預拌混凝土早期裂縫成因及控制技術措施預拌混凝土早期裂縫是指混凝土在使用荷載作用前，甚至在拆模前就出現的裂縫。本文通過分析各種施工中常見的裂縫的出現情況，提出控制早期混凝土裂縫的技術措施。混凝土的開裂，是混凝土結構劣化病變的宏觀體現，也會進一步引起其他病害的發生與發展。因此，尤其是要了解預拌混凝土開裂的原因與機理，和了解混凝土結構開裂與安全性、耐久性的關系，以便采取措施控制裂縫的發生與發展。對混凝土結構物來說，預拌混凝土只屬于半成品，需施工單位進行再加工——澆搗、養護等操作。裂縫是混凝土工程中最常見的一種缺陷，分為宏觀裂縫和微觀裂縫。一般肉眼可見裂縫寬度為0.03~0.05mm,因此，將肉眼可見裂縫稱為宏觀裂縫，不可見的裂縫寬度<0.05mm的稱為微觀裂縫。混凝土的微觀裂縫一般為混凝土的固有，其原因為：混凝土是由水泥漿體水化硬化后的水泥石與砂、石骨料組成，它們的物理力學性能并不一致，水泥漿體硬化后的干縮值較大，而混凝土中的骨料則限制了水泥漿體的自由收縮，這種約束等作用使混凝土內部從硬化開始就在骨料與水泥漿體的粘結面上產生了微裂縫。也就是說：即便沒有外部荷載作用（不管是其外荷載的種類是自重、荷載、體積變化而產生的內部應力等）或者即便混凝土發生體積變化是沒有受到外部的約束，混凝土內部已經有了微裂縫。這種微裂縫在不大的外力或變形作用下是穩定的。混凝土是一種抗壓能力遠大于抗拉能力的建筑材料（抗拉強度約為抗壓強度的1/8到1/10），當因荷載作用而使混凝土內部產生較大的拉應力，或者因混凝土體積變化時受到約束，混凝土內部產生較大的拉應力時，混凝土即產生開裂以消除應力，開裂首先是從有微裂縫的粘結面開始的，當外力或變形作用較大時，這些粘結而上的微裂縫就會發展，并擴展穿過硬化后的水泥面，逐漸發展成為可見的宏觀裂縫。見下圖-1：混凝土中的早期塑性收縮裂縫。二、混凝土的泌水與沉降及早期混凝土裂縫的出現混凝土拌合物澆筑后到開始凝結前，固體顆粒下沉，水上升，并在表面析出水的現象，稱為泌水。泌水后因水分的流失會造成混凝土發生沉降收縮，若沉降收縮不采取技術措施予以消除，將會產生沉降收縮裂縫。泌水通常是由于處于新拌合中的集料顆粒不能吸收所有的拌合水所引起的，少許泌水對優質的混凝土來說是正常的。它導致在整個表面上出現少量的均衡的滲出物，對混凝土內部來說，水分少量的滲出，會降低內部混凝土的水灰比，使混凝土強度得以提高；另一方面，泌水后混凝土上層變成富含水泥漿，這一區域有過高的W/C，這導致了混凝土表面強度不夠，多孔，缺乏耐久性。因此，在混凝土泌水結束時進行的二次抹面，將會破壞這一富含水泥漿層，使混凝土表面再次趨于水灰比的一致，從而降低上述質量隱患的可能。同時泌水后聚積在混凝土表面的泌水層，對混凝土的養護起到良好的作用，這就象一層“水被子”蓋在混凝土的表面，使因失水造成的塑性收縮裂縫極大的降低，但是，當外界溫度、濕度及風速條件較惡劣，滲出水蒸發的速度比泌水速度快時，很容易出現塑性收縮裂縫。這時，在滲出水量不能形成良好的養護環境時，就必須人為地創造這個良好的環境，則補充水分，形成較高的濕度就必須進行。