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摘 要:钢筋混凝土有害裂缝的存在,会降低抗渗、抗冻和承载能力,严重影响结构物的耐久性,本文通过分析裂缝产生的各种原因及其影响因素,比较详细地阐述了防治裂缝产生的各种措施,并指出了拆模后发现裂缝的处理方法。
关键词:混凝土;裂缝原因; 防治;修补
随着我国建设事业的飞速发展,混凝土在交通、水利工程和城市建设中被广泛应用。混凝土是一种不密实非均质脆性结构材料,混凝土内部存在着固体、液体和空隙。对于一般钢筋混凝土构件,在使用荷载作用下,截面的拉应力常常是大于混凝土的抗拉强度的,因而在正常使用状态下,构件总是带裂缝工作的。当裂缝宽度小于0.05mm时对使用无多大害处,但裂缝进一步扩展,形成较大裂缝,这对构件影响很大。裂缝的存在,不仅会影响工程质量的整体外观形象,而且会降低抗渗和抗冻能力,并会导致钢筋锈蚀,影响结构物的耐久性,对某些水工结构,由于裂缝会引起漏水,将影响结构物的正常使用功能,裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。因此,研究裂缝产生的原因及其影响因素,能更好地防治裂缝,提高工程质量。为探索解决途径,现将该问题产生的原因及防治措施简述如下:
一、混凝土裂缝产生的原因及影响因素
混凝土产生裂缝的原因极为复杂,主要有荷载作用引起的裂缝和非荷载因素引起的裂缝两大类。
1、荷载作用引起的裂缝。一般钢筋混凝土结构,在使用荷载作用下,截面混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的,因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件裂缝。
2、非荷载因素引起的裂缝。钢筋混凝土结构的构件除了由荷载作用引起裂缝外,很多非荷载因素,例如温度变化、混凝土收缩、基础不均匀沉降、塑性坍塌、冰冻、钢筋锈蚀以及碱-骨料化学反应等都有可能引起裂缝。现主要介绍由温度变、化收缩变形、碱-骨料化学变化引起的裂缝。
(1)温度变化。一是混凝土在浇筑、凝固、硬化过程中,由于水泥的水化将产生并释放大量的水化热,造成混凝土构件内外部温差较大,膨胀不一致,混凝土表面产生拉应力,内部产生压应力,当这种拉应力超过了混凝土抗应力时便产生的裂缝。二是若施工中过早拆模板或冬季施工,构件表面温度不均匀,就会产生温度收缩,这种收缩会受内部混凝土的约束,在混凝土表面就产生很大的拉应力。当这种拉应力发展到一定成度,超过混凝土拉应力时,混凝土表面就形成了裂缝。三是由于施工中人为因素引起的温度变化如新旧混凝土接合面、分层分块不合理、养护不及时等会引起混凝土构件深入贯穿裂缝,这种裂缝危害性极大。
(2)收缩变形。混凝土在空气中结硬时体积要缩小,产生收缩变形,这种变形不同成度地受到边界的约束作用。对于这些受到约束而不能自由伸缩的构件,混凝土的干缩就可能导致裂缝的产生。另外在配筋较高的构件种,即使边界没有约束,由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强,混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力,有可能引起构件产生局部裂缝。
(3)碱一骨料化学反应引起的裂缝。当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥(碱含量超过0.6%钠当量时),或受到含可溶性硫酸盐的水作用时,反应生成物遇水可产生膨胀,但由于各种组成体积变化特性的差异所造成混凝土不均匀应力,会破坏其内部结构,并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结,形成裂缝。另外某些介质与水泥结合会形成一种可溶性较低的化合物,由于这种化合物的体积比生成这些化合物的水泥浆的体积大,而使混凝土产生裂缝。在密实的混凝土种,这类侵蚀破坏大多属于表面性的。
混凝土形成裂缝的原因及影响因素虽然极为复杂,但在实际操作种,只要严格按照设计和施工规范进行操作,有害裂缝还是完全可以避免的。
二、防治措施
