浅谈C60混凝土柱表观微裂纹

　　随着科技的日新月异，高标号混凝土越来越多用于施工生产，但高标号混凝土表面微裂纹问题一直未能完全解决。本文通过对混凝土混凝土裂缝产生的机理进行分析，从原材料、配合比、混凝土拌制、运输、浇注、振捣、养护方面进行控制，取得了较好的效果。

　　一、现场施工情况

　　柱子施工工序安排：框架柱混凝土施工前，将模板进行打蜡处理，保证表面光洁，钢筋保护层采用塑料垫块，方柱竖向间距500mm，水平方向每边两个，圆柱每面5个，水平向和竖向间距为500mm，保证混凝土保护层质量，在浇注混凝土前，派专人驻站，现场由专人负责坍落度，并严格控制在160±20mm范围内，每次浇注两根，交叉进行，每根柱子由四台振动棒进行振捣，分层浇注，每层浇注厚度为50cm，振动棒插入下层的深度为10cm左右，每层的振捣时间为25秒左右，浇注时间控制在1.5个小时左右，为了防止过振，在振动棒做相应的标记，保证振捣质量。

　　混凝土的养护，浇注前，在模板外侧覆盖塑料薄膜，包裹严实，浇注完成6小时后开始洒水养护，柱顶要有蓄水，并在模板外侧洒水降温，浇注完成48小时后拆除模板，拆模后，立即洒水养护，用塑料薄膜包裹严实，保持湿润状态，养护时间不少于14天。

　　二、结构裂缝产生原因分析

　　结构裂缝产生的原因很复杂，根据调查资料，引起裂缝有两大类原因，一种由外荷载（如静、动荷载）的直接应力和结构次应力引起的裂缝，其机率约20％；一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝，其机率约80％。裂缝发生与材料，设计、施工和维护有关。

　　混凝土裂缝形态及分析

　　裂缝形态

　　大而不规则

　　大而有规则间距

　　细微而规则园状

　　细微而概略出现在表面（垂直于风向）

　　平行控制缝边缘

　　沿钢筋位置

　　混凝土表面之整片剥落

　　1、材料缺陷

　　在变形裂缝中收缩裂缝占有80％的比例，从混凝土的性质来说大概有：

　　（1）．干燥收缩

　　研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7～9ml，如混凝土水泥用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约25～30升/m3之巨。这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明，每100克水泥浆体可蒸发水约6ml，如混凝土水泥用量为350kg/m3，当混凝土在干燥条件下，则蒸发水量达21升/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使混凝土产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1～0.2％；混凝土的干缩值为0.04～0.06％。而混凝土的极限拉伸值只有0.01～0.02％，故易引起干缩裂缝。

　　（2）．温差收缩

　　水泥水化是个放热过程，其水化热为165～250焦尔/克，随混凝土水泥用量提高，其绝热温升可达50～80℃。研究表明，当混凝土内外温差10℃时，产生的冷缩值εc=△T／α=10/1×10-5=0.01%，如温差为20～30℃时，其冷缩值为0.02～0.03％，当其大于混凝土的极限拉伸值时，则引起结构开裂。

　　（3）．塑性收缩

　　混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形，它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩。其收缩量可达1％左右。在混凝土表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，宽度达1～2mm，属表面裂缝。水灰比过大，水泥用量大，外加剂保水性差，粗骨料少，振捣不良，环境温度高，表面失水大等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。

　　（4）．自生收缩[Page]

　　密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自生收缩。高强度混凝土自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天，湿度梯度首先引发表面裂缝，随后引发内部微裂缝，若混凝土变形受到约束，则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。

　　（5）．减水剂的影响

　　商品混凝土浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关

　　以上是从水泥混凝土物理化学特性分析其各种收缩现象，早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝，混凝土进入硬化阶段后，混凝土水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩（包括自干收缩），这是诱发裂缝的主要原因。

　　2、施工管理问题

　　混凝土配合比设计是否科学合理，水泥与外加剂是否相适应，砂石级配及其含泥量是否符合规范要求，混凝土坍落度控制是否合理，这些都影响到混凝土的质量及其收缩变形。

　　混凝土浇筑震捣不均匀密实，会带来结构开裂的后患；过震则使浮浆过厚，抹压又不及时，则混凝土表面出现塑性裂缝，十分难看。

　　拆摸板过早（1～3d），混凝土水化热正处于高峰，内外温差最大；混凝土易“感冒”开裂。

　　混凝土养护十分重要，柱的保温保湿养护不到位，容易产生收缩裂缝。新浇混凝土湿度很大，但由于吹风影响，加速了混凝土水分蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早期表面裂缝，风速对水分蒸发速度的影响下表。

　　风速(m/s) 0　　8　　16

　　三、C60框架柱表面微裂纹分析

　　在奥林匹克公园车站框架柱施工开始截止4月25日，拆除模板后，柱子表面出现了不同程度的微小裂缝，影响了混凝土的外观质量，经现场检查地下二层3月1日浇注的E30柱质量较差、3月8日浇注的W30、W31柱质量较好。4月13日浇注的地下一层IE22柱表观质量相对较差、4月22日浇注的地下一层IW20、IW21表观质量相对较好，原因分析如下：

　　1、原材料及混凝土方面分析：

　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

　　（1）、水泥

　　①、水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。

　　②、水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

　　③、当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

　　2、砂、石骨料

　　砂石的粒径、级配、杂质含量。

　　砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。

　　（3）、混凝土现场坍落度相对过大；

　　（4）、所用泵送混凝土，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土柱表面出现不规则裂缝。

　　3、施工工艺

　　在混凝土结构浇筑过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。

　　（1）、混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。[Page]

　　（2）、混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的 收缩裂缝。

　　（3）、施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

　　（4）、现场柱模打磨不精细也可能造成混凝土表面微裂纹。

　　4、其它原因

　　（1）、北京地区初春风大，水分蒸发过快；

　　（2）、初春季节早晚温差较大，C60混凝土水化热过大，养护时间掌握不好内外温差较大，混凝土表面容易形成微裂纹；

　　通过对原因的分析，制定了以下控制措施：

　　①对模板进行打磨处理，保证表面光洁，模板由涂刷隔离剂改为打蜡处理。

　　②在混凝土浇注后，将模板用浸透的草帘或棉被包裹严实，防止水分散发，保证养护质量。

　　③在原混凝土配比的基础上，适当减少水泥用量，并严格控制混凝土坍落度（≤160mm）。

　　④在浇注完成6小时后开始养护,并要时刻保持草帘或棉被的湿润。

　　⑤适当延长拆模时间，即在浇注完成48小时后拆模。

　　⑥针对螺旋状的裂纹应严格控制箍筋的保护层厚度，加密垫块；并保证箍筋的缠绕质量。

　　在加强现场控制措施的同时，联系搅拌站对混凝土掺和料进行了调整，在4月20日施工IW24、IE24柱子时，加入了一定量的聚羧酸外加剂，拆除模板后，表面质量有所改观。在养护数天后，表面裂纹明显减少。

　　根据以上措施，在柱子施工的各个工序和环节上都采取了加强措施，通过精心养护，C60混凝土立柱表面裂纹现象彻底消除。

　　四、结束语

　　高强混凝土表面微裂是一种常见的表面外观质量问题，虽对工程实体质量没有较大的问题，但从长远的角度来分析，对使用寿命和安全也有一定的影响。通过对现场C60混凝土立柱的实例进行分析，采用科学的态度，经过对裂纹产生的机理进行多次分析讨论，不断改进施工措施，彻底消除了混凝土微裂纹，框架柱的施工质量及外观达到一流水平，受到多次好评。