表面塑性收縮裂縫在混凝土未完全終凝前就已經發生，因此，補充水分進行濕養護的時間必須提前，當混凝土表面泌水后出現的水而光澤消失時，（一般在混凝土澆筑后一至三小時）即應立即開始采取包括二次振搗抹面及灑水養護等技術措施，應注意覆蓋物必須予以濕潤或覆蓋后立即澆水使覆蓋物完全濕潤。預拌混凝土使用高效減水劑，每方混凝土中用水量較不摻用減水劑的現場拌制要少,且膠結料較多,泌水量較常規澆筑方法少，這兩個原因都會加速早期塑性裂縫的形成，需特別注意。采用泵送混凝土時，施工速度較快，一次性澆筑到模板內的含量大，因此，應安排足夠的人員對處于危險的混凝土及時采取技術措施。塑性收縮裂縫常出現在：樓板、地面、大梁的側面塑性沉降裂縫常出現在：板梁結合部，板墻結合部、梁墻結合部，表面布有鋼筋的基礎部分，對較厚的底板，較深的梁和剪力墻位置，易出現沉降裂縫。三、關于早期混凝土裂縫的分類及成因早期混凝土裂縫一般出現在混凝土初凝前混凝土仍在塑性狀態時出現的裂縫，工地一般因混凝土澆筑后施工人員即離開，在第二天早上開始澆水時會發現。在天氣炎熱干燥季節,有時在梁板上面,澆筑在模板內的混凝土一、二個小時后即會出現甚至在未進行二次抹面收光前裂縫即清晰可見。一般稱為塑性裂縫，分為：塑性收縮縫、塑性沉降縫。這種裂縫的開裂機制簡明，可通過相應措施予以避免或消除。塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫均發生在混凝土尚處于塑性階段，其產生的主要原因為水分蒸發。混凝土澆筑后最初幾個小時，混凝土尚處于塑性階段，在干燥或炎熱氣候條件下，當蒸發速率超過了泌水達到表面速率時，混凝土表面失去水分，原來水分所占體積隨著蒸發而失去，造成混凝土體積收縮，在混凝土受鋼筋等約束的情況下，抵抗不了收縮所造成的拉應力，導致混凝土從表面開始出現裂縫，若蒸發持續進行，而無水分補充時（未進行有效養護時），裂縫會隨著失水逐步向混凝土內部延伸，直到整個截面貫穿。混凝土處于可塑狀態時，水分從混凝土表面迅速蒸發，同時，由于混凝土產生泌水，水分也從混凝土的內部向表面泌出。混凝土表面水分蒸發與泌水水分上升，在混凝土表面發生干燥收縮（因失水而使體積收縮），體積縮小，從而使表面產生開裂，細小裂縫密布于混凝土表面。塑性收縮縫與塑性沉降縫一般出現在混凝土（或漿體）處于塑性狀態期間，其持續的時間較短，大約1~2小時，開始于混凝土表面光澤消時（泌水收水結束）。裂縫走向不規則，長度從幾厘米到幾米不等，中間較寬，兩端較細，深度可能局限于表面較淺區域，但當外界氣溫高、風速大，氣候干燥情況下出現較多，若不采取相應措施，任由裂縫發展，則有可能貫穿。但經試驗，即使貫穿，對混凝土結構物承載也無影響。塑性收縮縫多發生于地板、樓板等的裸露面上，板面越薄越容易出現，當氣溫較高特別是又較為干燥且強風吹時，混凝土表面極易蒸發脫水（下邊的泌水來不及上浮補充）。于是會使混凝土由表面向內部形成濕度梯度（內外濕度不一致，呈階梯狀分布）。過高的濕度梯度造成混凝土表面劇烈收縮，此時，混凝土基本上無抗拉能力，導致混凝土表面首先開裂，形成塑性裂縫。在未進行有效的養護情況下，塑性裂縫會隨著失水逐步向混凝土內部延伸，直到整個截面貫穿。混凝土凝結硬化過程中，由于自重原因會導致比重大的組分下沉，比重較小的水分上升，即產生泌水。泌水的結果會使混凝土結構更加致密，同時會降低混凝土在高度方向的尺寸（沉縮）。