论文部分内容阅读
【摘 要】本文通过混凝土结构裂缝产生的原因、减少或防止混凝土开裂的措施以及混凝土裂缝的处理方法进行简要分析。
【关键词】现浇砼；结构；裂缝原因；控制措施
一、混凝土结构裂缝产生的原因
现代建筑施工中采用的混凝土均已为商品混凝土，商品混凝土是由水泥、骨料、水和外加剂、掺合料组成的材料，俗称商混。商混较原有现场混凝土搅拌质量更易保证，施工更方便，形成的结构构件质量也较原有现场搅拌混凝土要高些。但这些并没有彻底改变混凝土结构容易产生裂缝，要探究混凝土结构裂缝产生的原因，就要从设计、材料、施工和环境管理等方面分析。
1、设计的原因在设计阶段，由于设计存留的隐患造成混凝土结构产生裂缝。比如：设计中对结构构件截面突变或是洞口引起应力集中，若相应的构造措施处理不当，必然引起完工后构件产生裂缝；设计时对构件施加预应力不当；设计时钢筋配置不合理；设计时未充分考虑混凝土构件的收缩变形；设计时采用的混凝土强度等级过高；设计时变形缝、沉降缝或抗震缝设置不当，产生的拉应力超过了结构构件的抗力。
2、材料的原因骨料粒径的影响，商混均采用粒径较小的骨料，水泥用量和拌和水用量多。在混凝土的组成中，粗骨料是制约水泥石收缩的主要成分，因此粒径较小的粗骨料和较少的粗骨料用量对制约混凝土收缩是不利的，易出现裂缝；骨料含泥量的影响，泥降低了骨料与水泥浆之间的粘结，弱化了水泥石的紧密度，骨料的含泥量越高，混凝土的收缩性就越大，也越容易造成开裂；水泥品种的影响，普通硅酸盐水泥收缩比矿渣硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。为了提高施工效率，商品混凝土中的水泥用量往往比普通混凝土要大，而且又因加了外加剂，造成初期的水化速度快，产生的水化热也较多，从而降温时因自身约束引起的温度应力也比普通混凝土要大得多。在大体积混凝土中尤为显著，极易造成积聚于内部的水化热不易散发的情况，形成与表面温差较大的梯度而产生结构的浅表裂缝；坍落度的影响，商混的坍落度普遍较大，造成商混的收缩值较大，易导致商混裂缝的产生；外加剂的影响，在商混搅拌过程中会添加外加剂，大多是兼有减水、泵送、缓凝等综合作用的高效复合外加剂，易产生裂缝。
3、施工方面的原因现场浇筑混凝土时，振捣不当，影响混凝土的密实性和均匀性；混凝土终凝前未仔细收光，商混坍落度大，水泥浆含量高，在终凝前因表面收缩极易出现收缩裂缝，对于掺加了活性掺和料的混凝土就尤为显著。如果在终凝前未仔细收光，则收缩裂缝不会自行闭和，导致混凝土非结构性浅表裂缝的产生；现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝；模板支撑拆除过早和结构受荷载过早；施工天气的影响。
4、运用中的原因地基沉降，地基的不均匀沉降形成开裂；温度改变，混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生改变时，就会发生温度变形，由此发生附加应力，当这种应力超越混凝土的抗拉强度时，就会发生裂缝；湿度改变，混凝土在空气中结硬时，体积会逐步减小，通常谓之干缩。缩短裂缝较遍及，通常是因为维护不良形成。混凝土的缩短值通常为0.2～0.4‰，其开展规律是前期快、后期缓慢；结构受荷，施工中和运用中都也许呈现裂缝。如：拆模过早或方法不妥、构件堆积、运送、吊装时的垫块或吊点位置不妥、施工超载、张拉预应力值过大等等均也许发生裂缝；徐变，混凝土徐变形成开裂或裂缝开展；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的腐蚀，导致裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等导致构筑物的裂缝；野蛮装饰，随意撤除承重墙或凿洞等，导致裂缝。混凝土开裂影响很大。混凝土规划强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
