唐新玲

（南昌萬(wàn)年青商砼有限公司，南昌 330800）

混凝土質(zhì)量通病及原因分析（下）

唐新玲

（南昌萬(wàn)年青商砼有限公司，南昌 330800）

本文總結(jié)了普通混凝土實(shí)體常出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，分析了出現(xiàn)這些問(wèn)題的原因；同時(shí)也總結(jié)分析了大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了相應(yīng)的控制措施，供同行間交流學(xué)習(xí)。

混凝土；干濕循環(huán)；硫酸鹽；氯離子；侵蝕

（續(xù)上期刊登）

12 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施綜述

12.1 大體積混凝土裂縫形成的原因

裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫；二是材料形裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料形裂縫。其中具體原因如下：

12.1.1 溫度應(yīng)力引起裂縫（溫度裂縫）

目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；當(dāng)混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內(nèi)部溫差；這三種溫差都會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差。

12.1.2 收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。

12.1.3 塑性收縮

在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會(huì)加劇引起開(kāi)裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時(shí)得到補(bǔ)充，這時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加大，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。

12.2 防止裂縫的措施

由以上分析，材料形裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為了防止裂縫的產(chǎn)生，就要最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下：

12.2.1 優(yōu)選原材料

（1）水泥

由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱受礦物成分與細(xì)度的影響，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)。硅酸鹽水泥的礦物組成主要有：C3S、C2S、C3A 和 C4AF，試驗(yàn)表明：水泥中鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣（C3S）含量高的，水化熱較高，所以，為了減少水泥的水化熱，必須降低熟料中 C3A 和 C3S 的含量。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率，試驗(yàn)表明比表面積每增加 100cm2/g，1d 的水化熱增加 17～21J/g，7d 和 20d 均增加4～12J/g。

（2）摻加粉煤灰

為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量 40%～60%，三氧化二鋁含量 17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來(lái)源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

值得一提的是：由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振搗時(shí)比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的摻合料較多，強(qiáng)度較低，表面容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。因此，粉煤灰的摻量不宜過(guò)多，在工程中我們應(yīng)根據(jù)具體情況確定粉煤灰的摻量。

（3）骨料

1）粗骨

盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑，因?yàn)榇止橇狭皆酱?，?jí)配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生有利。

2） 細(xì)骨料

宜采用級(jí)配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因?yàn)槠淇紫堵市?，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫就減少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴(yán)重，因此細(xì)骨料盡量用干凈的中粗砂。

（4）加入外加劑

加入外加劑后能減小混凝土收縮開(kāi)裂的機(jī)會(huì)。外加劑對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂性能有以下影響：

1）減水劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

減水劑能改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低、水泥用量的減少對(duì)防止開(kāi)裂是十分有利的。

2）緩凝劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

緩凝劑的作用，一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨齡期的增長(zhǎng)而增大，所以等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機(jī)率，二是改善和易性，減少運(yùn)輸過(guò)程中的坍落度損失。

3）引氣劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)改善混凝土的和易性、可泵性和提高混凝土耐久性能十分有利，能在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在這里值得注意的是：外加劑不能摻量過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，在 GB8076—1977 中規(guī)定，摻有外加劑的混凝土，28d 的收縮比不得大于 135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準(zhǔn)混凝土的收縮不得大于 35%。

12.2.2 采用合理的施工方法

（1）混凝土的拌制

1）在混凝土拌制過(guò)程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度。

2）要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：

一是送冷風(fēng)對(duì)拌和物進(jìn)行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在 6℃ 左右。

（2）混凝土澆注、拆模

1） 混凝土澆注過(guò)程質(zhì)量控制

澆注過(guò)程中要進(jìn)行振搗方可密實(shí)，振搗時(shí)間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時(shí)要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。

2） 澆注時(shí)間控制

盡量避開(kāi)在太陽(yáng)輻射較高的時(shí)間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開(kāi)正午高溫時(shí)段，澆注盡量安排在夜間進(jìn)行。

3）混凝土拆模時(shí)間控制

混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75% 以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在 25℃ 以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過(guò) 9℃ 以上允許拆模。

（3）做好表面隔熱保護(hù)

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過(guò)大引起的。混凝土澆注后，由于內(nèi)部較表面散熱慢，會(huì)形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過(guò)分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過(guò)大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以在混凝土拆模后，特別是低溫季節(jié)，應(yīng)立即采取表面保護(hù)，防止表面降溫過(guò)大引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在 2～3d 內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃ 時(shí)，28d 齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

（4）養(yǎng)護(hù)

混凝土澆注完畢后，應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤(rùn)，這樣既減少外界高溫倒罐，又防止干縮裂縫的發(fā)生，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長(zhǎng)。一般在澆注完畢后 12～18h內(nèi)立即開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于 28d 或設(shè)計(jì)齡期。

（5）通水冷卻

若是在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來(lái)降低混凝土最高溫度峰值。但注意，通水時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成降溫幅度過(guò)大而引起較大的溫度應(yīng)力。為了削減內(nèi)外溫差，還應(yīng)在夏末秋初進(jìn)行中期通水冷卻，中期通水一般采用河水，通水歷時(shí)兩個(gè)月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達(dá)到接縫灌漿的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相結(jié)合的方案。

