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混凝土裂缝产生的原因及防治措施

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2020年4月19日
文档仅供参考
汉峪金融商务中心A1地块
综合楼及附属设施项目
混凝土裂缝产生的原因及防治措施
专项施工方案

天元建设集团有限公司济南分公司

8月24日

一、编制依据：
1、集团《质量手册》、《质量体系程序文件》
2、汉峪金融商务中心A1地块综合楼及附属设施项目施工图纸及相关图集
3、国家及山东省现行有关技术规范、规程及有关行政法规。
二、工程概况：
汉峪金融商务中心A1地块综合楼及附属设施项目位于济南汉峪片区核心区， A1地块共有3栋超高层塔楼，2栋高层塔楼，总建筑面积379061.01m2，其中地上建筑面积241113.04 m2，地下建筑面积137947.97 m2，划分为一、二两个标段，二标段包括：A1-2#楼、A1-4#楼、A1-5#楼、地下室及相关配套附属设施，总建筑面积231996.36m2。
三、混凝土裂缝产生的原因及防治措施
1. 混凝土裂缝产生的原因及预防思路
混凝土裂缝按引起裂缝产生的原因把混凝土裂缝分为二大类：第一大类，由第一类外荷载引起的裂缝，包括按照常规计算的主要应力引起的“荷载裂缝”，以及由结构次应力引起的“荷载次应力裂缝”，二者通称为结构性裂缝、受力裂缝。第二大类，由第二类荷载即变形变化引起的裂缝，包括温度、湿度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝，也称非结构性裂缝。
1.1 混凝土骨料塑性沉落引起的裂缝
形成原因：混凝土在浇注时，由于振动棒和重力的作用，骨料下沉、水泥浆上升，这种沉落直到混凝土硬化时方停止，当这种塑性沉落受到模板、钢筋及预埋件的抑制(或者模板沉陷、移动时)就会出现裂缝，这种裂缝大多出现在混凝土浇注后半小时至3 小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土表面消失水光时，立即产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
预防的措施：在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度，施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振、过振，且在第一次振捣后间隔20～30mm 后，进行第二次复振。如果产生这种裂缝，在混凝土终凝前将混凝土裂面用木抹子重新抹平搓毛，可使裂缝愈合。
1.2 塑性收缩裂缝
形成原因：混凝土浇注后仍处于塑性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝，这类裂缝隙多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，裂缝一般是中间宽两头窄，深度一般不超过50mm，但薄板结构如果混凝土中掺有含泥量大的粉砂则可能被穿透。产生的原因主要是混凝土浇注后3～4 小时左右表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，到此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂，从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越易产生，而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多， 再加上夏季施工中及大致积混凝土中掺加缓凝剂，早期强度低因此其水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。
预防的措施：施工单位在混凝土初凝前进行二次抹光，然后及时覆盖养护。一般的塑性沉落裂缝和塑性收缩裂缝都属于非结构性裂缝，对结构性能无大影响，GB50164-92《混凝土质量控制标准》中也有明确规定。塑性沉落和收缩有时没有明显区别，交织在一起。
1.3 大致积混凝土的温度裂缝
形成原因：水泥水化过程产生一定的水化热，而且其大部分热量是在3天以内放出，混凝土是热的不良导体，特别是大致积混凝土，产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热较快，使内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形，产生拉应力，由于此时的混凝土抗拉强度较低，当混凝土内部拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土便产生裂缝，这种裂缝隙一般较深，有时是贯穿性的。
预防的措施：配制大致积混凝土宜使用低水化热水泥，如较好的普通硅酸盐水泥、矿渣水泥，降低水灰比，同时设置测温装置，采取保温措施，保证混凝土内外温差小于25℃。
1.4 混凝土初凝时受到扰动而出现裂缝