二、减少或防止混凝土开裂的措施
1、各种因素对降低混凝土开裂温度的影响
根据相关的研究可以知道，对降低混凝土开裂温度能够起到影响的因素包括水泥品牌和用量、石子粒径、骨料膨胀系数以及引气剂等，其中对降低混凝土开裂温度影响最为显著的是水泥的品质。选用水泥时，应选择含碱量低、硫酸盐含量高、粉磨细度较小的水泥，这种水泥的抗裂性能较好。
2、裂缝控制的主要措施
混凝土产生裂缝最本质的原因是混凝土中所产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度。混凝土中拉应力的产生主要是因为混凝土在温度变化时所产生的温度应力以及混凝土在變形过程中受到约束的限制而产生的。因此，根据混凝土裂缝产生的原因，对于裂缝的控制可以从温度应力和抗拉强度这两个方面出发。降低温度应力的措施有：选用水化热较低的材料，从而控制混凝土内部的温度，减少内外温差；在施工过程中，采取措施降低混凝土降温的速度，同时减小混凝土浇筑时的温度；在养护过程中，采取措施提高混凝土表面的温度，从而减小混凝土的内外温差。提高混凝土自身抗拉强度的措施有：通过配合比试验设计最佳的配合比，减少水泥的用量，同时在其中掺加减水剂和外掺剂。
3、水泥水化发展对防裂的有利影响
根据近年来对混凝土温度应力的研究可以知道，混凝土中水泥水化所产生的影响不一定都是有害的。大体积混凝土在自然冷却的情况下，混凝土中的热量会发生转移，这就引起了混凝土的内外温差，从而产生温度应力。但是需要特别注意的是，在裂缝还未形成的情况下，混凝土表面温度升高阶段所产生的拉应力在温度下降阶段则会减少该处混凝土的表面张力，或者成为压应力。在工程实际施工中，通过减小混凝土表面的张力可以起到减少裂缝的作用。一般情况下，混凝土的裂缝主要是在混凝浇筑完成后1～2d内形成，因此这个阶段不应进行混凝土的脱模施工。目前在工程中，主要是通过在混凝土外部采取绝热保温的措施，以起到降低混凝土内外温差的作用，但是这种方法忽视了混凝土表层的有力压实。这是因为过多的绝热保温措施反而降低了混凝土表层的有力压缩，而且过度的绝热还降低了混凝土表层温度和环境温度的相互适应，这反而提高了混凝土中产生的拉应力。
因此可以认定，盲目地采取绝热保温措施反而会造成许多不利的影响。因此在进行保温层的设置时应采取分层设置的方式，这样可以在后期合适的时间段内将保温层逐层去除，从而让混凝土表层温度与环境温度之间有一个逐级适应的过程，避免混凝土因表层突然暴露在环境中而产生温度骤降的问题。 三、混凝土裂缝的处理方法
内部修补法是将胶结材料借助压浆泵挤压入开列的裂缝中，通过胶结材料凝结硬化实现补缝的目的，从而使建筑结构保持整体性。此种修补方式适用于对防水防渗有要的裂缝修补，以及对建筑结构的整体性有影响的裂缝修补。一般使用水泥和化学材料作为灌浆胶结材料，材料的实际选择要按照裂缝的要求和施工状况来定。而对于裂缝宽度小于0.5mm，一般采用化学灌浆，而对于裂缝宽度大于0.5mm的裂缝，一般选择水泥灌浆。水泥灌浆对于大体积混凝土结构的修补工艺程序是先钻孔、冲洗，再止浆、堵漏，然后埋管、试水，最后灌浆。钻孔一般孔深要穿过裂缝面0.5m以上，孔间距约为1m～1.5m，而钻孔轴线与裂缝一般呈30°～40°斜角，当根据裂缝的要求需要有两排或多于两排的孔时，钻孔布置就为交错或呈梅花形；当钻孔完毕后要对孔进行冲洗，冲洗的要求是逐孔冲洗按竖向排列自上而下进行；在孔缝冲洗干净后，在裂缝表面使用水泥砂浆或环氧胶泥进行涂抹，实现止浆、堵漏；埋管安装前应在管外壁裹上旧棉絮同时用麻丝缠紧，然后将其旋入钻孔，再用旧棉絮或麻丝将钻孔口管壁周围的孔隙塞紧，再用水泥砂浆或硫硫酸砂浆进行封堵，避免从孔口溢出灌浆或冒浆；试水是用0.098MPa～0.196MPa压力水作渗水试验，采用排气孔排水、灌浆孔压水的方法来检查裂缝和管线通畅状况，再将排气孔关闭，再检验止浆堵漏情况，同时将裂缝面湿润，便于更好的粘结；灌浆时所使用的水泥一般为425号以上的普通水泥，灌浆压力应控制在0.294MPa～0.491MPa，压将完成后浆孔内应被灰浆充满并填入湿净砂，再用工具按压浆顺序依次捣实，在捣实的堵漏，继续压浆。