在梁與板的變接處，梁與柱的交接處，板與墻交接處等部位，因其在高度方向的尺寸不同，各自發生的沉縮量不同，就會導致高度大的部位沉縮大，厚度小的部位沉縮小，在交接處會發生裂縫。5.混凝土在澆筑成型后，混凝土中比重大的成分下沉，當受到鋼筋、拉桿、預埋件等約束，遂發生沉降裂縫，梁板上面的混凝土，由于沉降開裂，裂縫沿著鋼筋的正上方，而柱、墻側面的混凝土，裂縫沿著水平鋼筋的方向裂縫是從混凝土表面到達鋼筋的上表面。6.水分蒸發速率是一個表征單位時間單位面積沙鍋內所蒸發水分的數量，其物理意義很明確，就是說在單位時間單位面積內，若水分蒸發的數量超過某個值，蒸發速率超過了泌水到達表面的速率時，混凝土極有可能會出現表面裂縫。1.0kg/m3/h是蒸發速率臨界值（ACI305R-96）是指在水蒸發速率超過此值時，混凝土產生表面裂縫，為防止出現塑性裂縫，就需要采取其他措施在混凝土表面補充水分，降低蒸發速率。塑性混凝土水分蒸發量計算見圖表1，風力等級與風速對照表風級和符號名稱風速（米）*陸地物象海面波浪浪高（米）0無風0.0-0.2煙直上平靜0.01軟風0.3-1.5煙示風向微波無飛沫0.12輕風1.6-3.3感覺有風小波峰未破碎0.23微風3.4-5.4旌旗展開小波峰頂破裂0.64和風5.5-7.9吹起塵土小浪白沫波峰1.05勁風8.0-10.7小樹搖擺中浪折沫峰群2.06強風10.8-13.8電線有聲大浪到個飛沫3.07疾風13.9-17.1步行困難破峰白沫成條4.08大風17.2-20.7折毀樹枝浪長高有浪花5.59烈風20.8-24.4小損房屋浪峰倒卷7.010狂風24.5-28.4拔起樹木海浪翻滾咆哮9.011暴風28.5-32.6損毀普遍波峰全呈飛沫11.512颶風32.7-摧毀巨大海浪滔天14.0施工單位應根據地區氣象部門的觀測數據，（施工單位應自備簡易溫濕度測定儀），在混凝土施工當天的外界最高溫度，最低相對濕度，最大風速，從附表中查出水分蒸發量，如果超過0.6kg/m3/h時，可以推定混凝土產生塑性開裂的可能性很大，必須采取措施進行預防。應注意，當水分蒸發量超過上述值時，只要混凝土澆筑到模板內，不管在什么時間，都有可能出現開裂，應防止有人認為的“開裂應在混凝土硬化后才出現”的觀點，隨時根據天氣情況采取技術措施。對表中溫度、濕度的數值，宜按當時具體情況予以實際測量，風速可采用附表的《風力等級與風速對照表》進行判斷，同時，應注意具體施工位置是否在山上、風口或高層，這些位置的風速與地面風速有較大差距，而預報風速一般是指地面風速。應以判斷出的現象進行查表確定風速。蒸發后的水汽在沒有風的情況下，會在混凝土表面形成濕度較大的保護層，一定程度地降低開裂，但在有風的情況下，此保護層被迅速吹走，使混凝土表面直接裸露在高溫和干燥空氣中，導致失水加劇。水的蒸發量與大氣溫度成正比，與相對濕度成反比，并受當時的風速和氣壓日照情況等因素影響，在酷暑期所澆筑混凝土構件表面的水分蒸發量，比常溫要增加多倍，如以水的飽和蒸汽壓力為例，在10℃時為9.21、20℃為17.53、40℃時為55.32（mm汞柱），即溫度每升高10℃時水的飽和蒸汽壓力增加近一倍。