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      淺談混凝土裂縫的產生、預防及解決方法

      發布時間:2015-10-27 10:47:44    已經瀏覽:

             混凝土結構在建設和使用過程中出現不同程度、不同形式的裂縫,是相當普遍的現象。鋼筋混凝土結構受力機制和大量實踐經驗都說明:混凝土結構的裂縫是不可避免的,裂縫是一種人們可以接受的材料特征[1]。但過寬的裂縫在外觀上給人們以不安全感;在質量上,不符合耐久性要求,且結構的破壞和倒塌是從裂縫的擴展開始。因此,《鋼筋混凝土結構設計規范》(GB50010-2002)[2]規定了鋼筋混凝土結構的最大裂縫寬度限值。

             本文歸納相關規范,結合實踐經驗,就裂縫產生的原因、裂縫檢測及處理進行闡述?;炷亮芽p是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化、降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此要對混凝土裂縫進行認真研究,區別對待。目前民用市場客戶投訴的混凝土早期裂縫大多是由于初凝前后干燥失水引起收縮應變和水化熱產生的熱應變,通?;炷翍?/3來自溫度變化,1/3來自干縮和濕脹[3]。為此要有針對性的進行分析處理,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展,保證建筑物和構件的安全。
       
             裂縫的產生及預防措施
       
             一 塑性收縮裂縫
       
             塑性收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中在結構件表面出現,形狀很不規則多呈中間寬,兩端細且長短不一,互不連貫狀態,一般長20-30cm,較長的裂縫可達2-3m,寬1-5mm,類似干燥的泥漿面。大多在干熱或大風天氣,混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,本身溫度長時間過高,而氣候很干燥的情況下出現。
       
             主要原因分析:
       
             1.混凝土澆筑后,受高溫或較大風力的影響,表面沒有及時覆蓋,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土早期強度低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂;
       
             2.水泥用量過多,或使用過量的粉砂;
       
             3.混凝土水灰比過大,模板,墊層過于干燥,吸收水分太大等;
       
             4.拌和水中雜質如鹽份,腐蝕酸可加強早期開裂趨勢。
       
             主要預防措施:
       
             1.配制混凝土時,應嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇級配良好的砂,減小空隙率和砂率,同時要搗固密實,以減少收縮量,提高混凝土抗裂度;
       
             2.配制混凝土前,將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土澆筑后,對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋,認真養護,防止強風吹襲和烈日曝曬;
       
             3.在氣溫高,溫度低或風速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應及早進行噴水養護,使其保持濕潤,大面積混凝土宜澆完一段,養護一段。在炎熱季節,要加強表面的抹壓和養護工作;
       
             4.混凝土養護可采用養護劑,或覆蓋濕草袋,塑料布等方法,當表面發現微細裂縫時,應及時抹壓,再覆蓋養護;
       
             5.使用符合要求的拌和水,盡可能使用潔凈的河砂;
       
             6.出現裂縫后,如混凝土仍保持塑性,可采取及時壓抹一遍或重新振搗的辦法來消除,再加強覆蓋養護。如混凝土硬化,可向裂縫內裝入干水泥粉,或在表面抹薄層水泥砂漿進行處理。對于預制構件,也可在裂縫表面涂環氧膠泥或粘貼環氧玻璃布進行封閉處理,以防鋼筋銹蝕。
       
             二 干縮裂縫
       
             干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右,主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形的結果。裂縫為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.05-0.2mm之間,其走向縱橫交錯,沒有規律。較薄的梁、板類構件,多沿短向分布,整體性結構多發生在結構變截面處。平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣,大體積混凝土在平面部位較為多見,較薄的梁板中多沿其短向分布。
       
             主要原因分析:
       
             1.混凝土成型后,養護不當,受到風吹日曬,表面水分散失快,體積收縮大,而內部濕度變化很小,收縮也小,因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束,出現拉應力,引起混凝土表面開裂,相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產生;
       
             2.混凝土水灰比過大,早期養護尤其是冬季養護不符合規范;
       
             3.混凝土經過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層;
       
             4.混凝土構件長期露天堆放,表面濕度經常發生劇烈變化,平臥長型構件水分蒸發,產生的體積收縮受到地基或墊層的約束,而出現干縮裂縫。
       
             主要預防措施:
       
             1.混凝土水泥用量,水灰比和砂率不能過大,有條件的摻加合適的減水劑。嚴格控制砂石含泥量,避免使用過量粉砂;
       
             2.混凝土應振搗密實,并注意對板面進行抹壓,可在混凝土初凝后,終凝前進行二次抹壓,以提高混凝土抗拉強度,減少收縮量,并在混凝土結構中設置合適的收縮縫;
       
             3.加強混凝土早期養護,并適當延長養護時間。長期露天堆放的預制構件,可覆蓋草簾,草袋,避免曝曬,并定期適當灑水,保持濕潤,冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間。
       
             三 溫度裂縫
       
             溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。溫度裂縫的走向通常無規律,大面積結構裂縫??v橫交錯,梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊,深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。溫度裂縫通常寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄,高溫膨脹引起的一般中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。
       
             主要原因分析:
       
             1.表面溫度裂縫,多由于溫差較大引起的?;炷两Y構構件,特別是大體積混凝土基礎澆筑后,在硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差較大。較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(當混凝土本身溫差達到25℃-26℃時,混凝土內便會產生大致在10MPa左右的拉應力),從而產生較大的降溫收縮,而此時混凝土早期抗拉強度較低,當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫。由于這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱,故通常在混凝土表面較淺的范圍內產生;
       