化学灌浆化学灌浆的特点是，粘结强度高，弹性恢复力强，同时能更好的控制凝结时间，使建筑物的整体性结构效果更好。应用广泛，适用于各种情况下裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料的选用，应根据裂缝的宽度、干燥情况、开裂性质作为参考。常用的灌浆材料有环氧树脂浆液（能修补缝宽0.2mm以下的干燥裂缝）、甲凝（能灌0.03mm～0.1mm的干燥细微裂缝）、丙凝（用于堵水、止漏及渗水裂缝的修补，能灌0.1mm以下的细裂缝）等，环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等有点，应用最广。化学灌浆施工的工藝程序是，首先进行表面处理（布置灌浆嘴和试气），然后进行灌浆、封孔操作，一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷，不另设钻孔。
结束语
综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]姜妮. 砼质量通病的预防与处理[J].科技信息，2014（6）：95.
[2]王铁成. 砼结构（上）——混凝土结构原理[M].天津大学出版社，2014：126.
[3]赵艳红.收缩引起砼结构裂缝的补救措施[J]. 网络财富， 2014， （22）
[4]修红莲.建筑砼结构中常见裂缝问题[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）， 2014， （11）
【关键词】现浇砼；结构；裂缝原因；控制措施
一、混凝土结构裂缝产生的原因
现代建筑施工中采用的混凝土均已为商品混凝土，商品混凝土是由水泥、骨料、水和外加剂、掺合料组成的材料，俗称商混。商混较原有现场混凝土搅拌质量更易保证，施工更方便，形成的结构构件质量也较原有现场搅拌混凝土要高些。但这些并没有彻底改变混凝土结构容易产生裂缝，要探究混凝土结构裂缝产生的原因，就要从设计、材料、施工和环境管理等方面分析。
1、设计的原因在设计阶段，由于设计存留的隐患造成混凝土结构产生裂缝。比如：设计中对结构构件截面突变或是洞口引起应力集中，若相应的构造措施处理不当，必然引起完工后构件产生裂缝；设计时对构件施加预应力不当；设计时钢筋配置不合理；设计时未充分考虑混凝土构件的收缩变形；设计时采用的混凝土强度等级过高；设计时变形缝、沉降缝或抗震缝设置不当，产生的拉应力超过了结构构件的抗力。
2、材料的原因骨料粒径的影响，商混均采用粒径较小的骨料，水泥用量和拌和水用量多。在混凝土的组成中，粗骨料是制约水泥石收缩的主要成分，因此粒径较小的粗骨料和较少的粗骨料用量对制约混凝土收缩是不利的，易出现裂缝；骨料含泥量的影响，泥降低了骨料与水泥浆之间的粘结，弱化了水泥石的紧密度，骨料的含泥量越高，混凝土的收缩性就越大，也越容易造成开裂；水泥品种的影响，普通硅酸盐水泥收缩比矿渣硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。为了提高施工效率，商品混凝土中的水泥用量往往比普通混凝土要大，而且又因加了外加剂，造成初期的水化速度快，产生的水化热也较多，从而降温时因自身约束引起的温度应力也比普通混凝土要大得多。在大体积混凝土中尤为显著，极易造成积聚于内部的水化热不易散发的情况，形成与表面温差较大的梯度而产生结构的浅表裂缝；坍落度的影响，商混的坍落度普遍较大，造成商混的收缩值较大，易导致商混裂缝的产生；外加剂的影响，在商混搅拌过程中会添加外加剂，大多是兼有减水、泵送、缓凝等综合作用的高效复合外加剂，易产生裂缝。
