹。混凝土表面水分蒸发速度越快，其干缩值越大。归纳起来，影响混凝土沉缩和干缩的因素有如下几个方面：
1.混凝土流动性
混凝土流动性越大，沉缩量越大。中等流态混凝土相对沉缩变形为60×10-4～100×10-4，大流态混凝土则为200×10-4，沉缩变形几乎超过普通干缩变形的30～60倍。
2.水泥品种和矿物成分
水泥中各种矿物成分对干缩影响不一，其中C2S和C4AF收缩率小，C3A收缩率最大。因此，耐硫酸盐水泥和低热水泥其矿物成分中C2S和C4AF相对含量多，C3A含量少，其干缩相应也较小。此外应避免不同品种水泥混用，因不同品种水泥凝结速度、收缩值均不同，混用会导致混凝土开裂。
3.水泥细度
水泥颗粒的粗细，对水泥的性质有很大影响，颗粒越细其水化、凝结硬化速度越快，早期和后期强度均较高，需水量增大，但水泥颗粒过细，其在空气中的收缩性也较大，因此国家标准中对水泥细度作了相应规定。
4.混凝土体积形状
大体积混凝土(最小截面尺寸＞1m)，由于水化热积聚在内部不易散发，混凝土内部温度升高产生很大内外温差，由此产生的温度应力造成硬化初期混凝土的开裂。
5.外加剂收缩的影响
据资料介绍，当配合比和用水量不变时，用木钙配制的坍落度增大混凝土，收缩值略大于不掺木钙的基准混凝土，掺高效减水剂配制的高强混凝土其收缩值与不掺者相比，差别不大，略有降低。总之，在商品混凝土中，掺减水剂用于改善和易性，增大坍落度时，其收缩值接近或略大于不掺者，但一般不超过1×10-4，在预应力混凝土中，为减小预应力值损失，宜掺少量膨胀组分。
引气剂的掺入会使混凝土中引入一定量的空气。但由于它同时又改善了混凝土和易性，可减少混凝土用水量，从而减少由于引气增大干缩的影响。因此混凝土中适当引气对混凝土干缩影响不大。
6.配合比对混凝土收缩的影响
6.1砂：砂的含泥量及粒径对混凝土干缩有较大影响。采用细砂时，每立方米混凝土用水量比中、粗砂增加用水量20～25kg，由于用水量增大导致混凝土干缩的增大。砂含泥量对混凝土收缩影响较大，随着含泥量增大，混凝土收缩增大，抗拉强度降低。
6.2石子：石子粒径加大，混凝土配合比不变的情况下，其用水量或水泥用量相应减少，混凝土收缩随之减少。但泵送混凝土由于受输送管径和泵送高度的影响，粗骨料不宜过大。同样石子含泥对其收缩极为不利。
6.3水泥用量：混凝土中水泥用量增加，其收缩随之加大。
6.4砂率：混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料。在配合比完全相同的情况下，混凝土干缩率随砂率增大而增大，砂率降低，即增加粗骨料用量，对控制混凝土裂纹有显著效果。因此泵送混凝土在满足泵送要求前提下，宜尽可能降低砂率。
6.5水灰比：水是影响混凝土收缩最主要的因素。混凝土中用水量越大，坍落度越大，则干缩越大。因此严格控制水灰比对预拌混凝土是十分重要的。
7.环境
施工时的气象条件是影响混凝土板面裂纹的极主要因素，经验证明在气候干燥和大风季节，混凝土浇灌后不覆盖会立即开裂。据有关资料介绍，风速为16m/s时，混凝土中水分蒸发速度为无风时的4倍，相对湿度为10％时，蒸发速度为相对湿度90%时的9倍以上。如果将风速和湿度影响叠加，则可推算出此时混凝土干燥速度是通常条件下的10倍之多。因此，表面较大的楼板上就会产生裂纹，这种裂纹往往是上下贯通的，其特征是楼板上面比下面开裂处多，经楼板承载力试验证明，这种开裂一般对楼板刚度及承载力降低很小。
8.设计
8.1楼板含钢率过小或含钢率不变而配置钢筋直径过大，钢筋间距过大会降低楼板抗裂性能。
8.2梁板结构断面突变或楼板开洞，造成应力集中而在变截面处和孔洞转角处开裂，一般结构变断面处的裂纹还较宽。
8.3根据日本资料介绍，楼板厚度小于14cm易产生裂纹。
9.施工
9.1振捣时间过长，混凝土中石子下沉、表面出现一层灰浆层，因而降低了楼板表面粗骨料含量，加大了收缩，导致混凝土表面出现网状裂纹。 9.2混凝土振捣后，未及时表面搓毛和抹压，使沉缩裂纹得不到及时愈合就硬化了。
9.3混凝土浇注后表面未及时覆盖浇水养护，表面水分迅速蒸发，产生干缩裂纹。
9.4厚大体积基础底板未按热工计算采用温控措施，导致混凝土内外温差＞25℃，产生较大温度应力而开裂。
9.5基础底板混凝土在浇灌振动过程中，会产生大量泌水，若不采取措施及时排除会降低混凝土质量和抗裂性。
9.6混凝土梁板工程模板支承不牢，刚度不足，使混凝土梁板变形导致裂纹。
9.7楼板上部架立筋保护层过小，一旦混凝土产生沉降和塑性收缩，板面极易产生裂纹。
9.8梁板结构支撑过早拆除或过早上荷载，会导致混凝土梁板产生裂纹。
三、防治裂纹技术措施
通过裂纹产生原因分析，我们在工程进行了试验，初步摸索出一些防治裂纹的措施，效果较好。
1.混凝土生产质量控制