再從與蒸發量相關的粘度值來看，10℃時為13.10，20℃時為10.21，30℃時為8.00，40℃時為6.54（mη），即溫度每升高10℃，水的粘度值降低20-30%。這兩類數值都表示，氣溫越高，越促進水分從混凝土表面蒸發，所以在高溫季節更應注意水蒸發造成的塑性裂縫。比較而言，相對濕度在混凝土塑性收縮的影響更大，有資料顯示，氣溫和混凝土溫度為32℃，相對濕度為10%，風速為11m/s(約為六級風)時，水分蒸發速率是氣溫和混凝土表面溫度為21℃，相對濕度為70%時的50倍，極易產生塑性裂縫。7.由于模板支撐安放不當，特別是在地基上支撐模板，很容易引起支柱下沉，使模板鼓脹，不僅使混凝土結構精度不良，也成為混凝土開裂的原因。由于模板支撐底部承載能力差，引起支撐下沉，造成梁板交界處上表面開裂，這種裂縫一般是在模板硬化初期時就發生，因此，在支模時，必須注意支柱下面的地層是否堅固，有足夠的承載力。由于模板支撐系統松弛，混凝土引起模板脹鼓，從而引起混凝土開裂。如果混凝土坍落度較大，振搗時過振，在混凝土表面會有一個富漿層，若在抹面時不進行處理，則會出現淺表龜裂。四、控制裂縫需采取的技術措施當外界溫度高且風力很大時，混凝土在澆筑過程中或者剛澆筑完以后，水分從混凝土表面而迅速蒸發，在風力的作用下，水分被風從混凝土表面吹走，如果進一步發展，混凝土會變成表面干燥狀態，產生開裂，因此，希望盡可能避免在夏季日光直射的白天澆筑混凝土（在夏季高溫，陽光直射的情況下，混凝土有時還會在表面形成一層硬皮，此時，在表層下的混凝土內部仍然是塑性，因作業上人，混凝土導致混凝土表面留下不可消除的腳印等，腳印的周圍會因沉陷導致開裂）。在不可能中斷澆筑的情況下，在澆筑一層以上的混凝土時，利用外部腳手架鋪上氈布，即可以防風和防止一段時間日曬。在樓板可再裝修的上表面，澆筑完混凝土后，鋪上保濕的土工布麻袋、草簾、柵網等，盡量防止水分蒸發。圖-82、沉降裂縫一般沿著水平鋼筋上表面發生，如沿著板和梁的上部分水平鋼筋的上表面，或者沿著梁板交界處產生。沿著水平鋼筋的開裂，裂縫深度多達到鋼筋表面，會使粘結力降低，日后，還會發生銹蝕，這種沉降裂縫發生于泌水過程中，在夏季是澆筑成型后0.5-1.5h，春秋季為1-2h，冬季為3-6h，根據不同的施工時期和當時環境中溫度、濕度、風速等條件，仔細觀察混凝土表面，如出現裂縫時及時進行二次振搗處理。如果二次振搗時間過早，振實后還繼續下沉，裂縫仍會出現，沒起到相應作用。如果二次振搗太遲，由于混凝土硬化，振搗困難，也起不到消除沉降裂縫的作用。二次振搗的時間應根據泌水量減少情況來判定，當混凝土表面所泌水分基本結束，表面水光亮基本消除時，即可安排二次振搗，此時用手按混凝土表面，應有痕跡。控制上荷載時間《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）的7.4.1條規定，“混凝土強度達到1.2Mpa之前，不可在其上踩踏和安裝模板、支架”預拌混凝土都采用了緩凝技術，一般初凝時間控制在6-8h，大體積混凝土在10-12h，有特殊要求的甚至可能達到16h以上，混凝土的初凝與終凝之間的間隔時間較短，約在1-2h左右，終凝后的混凝土強度開始增長，達到1.2Mpa需要一定的時間，這個時間因混凝土強度等級和環境條件（主要是氣溫）的差異而有所不同，為穩妥起見，日平均氣溫在25℃以上時在12-16h，低于25℃時，一般應按澆筑后24h后方可上人。