3、施工方面的原因现场浇筑混凝土时，振捣不当，影响混凝土的密实性和均匀性；混凝土终凝前未仔细收光，商混坍落度大，水泥浆含量高，在终凝前因表面收缩极易出现收缩裂缝，对于掺加了活性掺和料的混凝土就尤为显著。如果在终凝前未仔细收光，则收缩裂缝不会自行闭和，导致混凝土非结构性浅表裂缝的产生；现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝；模板支撑拆除过早和结构受荷载过早；施工天气的影响。
4、运用中的原因地基沉降，地基的不均匀沉降形成开裂；温度改变，混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生改变时，就会发生温度变形，由此发生附加应力，当这种应力超越混凝土的抗拉强度时，就会发生裂缝；湿度改变，混凝土在空气中结硬时，体积会逐步减小，通常谓之干缩。缩短裂缝较遍及，通常是因为维护不良形成。混凝土的缩短值通常为0.2～0.4‰，其开展规律是前期快、后期缓慢；结构受荷，施工中和运用中都也许呈现裂缝。如：拆模过早或方法不妥、构件堆积、运送、吊装时的垫块或吊点位置不妥、施工超载、张拉预应力值过大等等均也许发生裂缝；徐变，混凝土徐变形成开裂或裂缝开展；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的腐蚀，导致裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等导致构筑物的裂缝；野蛮装饰，随意撤除承重墙或凿洞等，导致裂缝。混凝土开裂影响很大。混凝土规划强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
二、减少或防止混凝土开裂的措施
1、各种因素对降低混凝土开裂温度的影响
根据相关的研究可以知道，对降低混凝土开裂温度能够起到影响的因素包括水泥品牌和用量、石子粒径、骨料膨胀系数以及引气剂等，其中对降低混凝土开裂温度影响最为显著的是水泥的品质。选用水泥时，应选择含碱量低、硫酸盐含量高、粉磨细度较小的水泥，这种水泥的抗裂性能较好。
2、裂缝控制的主要措施
混凝土产生裂缝最本质的原因是混凝土中所产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度。混凝土中拉应力的产生主要是因为混凝土在温度变化时所产生的温度应力以及混凝土在變形过程中受到约束的限制而产生的。因此，根据混凝土裂缝产生的原因，对于裂缝的控制可以从温度应力和抗拉强度这两个方面出发。降低温度应力的措施有：选用水化热较低的材料，从而控制混凝土内部的温度，减少内外温差；在施工过程中，采取措施降低混凝土降温的速度，同时减小混凝土浇筑时的温度；在养护过程中，采取措施提高混凝土表面的温度，从而减小混凝土的内外温差。提高混凝土自身抗拉强度的措施有：通过配合比试验设计最佳的配合比，减少水泥的用量，同时在其中掺加减水剂和外掺剂。
3、水泥水化发展对防裂的有利影响
根据近年来对混凝土温度应力的研究可以知道，混凝土中水泥水化所产生的影响不一定都是有害的。大体积混凝土在自然冷却的情况下，混凝土中的热量会发生转移，这就引起了混凝土的内外温差，从而产生温度应力。但是需要特别注意的是，在裂缝还未形成的情况下，混凝土表面温度升高阶段所产生的拉应力在温度下降阶段则会减少该处混凝土的表面张力，或者成为压应力。在工程实际施工中，通过减小混凝土表面的张力可以起到减少裂缝的作用。一般情况下，混凝土的裂缝主要是在混凝浇筑完成后1～2d内形成，因此这个阶段不应进行混凝土的脱模施工。目前在工程中，主要是通过在混凝土外部采取绝热保温的措施，以起到降低混凝土内外温差的作用，但是这种方法忽视了混凝土表层的有力压实。这是因为过多的绝热保温措施反而降低了混凝土表层的有力压缩，而且过度的绝热还降低了混凝土表层温度和环境温度的相互适应，这反而提高了混凝土中产生的拉应力。