1、提高全员质量意识,充分认识裂缝危害。随着建设事业的飞速发展,混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展,这就要求参建的技术管理人员不断加强自身的学习和提高,充分认识裂缝产生的危害,加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解,监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底,对工程中的重要部位、关键工序、施工措施,与施工班组研究讨论,共同努力实现控制质量目标,有效地避免有害裂缝的产生。
2、加强设计质量监控,做好施工方案设计。设计质量是决定工程质量的重要因素,设计过程的质量控制是质量预控的重要环节。监理单位要充分发挥协调作用,汇同建设、施工单位技术人员共熟悉图纸,充分了解建设、设计意图,做好技术交底。混凝土配合比是影响裂缝的重要内部因素,施工前应做好混凝土配合比设计和试配检验,在满足混凝土设计标号的前提下,尽量减少单位用水量、拌制混凝土时掺入一定量的磨细粉煤灰,降低水泥用量以减少水化热量。另外还要对装料顺序、搅拌时间、浇筑点坍落度、入模温度、留茬部位进行规划,对模板进行设计,充分做好施工前的准备工作。
3、加强对进场材料的控制。
建筑材料的质量直接关系到混凝土的质量,对进场的建筑材料一定要把好关。混凝土在浇筑至硬化期间,水泥会放出大量水化热,水化热越大,产生裂缝的可能性就越大,因此应尽量采取措施降低水化热。一是尽量选用水化热较小的水泥品种,必要时可以加入缓凝剂,减缓浇筑速度以利散热,或加入适当的减水剂,改善和易性,减少水泥用量,降低水化热。二是选用良好级配的骨料,严格控制粗细骨料的含泥量,细骨料宜用干净的中砂或中粗砂,最好用中粗砂,粗骨料宜用粒径较大、连续级配好的石子,严禁混入煅烧过的白云石或石灰石。
三、混凝土拆模后裂缝修补
混凝土拆模后若发现裂缝,通常如下处理:①一般性表面细小裂缝,可将裂缝部位清洗干净,干燥后用环氧浆液灌缝或表面涂刷封闭。②裂缝较大时,可将裂缝凿成八字形凹槽、洗净湿润,刷一层水泥浆,用1:2水泥砂浆分层压实抹光后用环氧胶泥嵌补。③对影响结构整体,防水防渗要求的结构裂缝,应根据裂缝宽度、深度情况,采用水泥压力灌浆、化学灌浆的方法修补,或表面封闭与注浆同时使用;明显降低结构刚度,承载力和严重裂缝,应根据情况,采用预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍或结构胶粘贴剂贴钢板加固等方法。
关键词:混凝土;裂缝原因; 防治;修补
随着我国建设事业的飞速发展,混凝土在交通、水利工程和城市建设中被广泛应用。混凝土是一种不密实非均质脆性结构材料,混凝土内部存在着固体、液体和空隙。对于一般钢筋混凝土构件,在使用荷载作用下,截面的拉应力常常是大于混凝土的抗拉强度的,因而在正常使用状态下,构件总是带裂缝工作的。当裂缝宽度小于0.05mm时对使用无多大害处,但裂缝进一步扩展,形成较大裂缝,这对构件影响很大。裂缝的存在,不仅会影响工程质量的整体外观形象,而且会降低抗渗和抗冻能力,并会导致钢筋锈蚀,影响结构物的耐久性,对某些水工结构,由于裂缝会引起漏水,将影响结构物的正常使用功能,裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。因此,研究裂缝产生的原因及其影响因素,能更好地防治裂缝,提高工程质量。为探索解决途径,现将该问题产生的原因及防治措施简述如下:
一、混凝土裂缝产生的原因及影响因素
混凝土产生裂缝的原因极为复杂,主要有荷载作用引起的裂缝和非荷载因素引起的裂缝两大类。
1、荷载作用引起的裂缝。一般钢筋混凝土结构,在使用荷载作用下,截面混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的,因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件裂缝。
2、非荷载因素引起的裂缝。钢筋混凝土结构的构件除了由荷载作用引起裂缝外,很多非荷载因素,例如温度变化、混凝土收缩、基础不均匀沉降、塑性坍塌、冰冻、钢筋锈蚀以及碱-骨料化学反应等都有可能引起裂缝。现主要介绍由温度变、化收缩变形、碱-骨料化学变化引起的裂缝。