在終凝后上人作業（澆筑完畢剛踩不出腳印），或往工作面上吊運材料，人員和材料的重量通過本身還需要模板支撐的混凝土傳到模板上，不但攪動了澆筑的混凝土，而模板和模板支撐特別是板的模板支撐在集中的、不均勻的、過大的施工荷載作用下，混凝土會因剛度不足而發生撓曲，特別是吊運材料時產生集中的沖擊荷載，更會使剛度不足的模板產生振動，即使輕微的振動也會對初凝前后的混凝土產生嚴重的影響，引起肉眼可見的裂縫，也必然會引起肉眼不可見的細小裂縫，使結構受到損傷。同時，施工驗收規范（GB50204-2002）在4.2.1條規定：“安裝現澆結構的上層模板及其支架時，下層樓板應具有承受上層荷載的承載能力或加設支架，上、下層支架的立柱應對準，并鋪設墊板。第4.3.5條規定“模板拆除時，不應對樓層形成沖擊荷載，拆除時模板和支架宜分散堆放并及時清運。”如果不按上述條文操作，會導致如圖-10所示裂縫，這種裂縫具有板底裂縫較寬，由一點向外發散，貫通時板面裂縫較細小或未貫通但在板面上澆水時，板底發現濕痕或水滴的特征，這種因不當的施工荷載引起的裂縫在結構進入使用階段時，可能會進一步發展，輕則造成明顯的功能缺陷，嚴重時會降低結構的承載能力而影響結構的使用安全和耐久性，需嚴加防范。梁板結構澆筑時的二次振搗和保濕養護：梁板結構表面積大，水分容易蒸發，水化容易散失，溫升不高，因此，水分散失和二次振搗壓實抹平不足是導致梁板結構早期裂縫的重要因素，隨著混凝土齡期的增長和環境的變化，會加劇早期裂縫的擴展，有可能成為有害的貫穿裂縫。試驗充分說明，水分蒸發對裂縫發生和擴展的影響，也說明了保濕養護，二次振搗和壓抹對裂縫控制的有效作用。試驗用混凝土按初凝8h配制，初始坍落度/擴展度=245/650mm，無離折、泌水、板結情況，和易性良好、成型后用塑料膜嚴密覆蓋的試件，入模4h還具有塑性且未見任何肉眼可見裂縫。暴露試件入模1.5h開始出現塑性收縮裂縫，在混凝土入模2h時，對該試件左半邊進行拍實，壓抹使裂縫閉合，右半邊未壓抹的部分裂縫繼續發展增多，變長、變寬（≈1.5mm），壓抹過的半邊上隨后又出現了細裂縫。中間的溫度濕度計顯示：從混凝土入模起4h試驗期間，溫度32-39℃，濕度40-60%，一周后檢查，二次壓抹的半塊板上最大裂縫寬度0.3mm，總長220mm，未二次抹壓的半邊最大寬度1.5mm，總長1850mm，塑料薄膜覆蓋的板無裂縫出現。加強抹面工作：抹面可以有效的降低混凝土表面的裂縫，在混凝土表面泌水結束，混凝土即將開始初凝時，對混凝土表面及時進行搓毛和抹壓，可有效防止濕度梯度的形成，彌合已形成的裂縫，降低終凝后的混凝土表面裂縫。終抹的時機：開始初凝前，混凝土泌水結束，指按有淺痕。抹面后注意表面有無小裂縫，在終凝前再次搓壓抹平可消除。預拌混凝土在澆灌入模后，可終抹的時機較短，往往是大面積的混凝土表面需抹面。這就需安排足夠的人員對混凝土進行及時抹面，防止因抹壓不及時造成局部無法及時抹面，使混凝土表面形成較多裂縫。6、養護：養護是混凝土強度正常增長及防止混凝土產生裂縫最有效的措施，必須充分重視，并制定養護方案，派專人負責養護工作。