砼在未凝结前，受到外力，砼能够有恢复作用，但初凝后，砼逐渐失去本身的流动性，出现了裂缝就不可能恢复了。
扰动的来源有以下几个方面：
（1）原因：
泵送管道支撑对楼板的冲击和振动。楼板面积比较大时，泵送管道一般架设在模板上，由于泵送管道布置弯头较多，使泵送阻力增加，泵管输送砼时的来回运动，影响到钢筋的周期振动，这种振动，对初凝后的砼影响很大，只要有足够的时间，在砼中会形成裂缝，裂缝方向性很强，与钢筋走向相同，呈方格状或等距离分布。
防治的措施：合理地搭设泵送管，输送管支架杆支撑在模板上，不得直接支承在钢筋骨架上，避免对已浇注混凝土的震动
（2） 原因：
底板模板刚度不足，受力变形亦会造成裂缝。此种情况，常见于胶合板模板，下部支撑杆布置较稀时，未浇筑前上人就能够感到模板刚度不够，脚抬起来模板就反弹：如果浇砼之后砼虽然凝固，但未能达到足够的强度时，此时上人作抹平，浇水或养护作业时，受上述荷载的作用。就会出现裂缝，此种裂缝呈不规划放射网状，裂缝集中处即是受外力集中的地方。
防治的措施：砼抹平后至少24 小时禁止上人，在砼表面走动或搬动物品，在采用复合木模板的部位应加密支撑。
1.5 施工组织方面原因造成裂缝
形成原因：为赶进度，浇注混凝土未达到设计强度，甚至在浇注后不到24 小时即开始上人，堆放荷载，经常导致板开裂。
预防的措施：主要是现场合理安排施工工序，要求砼留置试块，待砼强度达到1.2MPa以上时才允许在楼面放线施工,施工物料不准集中堆放。
1.6 结构板厚度不足导致楼板使用过程中开裂。
形成原因：结构板厚度不足是工程中较为普遍的现象，也是导致楼板使用过程中开裂的原因之一，这个问题需要在现场严格控制。
控制的措施：在浇注的板面拉水平标高线，拉线不方便的地方，做钎插检查。
2.2 混凝土工作性能要求（其它措施）
1) 混凝土坍落度的选择
a) 对于多层住宅，混凝土坍落度应控制在 14cm 之内。
b) 对于高层地下室，底板混凝土坍落度在10～12cm 之内；外墙
混凝土坍落度控制在14cm 之内。
c) 对于高层建筑 20 层左右，坍落度控制在16cm 之内；再往上，
坍落度逐渐放大，以保证能顺利泵送即可。
2) 混凝土坍落流动度
只用表征普通混凝土拌合物流动性的坍落度是不能准确地反映高性能混凝土的工作性能，评价高性能混凝土的工作性能时，国外多用坍落度结合坍落流动度，所谓坍落流动度就是用拌合物坍落稳定时所铺展的直径表示。在进行工程质量控制时，对已确定原材料和配合比的混凝土拌合物.
3) 初凝终凝时间
a) 对于地下室混凝土或大致积混凝土，为了错开水化热高峰期，
初凝时间相对长一点好，一般控制在10～13h 之间，终凝时间
控制12～15h 之间。
b) 对于建筑物地上部分，初凝时间要减少，一般控制在 7～8h。
2.3 混凝土配合比要求
1) 水泥
a) 水泥成份。最好采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其相应标准为GB175-92《普通硅酸盐水泥》、GB1344-92《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》；水泥的矿物成份和细度能够提高混凝土的强度，一般来说，矿物成份中铝酸三钙C3A 的含量应当尽可能低，水泥中的游离氧化钙、氧化镁和三氧化硫等尽可能少；水泥细度能够提高砼的强度，但同时也能够增大混凝土的收缩，细度应尽可能低一些，最好不要以提高细度的方法来提高混凝土强度；为了降低水化热，可选用矿渣水泥。
b) 水泥用量。水泥用量尽量降低，C80 混凝土水灰比0.26～0.28；C60 混凝土水泥用量在400～450kg 之间，水灰比控制在0.30～0.34 之间；C40～C50 混凝土，一般水泥用量都在450～500kg，水灰比控制在0.35～0.40 之间[2]；C30 混凝土用量在270KG，水灰比在0.50～0.55 之间；使用高效减水剂，降低水灰比，减少水泥用量；混凝土的最大水泥用量不宜大于550kg/m3,混凝土的最小水泥用量宜为250kg/m3 [18]；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3。水的用量要严格控制在170kg/m3 以下。
c) 到搅拌站抽检水泥时，需要检查水泥的质量证明书，证明书中的各项品质指标应符合水泥标准中的规定，品质指标包括：氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、抗压和抗折强度。2) 外加剂
a) 地下室混凝土选用与水泥相配比的复合防水剂，兼有缓凝、减水、防水、微膨胀等四种功能。
b) 地上部分混凝土选用与水泥配比的泵送减水剂。
3) 粉煤灰
a) 国内外大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚球效应，起到润滑作用，可改进混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，而且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm 以下的细骨料达到15％的要求，从而改进可泵性。
