水泥制品在生产过程中常见的开裂问题有哪些成因？如何有效预防？
发布时间:2025-05-15
水泥制品开裂是影响质量的关键问题，成因复杂，需从原材料、工艺、养护等多维度分析并采取针对性预防措施。
一、主要成因分析
- 原材料因素
水泥水化热过高：使用高标号水泥或水化热大的水泥（如硅酸盐水泥），早期水化反应剧烈，内部温差可达 30-50℃，导致混凝土内外收缩不均开裂（如大体积水泥管、预制板）。
骨料级配不良：细骨料过多（如砂率＞45%）或粗骨料粒径过大（如＞40mm），导致混凝土收缩率增大。例如，骨料中含泥量＞3% 时，收缩值增加 20%-30%，易引发表面龟裂。
拌合水杂质：水中含酸、盐等杂质（如 Cl⁻＞300mg/L），腐蚀钢筋并产生膨胀应力，导致沿钢筋方向开裂（如钢筋混凝土构件）。
- 生产工艺因素
搅拌与振捣不当：搅拌不均匀导致水泥浆分布不均，局部收缩集中；振捣不足（如预制桩振捣时间＜30 秒 / 点）形成蜂窝麻面，或过度振捣（＞2 分钟 / 点）导致骨料下沉，表面浮浆过厚，硬化后收缩开裂。
脱模与拆模过早：混凝土强度未达设计要求（如低于 75% 抗压强度）时脱模，构件自重导致挠曲开裂。例如，预制楼板若在强度＜15MPa 时拆模，跨中易出现竖向裂缝。
钢筋保护层不足：保护层厚度＜20mm（如国标要求梁柱保护层 25-30mm），钢筋锈蚀膨胀力直接作用于混凝土表面，形成沿筋裂缝。
- 养护条件因素
早期缺水干燥：浇筑后未及时覆盖保湿（如夏季高温环境中超过 12 小时未养护），表面水分蒸发速率＞1kg/(m²・h)，导致塑性收缩开裂（裂缝宽度 0.1-0.5mm，呈龟裂状）。
温差骤变：蒸汽养护时升 / 降温速率＞25℃/h（如冬季从 20℃骤升至 80℃），混凝土内外热胀冷缩不一致，产生温度应力裂缝（多为贯穿性裂缝）。
养护时间不足：硅酸盐水泥制品养护期＜7 天，矿渣水泥＜14 天，胶凝材料水化不充分，后期收缩持续发生（如养护 5 天的混凝土比养护 14 天的收缩值高 40%）。
- 环境与荷载因素
长期温湿度变化：处于干湿循环环境（如地下管道）或冻融循环（-15℃～5℃反复冻融），混凝土膨胀 - 收缩疲劳累积，引发裂缝扩展（冻融 50 次后裂缝宽度可能增加 0.2mm）。
超载或不均匀沉降：预制构件堆放时支点不当（如楼板支点偏离设计位置＞200mm），或安装后基础沉降差＞3mm/m，导致应力集中开裂（如吊车梁端部斜裂缝）。
二、有效预防措施
- 原材料优化
水泥选择：大体积构件选用低热水泥（如矿渣硅酸盐水泥，水化热降低 20%-30%），或掺加 30%-50% 粉煤灰 / 矿粉，降低水泥用量（每减少 10kg 水泥，水化热降低约 12kJ/kg）。
骨料控制：采用连续级配骨料（如 5-25mm 碎石），砂率控制在 35%-40%，含泥量＜2%；冬季施工时骨料预热至 5-10℃，减少温差。
用水管理：使用清洁淡水，Cl⁻含量＜200mg/L，必要时添加阻锈剂（如亚硝酸钙，掺量 0.5%-1.0%）。
- 生产工艺改进
搅拌与振捣：强制式搅拌机搅拌时间≥90 秒，确保骨料裹浆均匀；振捣采用 “快插慢拔” 法，每点振捣时间 20-30 秒，至表面泛浆无气泡为止（如预制管桩采用内振工艺，振捣频率 3000-5000 次 / 分钟）。
脱模与拆模控制：根据同条件养护试块强度决定脱模时间，如 C30 混凝土需≥20MPa（夏季约 48 小时，冬季约 72 小时）；拆模时先松固定螺栓，缓慢脱模避免冲击。
钢筋保护层控制：采用塑料垫块或钢筋定位卡，确保保护层厚度偏差≤±5mm（如梁柱主筋保护层 25mm 时，垫块间距≤600mm）。