13 大體積混凝土蜂窩麻面產(chǎn)生原因及處置措施

13.1 混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面形成的內(nèi)部原因

（1）混凝土含氣量過(guò)大，而且引氣劑質(zhì)量欠佳。目前泵送混凝土用量較大，為了保證泵送混凝土的可泵性，往往在泵送混凝土中加人適量的引氣劑。由于各種引氣劑性能有較大的差異，因此在混凝土中呈現(xiàn)的狀態(tài)也不盡相同，有的引氣劑在混凝土中會(huì)形成較大的氣泡，而且表面能較低，很容易形成聯(lián)通性大氣泡，如果再加上振動(dòng)不合理，大氣泡不能完全排出，肯定會(huì)給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。

（2）混凝土配合比不當(dāng)，混凝土過(guò)于黏稠，振搗時(shí)氣泡很難排出。由于混凝土配合比不當(dāng)，例如膠結(jié)料偏多、砂率偏大、用水量太小、外加劑中有不合理的增稠組分等，都會(huì)導(dǎo)致新拌混凝土過(guò)于黏稠，使混凝土在攪拌時(shí)就會(huì)裹人大量氣泡，即使振搗合理，氣泡在黏稠的混凝土中排出也十分困難，因此導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。

（3）由于混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來(lái)，也會(huì)導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。有一些水泥廠為了增大水泥細(xì)度，提高水泥早期強(qiáng)度，又考慮節(jié)約電能，往往在磨粉時(shí)加人一些助磨劑，例如木鈣、二乙二醇、三乙醇胺、丙二醇等物質(zhì)，由于其中一些助磨劑有引氣性，而且引入的氣泡不均勻且偏大，也會(huì)給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。

13.2 解決混凝土內(nèi)部不利因素的方法

（1）選擇使用優(yōu)質(zhì)的引氣劑。優(yōu)質(zhì)的引氣劑在混凝土中引入的氣袍直徑宜在 10～200μm，氣泡表面能比較高，氣泡在混凝土中分布比較均勻（平均間距不大于 0.25mm）。筆者先后試驗(yàn)了 11 種引氣劑對(duì)混凝土含氣量、抗壓強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間以及摻引氣劑經(jīng)時(shí)含氣量損失等，認(rèn)為以丹寧酸和旅烯為主要原材料的引氣劑綜合性能較好。

（2）降低混凝土黏稠度。適當(dāng)調(diào)整混凝土水灰比、砂率、膠結(jié)材料用量以及外加劑的組分，改善混凝土的黏稠性，也可以提高混凝土結(jié)構(gòu)窗層的質(zhì)量。

（3）控制新拌混凝土和易性。如果混凝土離析泌水，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，必須適時(shí)進(jìn)行復(fù)振。

（4）如果水泥中含有引氣組分，在拌制混凝土?xí)r應(yīng)在其中加入消泡劑。例如加入適量的磷酸三丁脂、有機(jī)硅消泡劑、聚醚類消泡劑以及表面張力低于 30 達(dá)因/厘米的許多助劑，都可以消除其中的氣泡。

13.3 混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面形成的外部原因

（1）在《混凝土泵送技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定“混凝土澆注分層厚度，宜為 300～500mm”，但是在實(shí)際施工時(shí)，往往澆注厚度都偏高，由于氣泡行程過(guò)長(zhǎng)，即使振搗時(shí)間達(dá)到規(guī)程要求，氣泡也不能完全排出，這樣也會(huì)給硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面造成蜂窩麻面。

（2）不合理使用脫模劑是造成硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面蜂窩麻面的主要原因。目前脫模劑市場(chǎng)比較混亂，良莠不齊，產(chǎn)品大致分以下幾大類：礦物油類、乳化油類、水質(zhì)類、聚合物類和溶劑類等。

1）就礦物油類脫模劑而言，不同標(biāo)號(hào)的機(jī)油黏度也不盡相同，即使是同標(biāo)號(hào)的機(jī)油，由于環(huán)境溫度不同，黏度也不相同，氣溫高時(shí)黏度低，氣溫低時(shí)黏度高。當(dāng)氣溫較低時(shí)，附著在模板上的機(jī)油較黏，新拌混凝土結(jié)構(gòu)面層的氣泡一旦接觸到黏稠的機(jī)油，即使合理振搗氣泡也很難沿模板上升排出，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面。有一些單位充分注意到這一點(diǎn)，在機(jī)油中加入部分柴油，用來(lái)降低脫模劑的黏度，這樣做能起到一定作用，但是仍不能取得令人滿意的效果。

2）水乳類脫模劑目前在市場(chǎng)上比較多，但是有一些產(chǎn)品選用的乳化劑引氣性較大，也會(huì)給混凝土結(jié)構(gòu)面層造成蜂窩麻面。