因此可以认定，盲目地采取绝热保温措施反而会造成许多不利的影响。因此在进行保温层的设置时应采取分层设置的方式，这样可以在后期合适的时间段内将保温层逐层去除，从而让混凝土表层温度与环境温度之间有一个逐级适应的过程，避免混凝土因表层突然暴露在环境中而产生温度骤降的问题。 三、混凝土裂缝的处理方法
内部修补法是将胶结材料借助压浆泵挤压入开列的裂缝中，通过胶结材料凝结硬化实现补缝的目的，从而使建筑结构保持整体性。此种修补方式适用于对防水防渗有要的裂缝修补，以及对建筑结构的整体性有影响的裂缝修补。一般使用水泥和化学材料作为灌浆胶结材料，材料的实际选择要按照裂缝的要求和施工状况来定。而对于裂缝宽度小于0.5mm，一般采用化学灌浆，而对于裂缝宽度大于0.5mm的裂缝，一般选择水泥灌浆。水泥灌浆对于大体积混凝土结构的修补工艺程序是先钻孔、冲洗，再止浆、堵漏，然后埋管、试水，最后灌浆。钻孔一般孔深要穿过裂缝面0.5m以上，孔间距约为1m～1.5m，而钻孔轴线与裂缝一般呈30°～40°斜角，当根据裂缝的要求需要有两排或多于两排的孔时，钻孔布置就为交错或呈梅花形；当钻孔完毕后要对孔进行冲洗，冲洗的要求是逐孔冲洗按竖向排列自上而下进行；在孔缝冲洗干净后，在裂缝表面使用水泥砂浆或环氧胶泥进行涂抹，实现止浆、堵漏；埋管安装前应在管外壁裹上旧棉絮同时用麻丝缠紧，然后将其旋入钻孔，再用旧棉絮或麻丝将钻孔口管壁周围的孔隙塞紧，再用水泥砂浆或硫硫酸砂浆进行封堵，避免从孔口溢出灌浆或冒浆；试水是用0.098MPa～0.196MPa压力水作渗水试验，采用排气孔排水、灌浆孔压水的方法来检查裂缝和管线通畅状况，再将排气孔关闭，再检验止浆堵漏情况，同时将裂缝面湿润，便于更好的粘结；灌浆时所使用的水泥一般为425号以上的普通水泥，灌浆压力应控制在0.294MPa～0.491MPa，压将完成后浆孔内应被灰浆充满并填入湿净砂，再用工具按压浆顺序依次捣实，在捣实的堵漏，继续压浆。化学灌浆化学灌浆的特点是，粘结强度高，弹性恢复力强，同时能更好的控制凝结时间，使建筑物的整体性结构效果更好。应用广泛，适用于各种情况下裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料的选用，应根据裂缝的宽度、干燥情况、开裂性质作为参考。常用的灌浆材料有环氧树脂浆液（能修补缝宽0.2mm以下的干燥裂缝）、甲凝（能灌0.03mm～0.1mm的干燥细微裂缝）、丙凝（用于堵水、止漏及渗水裂缝的修补，能灌0.1mm以下的细裂缝）等，环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等有点，应用最广。化学灌浆施工的工藝程序是，首先进行表面处理（布置灌浆嘴和试气），然后进行灌浆、封孔操作，一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷，不另设钻孔。
结束语
综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]姜妮. 砼质量通病的预防与处理[J].科技信息，2014（6）：95.
[2]王铁成. 砼结构（上）——混凝土结构原理[M].天津大学出版社，2014：126.
[3]赵艳红.收缩引起砼结构裂缝的补救措施[J]. 网络财富， 2014， （22）
[4]修红莲.建筑砼结构中常见裂缝问题[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）， 2014， （11）