同时，依照大致积混凝土所具有的强度特点，初期处于较高温度条件下，强度增长较快，可是后期强度增长缓慢，掺入粉煤灰后，其中的活性Al2O3、SiO2 与水泥水化析出的CaO 作用，形成新的水化产物，填充孔隙增加密实度，从而改进了混凝土的后期强度。但值得注意的是，掺入粉煤灰混凝土的早期强度较低，对28 天强度试块和验收回弹可能会有影响，对粉煤灰掺量较大的混凝土，建议多做一组试块。
b) 当前用于混凝土掺合料的粉煤灰分为Ⅰ和Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰细度小，能够增加混凝土的粘性和稠度；
4) 粗骨料
a) 粗骨料宜选用花岗岩为好。其余石灰岩、砂岩、页岩、或其它水成岩必须取样做石材强度检定；同时，应根据混凝土在建筑物或构筑物的使用情况和强度要求，选用粗骨料。来自采集场（生产厂）的骨料应附有质量证明书。
b) 粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和混凝土泵送管径要求。粗骨料最大粒径不得大于结构截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间距最小净距的3/4；混凝土实心板骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm；为了保证泵送要求，泵送高度在50m 以下，粗骨料与管道直径比为1：2.5（卵石）、1：3（碎石），泵送高度在50～100m 之间，粗骨料与管道直径比为1：3～1：4，泵送高度在100m 以上，粗骨料与管道直径比为1：4～1：5。[7] [10]一般，选用0～25mm 连续级配的石子，特别是高强混凝土，粗骨料粒径不得大于31.5mm。
c) 粒径增大，能够减少用水量、水泥用量，从而能够减少混凝土自身收缩，避免泌水现象。
5) 细骨料
a) 细度模数控制在 2.7～3.1 之间。
b) 砂率控制在 40％左右。
c) 细骨料级配合理，采用中砂比细砂可降低用水量，从而降低混凝土的收缩值。
6) 骨料含泥量要求
a) 粗细骨料含泥量必须控制在标准内，含泥量增大，不但增加混
凝土收缩，还会降低混凝土抗拉强度，对混凝土抗裂十分有害。
b) 粗骨料含泥量的具体要求：粗骨料含泥量不得大于 0.8％，泥
块含量不得大于0.5％。
c) 细骨料含泥量的具体要求：细骨料的含泥量不得大于 2.0％，
泥块含量不得大于1.0％。
d) 对于高强混凝土(即C60 及以上)的含泥量要求更高，具体要求：粗骨料含泥量不得大于0.5％，泥块含量不得大于0.2％，针片状颗粒含量不大于5％（控制针片状含量指标，不但能提高混凝土可原性，还能够减少砂率及细粉料含量，达到减少混凝土自身收缩的目的）；细骨料的含泥量不得大于2.0％，泥块含量不得大于0.5％。
2.4 混凝土施工现场的措施
1) 混凝土浇注过程中坍落度检测要求
混凝土浇注过程中，对混凝土坍落度每台班至少检测二次，对入泵口和出泵口混凝土坍落度都需检测。如检测坍落度偏小，可加入适量的普通减水剂（具体掺量由搅拌站根据经验确定），快速搅拌3min，使其达到施工要求，但严禁掺水。
经过上述处理依然无效，则需要检讨混凝土的质量，查找原因。检测混凝土坍落度的同时，要求检查混凝土的坍落流动度，流动不好，同样要求搅拌站调整配合比。
2) 混凝土的浇注要求
a) 混凝土自高处倾落的自由高度，不应超过2m；当浇注高度超
过3m 时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。
b) 楼板负筋在施工过程中容易被踩塌，施工单位应专人在混凝土
浇灌过程中进行调正.
3) 混凝土楼板厚度的控制
加大管理的力度，要求班组拉水平标高线或做钎插检查。
4) 混凝土的二次抹压技术
a) 混凝土入模振捣，表层刮平抹压1～2h 后，即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩、沉缩和早期塑性收缩产生的表面裂缝，增加表面混凝土的密实度。
b) 二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果；过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面出现的裂缝。
5) 混凝土的养护
a) 保湿养护。混凝土表面经过二次抹压后，立即覆盖塑料薄膜，防水表面水份蒸发，对混凝土进行保湿养护；接缝处搭接盖严，避免混凝土水份蒸发，保持混凝土表面处在湿润状态下养护。在炎热的夏季和大风天气，为防水水份剧烈蒸发，形成内外硬化不均匀和异常收缩引起裂缝，应采取缓凝和覆盖措施。
b) 保温养护。根据混凝土绝热温升计算，确定混凝土中心最高温度，按温控技术措施，确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温养护的目的：减少混凝土表面热扩散，减少内外温差；延缓散热时间，控制降温速率，有利于混凝土强度增长和应力松弛，避免出现贯穿裂缝，一般养护时间不少于15 天。
c) 在常温季节，混凝土终凝后也能够采取蓄水养护的方法，替代前两种保湿保温养护方法。根据混凝土内外温差数据，及时调整蓄水高度，也能收到预期效果。