3）由動(dòng)植物油進(jìn)行脂化的脫模劑出現(xiàn)的問(wèn)題較多，其原因是產(chǎn)品中含有引氣性比較大的乳化劑及增稠劑，會(huì)給混凝土結(jié)構(gòu)面層帶來(lái)極大的影響。模板材質(zhì)不同也會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)面層出現(xiàn)不同的狀態(tài)。溶液和各種固體接觸后都會(huì)形成不同的接觸角，水泥漿體也不例外，接觸角越小液體在固體上附著力越強(qiáng)（用余弦定理可以解釋）。在日常生活中常用的“不粘鍋”其面層就涂了聚四氟乙烯（商品名稱叫特夫?。谏a(chǎn)實(shí)踐中大家都知道，在其他條件相同的前提下，使用尿醛樹(shù)脂壓制的竹或木模板成型的混凝土面層質(zhì)量比用鐵模板成型的混凝土面層質(zhì)量有明顯的提高。

（3）環(huán)境溫度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)面層的質(zhì)量也有影響。由于氣泡內(nèi)部含有氣體，因此氣泡體積變化對(duì)環(huán)境溫度特別敏感，環(huán)境溫度高時(shí)氣泡體積變大，氣泡承載力變小，容易破滅。環(huán)境溫度低時(shí)氣泡體積變小，承載力較大，不容易形成聯(lián)通氣泡。即使混凝土結(jié)構(gòu)面層有氣泡，氣泡也很小，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)外觀影響不大，由此使人們聯(lián)想到冬、夏季混凝土結(jié)構(gòu)面層好于春、秋季。

春、秋季節(jié)晝夜溫差較大，因此附著在混凝土結(jié)構(gòu)表面的氣泡體積變化也很大，當(dāng)混凝土面層水泥漿體的強(qiáng)度小于氣泡強(qiáng)度時(shí)，氣泡體積隨環(huán)境溫度變化而變化，氣泡周圍的水泥漿體也隨之變化，隨著時(shí)間的推移水泥漿體的強(qiáng)度不斷增加，當(dāng)氣泡周圍水泥漿體達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，再不隨氣泡體積變化而變化，如果此時(shí)正趕上氣泡直徑最大時(shí)，勢(shì)必給混凝土面層留下孔洞。

13.4 解決混凝土外部不利因素的方法

（1）嚴(yán)格按《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程 》中的規(guī)定執(zhí)行，每層混凝土澆注厚度不應(yīng)大于 50cm。

（2）選擇使用優(yōu)質(zhì)的脫模劑。

（3）在有條件的情況下應(yīng)優(yōu)先選用尿醛樹(shù)脂壓制的竹、木模板進(jìn)行成型。

（4）復(fù)振是消除混凝土結(jié)構(gòu)面層蜂窩麻面最有效的方法之一。筆者曾在北京某工地發(fā)現(xiàn) 6 個(gè)混凝土橋礅表面下部平整光潔，越往上氣泡越多，最上層氣泡最多。一個(gè)橋礅用同一批混凝土，甚至用同一車混凝土，而且上下模板相同，結(jié)果呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。查其原因主要是振搗第二層混凝土?xí)r不自覺(jué)地又振搗了第一層，振搗第三層時(shí)不自覺(jué)地又振搗了第二層和第一層，按此作法橋礅下部的混凝土等于多次受振搗，因次外觀平整光潔，越往上相對(duì)振搗次數(shù)逐漸減少，因此整個(gè)橋墩面層由下到上氣泡逐漸增多。盡管在《混凝土泵送技術(shù)規(guī)程》中明確規(guī)定：間隔 20～30min 再?gòu)?fù)振一次，春、秋季節(jié)進(jìn)行混凝土施工時(shí)尤其重要。據(jù)筆者長(zhǎng)期在施工現(xiàn)場(chǎng)觀察，實(shí)際這樣操作的單位鳳毛麟角，應(yīng)引起施工管理人員高度重視。

（5）合理使用消泡劑。消泡包括兩方面的含義，一是“抑泡”，即防止氣泡或泡沫的產(chǎn)生；二是“破泡” , 即是將已產(chǎn)生的氣泡（或泡沫）消除掉。消泡劑除了發(fā)泡體系的特殊要求外，還具備消泡力強(qiáng)，用量少；加到起泡體系中不影響體系的基本性質(zhì)；化學(xué)性穩(wěn)定，耐氧化性強(qiáng)；在起泡性溶液中的溶解性好；無(wú)生理活性，安全性高等特性。另外使用效果與消泡劑的品種、摻量有很大關(guān)系，往往選擇不當(dāng)或摻加量不合適都不會(huì)達(dá)到預(yù)期效果。

一般外加劑中都含有減水劑，目前使用的減水劑大多數(shù)為陰離子型表面活性劑。當(dāng)外加劑加入到混凝土中后，使混凝土中拌合用水的表面張力不同程度地下降，在混凝土攪拌或制作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不必要的氣泡，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家很早就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題，他們?cè)谠S多外加劑中都摻入了適量的消泡劑，用來(lái)消除有害的大氣泡。目前國(guó)內(nèi)在混凝土外加劑中摻加消泡劑的產(chǎn)品比較少，尚未引起外加劑廠家（尤其是復(fù)配外加劑廠家）的足夠重視。

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唐新玲，男，工作單位，南昌萬(wàn)年青商砼有限公司。