(1)温度变化。一是混凝土在浇筑、凝固、硬化过程中,由于水泥的水化将产生并释放大量的水化热,造成混凝土构件内外部温差较大,膨胀不一致,混凝土表面产生拉应力,内部产生压应力,当这种拉应力超过了混凝土抗应力时便产生的裂缝。二是若施工中过早拆模板或冬季施工,构件表面温度不均匀,就会产生温度收缩,这种收缩会受内部混凝土的约束,在混凝土表面就产生很大的拉应力。当这种拉应力发展到一定成度,超过混凝土拉应力时,混凝土表面就形成了裂缝。三是由于施工中人为因素引起的温度变化如新旧混凝土接合面、分层分块不合理、养护不及时等会引起混凝土构件深入贯穿裂缝,这种裂缝危害性极大。
(2)收缩变形。混凝土在空气中结硬时体积要缩小,产生收缩变形,这种变形不同成度地受到边界的约束作用。对于这些受到约束而不能自由伸缩的构件,混凝土的干缩就可能导致裂缝的产生。另外在配筋较高的构件种,即使边界没有约束,由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强,混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力,有可能引起构件产生局部裂缝。
(3)碱一骨料化学反应引起的裂缝。当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥(碱含量超过0.6%钠当量时),或受到含可溶性硫酸盐的水作用时,反应生成物遇水可产生膨胀,但由于各种组成体积变化特性的差异所造成混凝土不均匀应力,会破坏其内部结构,并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结,形成裂缝。另外某些介质与水泥结合会形成一种可溶性较低的化合物,由于这种化合物的体积比生成这些化合物的水泥浆的体积大,而使混凝土产生裂缝。在密实的混凝土种,这类侵蚀破坏大多属于表面性的。
混凝土形成裂缝的原因及影响因素虽然极为复杂,但在实际操作种,只要严格按照设计和施工规范进行操作,有害裂缝还是完全可以避免的。
二、防治措施
1、提高全员质量意识,充分认识裂缝危害。随着建设事业的飞速发展,混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展,这就要求参建的技术管理人员不断加强自身的学习和提高,充分认识裂缝产生的危害,加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解,监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底,对工程中的重要部位、关键工序、施工措施,与施工班组研究讨论,共同努力实现控制质量目标,有效地避免有害裂缝的产生。
2、加强设计质量监控,做好施工方案设计。设计质量是决定工程质量的重要因素,设计过程的质量控制是质量预控的重要环节。监理单位要充分发挥协调作用,汇同建设、施工单位技术人员共熟悉图纸,充分了解建设、设计意图,做好技术交底。混凝土配合比是影响裂缝的重要内部因素,施工前应做好混凝土配合比设计和试配检验,在满足混凝土设计标号的前提下,尽量减少单位用水量、拌制混凝土时掺入一定量的磨细粉煤灰,降低水泥用量以减少水化热量。另外还要对装料顺序、搅拌时间、浇筑点坍落度、入模温度、留茬部位进行规划,对模板进行设计,充分做好施工前的准备工作。
3、加强对进场材料的控制。
建筑材料的质量直接关系到混凝土的质量,对进场的建筑材料一定要把好关。混凝土在浇筑至硬化期间,水泥会放出大量水化热,水化热越大,产生裂缝的可能性就越大,因此应尽量采取措施降低水化热。一是尽量选用水化热较小的水泥品种,必要时可以加入缓凝剂,减缓浇筑速度以利散热,或加入适当的减水剂,改善和易性,减少水泥用量,降低水化热。二是选用良好级配的骨料,严格控制粗细骨料的含泥量,细骨料宜用干净的中砂或中粗砂,最好用中粗砂,粗骨料宜用粒径较大、连续级配好的石子,严禁混入煅烧过的白云石或石灰石。
三、混凝土拆模后裂缝修补
混凝土拆模后若发现裂缝,通常如下处理:①一般性表面细小裂缝,可将裂缝部位清洗干净,干燥后用环氧浆液灌缝或表面涂刷封闭。②裂缝较大时,可将裂缝凿成八字形凹槽、洗净湿润,刷一层水泥浆,用1:2水泥砂浆分层压实抹光后用环氧胶泥嵌补。③对影响结构整体,防水防渗要求的结构裂缝,应根据裂缝宽度、深度情况,采用水泥压力灌浆、化学灌浆的方法修补,或表面封闭与注浆同时使用;明显降低结构刚度,承载力和严重裂缝,应根据情况,采用预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍或结构胶粘贴剂贴钢板加固等方法。