             2.深進的和貫穿的溫度裂縫多由于結構降溫差較大,受到外界的約束而引起的,當大體積混凝土基礎,墻體澆筑在堅硬地基或厚大的老混凝土墊層上時,沒有采取隔離層等放松約束的措施,如果混凝土澆筑時溫度很高,加上水泥水化熱的溫升很大,使混凝土的溫度很高,當混凝土降溫收縮,全部或部分地受到地基、混凝土墊層或其它外部結構的約束,將會在混凝土內部出現很大的拉應力,產生降溫收縮裂縫。這類裂縫較深,有時是貫穿性的,將破壞結構的整體性。
       
             主要預防措施:
       
             1.合理選取原材料和配合比,采用級配良好的石子,砂石含泥量控制在較低范圍內,配合比設計優化,減少水泥用量,降低水灰比;
       
             2.分層澆筑振搗密實或摻加抗裂防滲劑,以提高混凝土抗拉強度,加強混凝土的養護和保溫,預留溫度收縮縫;
       
             3.混凝土澆筑后裸露的表面及時噴水養護,夏季應適當延長養護時間,以提高抗裂能為,冬期應適當延長保溫和脫模時間,使緩慢降溫,以防溫度驟變溫差過大引起裂縫,同時避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;也可設計冷卻通道對大體積混凝土內部進行降溫維護,降低溫度裂縫產生的風險;
       
             4.水泥應降低早期水化速率及水化熱,具體為降低C3A、堿含量,控制水泥細度及顆粒級配,合理摻加混合材,降低出廠水泥溫度,控制水泥穩定性,以減少水泥用量,降低水化熱;
       
             5.溫度裂縫對鋼筋銹蝕、碳化、抗凍融、抗疲勞等方面有影響,故應采取措施治理。對表面裂縫,可采用涂兩遍環氧膠或貼環氧玻璃布,以及抹、噴水泥砂漿等方法進行表面封閉處理,對有整體性防水、防滲要求的結構,應根據裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學漿液方法進行裂縫修補,或者灌漿與表面封閉同時采用。
       
             四 沉降裂縫
       
             此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發展,較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小,地基變形穩定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩定。
       
             主要原因分析:
       
             1.結構地基土質不勻、松軟,回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致;
       
             2.模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫;
       
             3.澆筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流動產生裂紋。
       
             主要預防措施:
       
             1.對松軟土、填土地基,在其上部結構施工前應進行必要的夯實和加固;
       
             2.保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻;
       
             3.防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡,模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序,在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。
       
             2.5化學反應引起的裂縫
       
             堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的由于化學反應而引起的裂縫。堿骨料反應裂縫一般出現在混凝土結構使用期間,一旦出現很難彌補,而鋼筋銹蝕引起的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。
       
             主要原因分析:
       
             1.混凝土拌和后會產生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大,造成混凝土酥松,膨脹開裂,產生堿骨料反應裂縫;
       
             2.由于混凝土澆筑,振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕。特別是氯離子銹蝕引起的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,鋼筋銹蝕引起裂縫。
       
             主要的預防措施:
       
             1.把好原料關,選用堿活性小的砂石骨料,低堿水泥和低堿或無堿的外加劑及合適的摻和料抑制堿骨料反應;
       
             2.規范進行混凝土施工澆注、振搗,在鋼筋表面進行防護,控制水泥及其他原料,拌和水中的氯離子等有害成分含量,防止鋼筋銹蝕。比如使用海砂時一定注意用淡水清洗。
       
             結論
       
             針對已發生的裂縫,比較常用和成熟的施工方法有以下四種:
       
             1.表面處理法
       
             表面處理法是對混凝土構件表面較淺的裂縫用水泥砂漿或環氧樹脂表面涂刷處理。這些表面裂縫一般都很細很淺,裂縫深度尚未達到鋼筋表面,一般用高標號的砂漿進行表面涂抹即可。如果表面裂縫貫通底部,出現漏水的情況,可通過在構件表面貼補防水片等方法來解決。
       
             2.填充密實法
       
             填充密實法是對中等寬度裂縫的處理,將裂縫處鑿成凹槽再填充相應材料修補。當裂縫寬度小于0.3mm時,可采用專用的混凝土封堵材料來填充裂縫。
       
             3.壓力灌漿法
       
             壓力灌漿法又稱注漿法,它不僅修補面層而且能通過壓力將注射用膠注到混凝土的內部裂縫處,對裂縫進行粘結封閉和補強加固,此種方法處理效果好,應用范圍廣。
       
             4.結構補強法
       
             因外部因素造成的較大裂縫,嚴重影響使用,如不及時采取措施,會危及整個建筑物的安全。例如外荷載超出設計的承載力、地震、爆炸、火災等因素引起的裂縫,或由于鋼筋銹蝕造成的構件承載力不足等原因引起的裂縫,通常采取結構補強法。
       
             綜上可以看出混凝土結構裂縫產生原因繁多,但實踐證明采取上述措施能有效預防鋼筋混凝土結構裂縫,能取得較好的社會效益和經濟效益,期望本文能為建筑業同行提供有益的借鑒。
       
       
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