混凝土澆筑完畢后，應及時對混凝土構造物保持足夠的溫度和濕度，從而保障混凝土后期各種預期性能的形成和增長。當構筑物周圍自然條件不能滿足養護要求的溫度和濕度時，就要人為創造相應的溫度和濕度條件，即創造合理溫度和合理濕度，盡量避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動以及外力的擾動，保證混凝土各項指標的正常發展。混凝土各項指標正常發展需要有合理的濕度。合理濕度是指澆筑過程中，會保留一定的水分供養護之用，但由于構筑物周圍環境干燥，混凝土包含的用于水化以外的水分會被蒸發逸出，從而導致混凝土養護所需的水分不足，并引起混凝土后期性能發展減緩甚至中斷。因此對構筑物外部補充加水是十分必要的。混凝土各項指標正常發展需要有合理的溫度。合理溫度是指水泥的水化速度隨溫度上升而加快，在<10℃條件下，水化速度慢，在0℃及負溫條件下，水化速度幾乎停止而沒有進展。就后期強度而言，在較低溫度下養護比較高溫度養護更為有利。混凝土早期水化時的溫度取決于環境溫度，太陽照射溫度，水泥水化釋放的熱量以及砂石材料等原有的溫度。蒸發減少和在混凝土構筑面上灑水會明顯降低溫度，也會有利于后期強度的增長。在養護過程，特別是對大體積混凝土而言，保持較低的合理溫度是適宜的，即不宜溫度過高。養護的原則是保持澆注后的混凝土的合理的水分和溫度。為了使混凝土能夠正常的水化、硬化，在混凝土成型后一定時間里進行養護，使周圍環境有一定的溫度濕度，以保證混凝土的強度、耐久性。自然養護是目前現澆混凝土工程中常用的養護方式，是指在自然條件允許情況下，不采用過多的措施就能維持一定的潮濕環境進行混凝土的養護。但自然養護在外界環境發生變化時，易出現裂縫，并對早期裂縫的控制效果極差，在易發生早期裂縫的季節，不得用自然養護代替正常養護。常用的養護方法除自然養護外，有在混凝土構筑物表面蓄水、噴霧、灑水，噴水蒸汽或用水飽和的覆蓋層麻布、棉毛毯、砂土、木屑、稻草浸水覆蓋，或在混凝土構筑物表面敷蓋紙、塑料膜或隔水涂料防止水分的蒸發。蓄水是養護水平表面的一種周到的方法，包括用泥土或砂來維護表面有一層水分，當水分充足并且排水不成問題時，借助噴霧（用軟管）也是保持混凝土濕潤的好方法。這種方法在垂直和水平表面都能使用。理想的噴霧應當是連續的，但是如果它是間斷的，就應仔細查看兩次噴霧間隙混凝土是否過分干燥。噴霧壓力不應太大，否則混凝土表面會被沖刷。利用覆蓋是另一種水養方法，它不僅可以保有大量水分，還可以防止水分蒸發。麻袋和其他吸水材料在覆蓋保濕中被廣泛應用，并且其對水平或垂直而都適用。有時，潮濕的泥土、砂、草袋、草柵、鋸屑在水平表面也可以作為良好的措施，在冬季，這些材料在澆筑后的混凝土表面進行覆蓋，還可以起到保溫層的作用。但表面覆蓋后的保濕層需要定期灑水。因為它們易于干燥，而且在初次鋪在混凝土表面時要預先濕潤，防止其吸收混凝土表面水分導致混凝土缺水。塑料薄膜也是一種良好的保溫、保濕材料，在不要求表面光潔的情況下，澆筑后立即在表面覆蓋塑料薄膜，既起到防止水分蒸發的作用，又能起到混凝土保濕的作用。同時，不同顏色的薄膜也對混凝土保溫和防止發陽光照射有較好的作用：白色的用在夏季高溫季節可以反射陽光的熱量，防止混凝土升溫過高，而黑色的則可以在冬季較弱的陽光照射下