1.1材料选择和控制。砂：宜采用细度模数M＝2.8～3.0中砂，严格控制含泥量≯2％。石：采用级配良好卵石，并控制含泥量≯1％。水泥：采用425#矿渣水泥或低热水泥。
1.2配合比及生产控制。前面我们已经介绍，粗骨料可阻止水泥收缩从而阻止裂纹的产生，因此楼板用混凝土在满足泵送的基础上，尽可能降低砂率，一般可控制在39%～40%。混凝土水灰比是影响强度和裂纹的主要因素，水灰比大混凝土坍落度大，其收缩亦越大，也就越容易产生裂纹，因此施工楼板时，应严格控制混凝土坍落度，一般16cm～18cm为宜，不宜过大。
粉煤灰及磨细矿渣在混凝土中具有形态效应、活性效应，微集科效应，因此它能改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土和易性降低混凝土泌水性，特别对泵送混凝土可改善其可泵性，减少在输送管中的堵塞和分离，降低混凝土与管壁的阻力，延长泵机和管道的寿命，由于其可泵性的提高和泌水性降低，在相同坍落度情况下，混凝土用水量可降低，从而减少混凝土早期沉缩量，有利于裂纹的控制。
此外高温季节为避免混凝土过快硬化，应采取适当措施缓凝，为施工抹压提供条件。
2.施工质量控制
2.1混凝土浇灌下料速度不宜过快，特别是分层浇灌的厚大体积混凝土或墙体，下层未来得及沉降时，上层又覆盖，容易产生分层处水平裂纹。
2.2振捣混凝土振动棒移动间距400mm左右，时间以5～15秒/次为宜，振捣时间过长，骨料下沉，混凝土表面砂浆层过厚，容易产生裂纹。混凝土浇灌1～2小时后，有条件的工地可对混凝土二次复振，可提高混凝土强度5%～20%。据日本一些资料介绍，在气象条件不好的季节施工，可在楼板混凝土浇注后一小时左右再进行捣固，其用意是待混凝土沉缩一阶段后，再振捣将其裂纹消除。
2.3抹压。混凝土除复振外，还应在表面水基本收干前后，用木抹子磨平搓毛2～3遍，拍打液化混凝土，愈合裂纹。
2.4养护。混凝土成型后，应有很好的温、湿度环境，防止大风袭击和阳光曝晒，表面水分剧烈蒸发，形成上部和下部硬化不均和差异收缩，因此，施工单位应特别予以注意。通过工程实践大体有以下几种有效措施：
人工喷雾，加大空气湿度。沈阳协合嘉阳广场(沈阳四建施工)，辽宁音像图书配送中心(辽宁金帝建设公司施工)两工程于2000年5月施工楼板工程，施工时处春季大风天，空气相对湿度约30%。日照较强，混凝土浇灌后约2小时采用高压水喷雾法加大施工环境湿度。混凝土终凝前及时养护。混凝土终凝前用手按混凝土表面无坑时立即浇水，随混凝土表面强度增长，水流由小变大、当混凝土表面刚变白时，保持楼板表面一层5～10mm厚水覆盖24小时，以后设专人一日数次浇水，保持混凝土表面潮湿一周。
此外日本资料介绍，为避免风和日光的影响，宜在混凝土浇筑面周围脚手架上4m用苫布围好，再用塑料薄膜覆盖养护，避免楼板表面风吹日晒，水分蒸发，从而防止裂纹产生。
混凝土养护幼龄时期(常温下1～3天)应防止脚手架、钢筋、模具等过早集中堆放在楼板上，特别是防止上述荷载冲击振动混凝土及模板支撑，造成混凝土隐患和裂纹。按《混凝土结构工程施工及验收规范》规定，已浇筑混凝土强度未达到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。
2.5拆模。现浇结构模板及支撑过早拆除，会造成梁板结构开裂，施工单位应按结构类型、结构跨度、结构同条件养护试件实际达到的强度占设计强度的百分率，按规范规定的数值指导拆模。
3.裂纹处理
楼板裂纹应尽量消灭在萌芽之中，因此在混凝土终凝前应设专人在早期沉缩裂纹处拍打，若裂纹仍不愈合，可用水泥∶膨胀剂=9∶1(重量比)搅成泥浆在裂纹处搓抹。
终凝后发现的混凝土裂纹在处理前应调查其宽度、长度、是否贯穿，再根据结构使用环境(有无抹面层、使用环境等)决定处理方案。
表面处理：首先将欲铺设薄膜的混凝土表面用钢丝刷打毛，水清洗后待其干燥，再将用环氧树脂浸渍的玻璃布铺贴在裂纹上表面。
充填法：在混凝土板面沿裂缝两侧开出两条沟，然后再剔除中间部分，形成U形槽，用钢丝刷将槽内清理干净，水冲洗润湿后，刷素水泥浆再填以膨胀砂浆，表面抹压盖以湿布养护。
注入法：注浆前，先透气(小气泵或自行车打气筒)清扫裂纹并进行注入试验，然后慢慢注入树脂。一根注入管可能注入范围，将因裂纹宽度、注入用树脂粘度、注入时气温等条件而异，一般10cm～30cm，当裂纹较长使用并排管依次注入时，在确认相邻管的注入材料已流出后，关闭相邻注入管，再开下一根管，依次顺序施工。
四、结束语
预拌混凝土水平结构裂纹的控制是个涉及原材料质量、混凝土配合比、混凝土生产质量控制、施工气象(风力、风速、气温、空气湿度)、设计(配筋、板厚)、施工(模板、振捣、养护)诸多因素的课题，需要各部门、各环节共同努力，精心配合才能奏效，通过实践证明，只要努力，裂纹是可以控制在最小范围内，或者说是可以基本得到控制的。