基于混凝土工程裂缝产生的原因及控制

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XUE19880204
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  摘要:随着我国基础建设的迅速发展,在建筑工程中,混凝土施工普遍会遇到裂缝控制问题,文章是作者结合多年的工作经验,就混凝土结构裂缝产生原因及控制措施进行了简要的阐述和分析。以保证工程质量。
  关键词:混凝土结构裂缝
  0前言
  混凝土裂缝问题在建筑施工中有着重要的地位。处理不当将引起混凝土保护层剥落及钢筋锈蚀。使钢筋混凝土强度和刚度削弱降低,影响结构的耐久性甚至会影响结构的正常使用。产生混凝土裂缝的原因有很多种。大致可分为两类:一是由荷载引起的裂缝;二是由非荷载引起的裂缝,包括内部应力(温度变化、体积收缩、不均匀沉降等)引起的裂缝和由施工操作(制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)不当引起的裂缝。
  混凝土因其价格低廉,取材广泛,可塑性好而成为今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。但由于混凝土抗拉强度低,容易开裂,混凝土裂缝普遍存在于混凝土结构中。虽然大多数细小裂缝对混凝土结构的承载力及使用性能没有太大影响,但如裂缝不断扩展,使裂缝增大,引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀,则严重降低混凝土结构承载力,甚至结构塌坍。混凝土裂缝产生的原因很复杂,本文对混凝土结构的裂缝产生原因从材料、施工、设计方面做出了初步的分析。
  材料原因
  混凝土是由水泥、掺合料、外加剂与水配制的胶结材浆体将分散的砂、石经搅拌粘结在一起的工程材料,硬结的混凝土含固相、液相、气相,是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。而胶结材料有凝结过程中,会产生收缩。而这种收缩受到约束时,就会产生裂缝。水泥在水化过程中,还会产生热量,从而使混凝土内部温度升高,当内外温差达到一定程度时,也会产生裂缝。
  1 非荷载引起的裂缝
  1.1温度变化引起的裂缝
  当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。为了防止裂缝,减轻温度应力的影响可以从温度的控制和改善约束条件两个方面着手,控制温度的措施有:
  (1)选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土。(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。(3)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构。在寒冷季节采取保温措施;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。(4)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,夏季避免暴晒,冬季采取保温覆盖,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
  1.2体积收缩引起的裂缝收缩裂缝分为干缩裂缝和塑性收缩裂缝。
  干缩裂缝多发生于混凝土终凝前后,产生这种裂缝的原因主要是混凝土在硬化过程中,由于环境气候条件的影响,混凝土表面的水分蒸发,水泥石中的凝胶体逐渐干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。塑性收缩裂缝多发生于新浇混凝土的板面、地面或具有较大面积的构件表面。裂缝的形状不规则、长短不一、互不连贯。产生这类裂缝的原因主要是混凝土多为室外露天浇筑。控制裂缝的措施收缩裂缝的控制主要在于控制湿度的变化,使结构、构件具有相对稳定的湿度。具体措施有:
  (1)适当选择配合比,掺外加剂控制水灰比、在混凝土中搀加粉煤灰,利用后期强度以降低水泥用量和温升,严格控制砂、石的含泥量,避免使用粉砂,以提高混凝土抗拉强度。
  (2)加强混凝土的早期养护,混凝土浇筑之后,采用塑料薄膜和草袋覆盖以确保混凝土内外温差小于25℃,并洒水湿润养护。在气温高、湿度低、风速大的天气及早覆盖、喷水雾养护,并适当延长养护时间。
  (3)加强混凝土表面的抹压、但应注意避免过分抹压。
  (4)采用密封保水法,如在混凝土表面喷水养护或覆盖塑料薄膜,使水分不易蒸发或采用其他方法减少空气流动,延缓表面水分蒸发的办法。
  (5)构件长期露天堆放时,应继续适当洒水或覆盖养护以便有较长的保温养护时间,特别是薄壁构件,应置于阴凉地方覆盖堆放。
  1.3施工操作不当引起的裂缝
  具体来说,较为普遍存在的因素包括:(1)现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会导致裂缝的产生;(2)高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大;(3)现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝;(4)拆模过早或现场模板拆除不当引起拆模裂缝。控制裂缝的措施:
  (1)加强施工中钢筋、模板、混凝土配料、振捣的质量控制检查,确保结构构件钢筋位置,安装支撑系統、支撑位置正确,混凝土强度达到要求。
  (2)浇注混凝土时,考虑天气因素。
  (3)保证混凝土在早期尽可能少的产生收缩,可以通过控制好构件的湿润养护来实现。对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护,养护时间为1 4~2 8小时,为了确保混凝土的降温和保温工作宜在表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护。以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
  (4)正确掌握拆模时间,避免过早拆模。
  (5)严格控制施工临时堆载,构件堆放、运输、吊装时保持支承和吊点位置正确稳定,避免振动碰撞。
  2 混凝土裂缝常见补救措施
  随着施工经验的发展,现在混凝土裂缝修补的方法有很多如:表面处理法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等。其中灌浆嵌缝封堵法又可分为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法三种。
  2.1表面处理法
  包括表面涂抹和表面补贴法。表面涂抹适用范围是桨材难以灌人的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。
  2.2灌浆嵌缝封堵法
  此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。它的三种方法可以单独使用,也可以同时使用。例如桥梁裂的修补可先注浆,在涂膜封闭;而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜;为了防止钢筋锈蚀,混凝土受到有害离子的腐蚀,则可以采用涂膜防水处理。
  2.3结构加固法
  因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻心取样试验;压水试验;压气试验等。
  3 建筑构件裂缝的控制
  3.1梁的裂缝控制
  粱易产生裂缝的部位有:粱受拉区裂缝,梁在支座附近的斜裂缝,粱受压区裂缝。在确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、灌浆嵌缝封堵法等简易的处理方法。如果粱的裂缝情况影响了梁的承载能力,就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固的目的,可采用的方法有:
  (1)钢箍加固法;
  (2)粘贴加固法;
  (3)梁的三面或四面加做围套法;
  (4)粱的单面加大截面法。
  3.2 现浇混凝土板的裂缝控制
  现浇混凝土板裂缝主要表现为龟裂,纵向、横向裂缝以及斜向裂缝等问题,其中有设计、原材料的原因,也有施工方面的原因。
  裂缝控制措施有:
  (1)提高原材料的质量。
  (2)严格控制混凝土拌制。
  (3)提高混凝土运输、浇筑要求。
  (4)加强混凝土施工的过程控制。
  (5)加强对混凝土的养护及成品保护。
  混凝土裂缝的原因是多方面的.也是极为复杂的,应从材料选择、施工工艺、结构设计等多方面采取措施予以防范,一旦出现裂缝,要正确对待。结合实际情况采取合适的解决办法及时进行修补,不要让其继续发展。
  结束语
  裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
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