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摘要:裂缝是非常常见的混凝土缺陷,裂缝对混凝土材料的承载能力、耐久性等有非常大的影响。混凝土裂缝已经成为土木、水利、隧道、桥梁等工程的常见病害。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。
关键词:混凝土;裂缝;防治
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、混凝土裂缝的产生
混凝土通常是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料,与水按一定比例配合,经搅拌而得到的水泥混凝土。混凝土因取材广泛、价格低廉、抗压强度高、易浇筑成型、耐火性好、不易风化等特点,成为如今各项工程中使用最为广泛的建筑混合材料,在现代工程建设中拥有难以取代的重要地位。
由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在,才使混凝土呈现出一些非均质的特性。初始的微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不会产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
二、混凝土裂缝的成因及针对性预防
2.1混凝土裂缝的成因分类
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。这些因素主要可以分为两类:
第一类是结构型裂缝,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。
结构型裂缝又可以分为:
(1)沉降裂缝——由不均匀沉降引起
(2)载荷变形裂缝——由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)或施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起
第二类是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
材料型裂缝又可以分为:
(1)温度应力裂缝——由混凝土冷却过程中内外温差及外界气温变化所引起
(2)干缩裂缝——由混凝土表面干缩形变导致
(3)安定性裂缝——由水泥安定性不良,硬化后产生不均匀的体积变化导致
下面几节将分别针对这五类裂缝总结其成因、表现及防治措施。
2.2沉降裂缝成因及预防
2.2.1裂缝成因
沉降裂缝的产生主要是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等,也会导致混凝土出现沉降裂缝。在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
由于砖混结构一般性裂缝不危及结构安全和使用,往往容易被人们忽视,致使这类裂缝屡次发生,形成隐患。当地震及其他荷载作用下,容易引起提前破坏,所以应采取有效措施减少和防止裂缝的产生。
2.2.2裂缝表现
沉降裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉降情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°到45°角方向发展。较大的不均匀沉降裂缝,往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
2.2.3裂缝防治
(1)对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。对于较复杂的地基,在基槽开挖后应进行普遍钎探,等探出的软弱部位进行加固处理后,方可进行基础施工。
(2)合理设置沉降缝。凡不同荷载(高差悬殊的房屋)、长度过大、平面形状较为复杂,同一建筑物地基处理 方法 不同和有部分地下室的房屋,都应从基础开始分成若干部分,设置沉降缝,使其各自沉降,以减少或防止裂缝产生。沉降缝应有足够的宽度,操作中应防止浇筑圈梁时将断开处浇在一起,或砖头、砂浆等杂物落入缝内,以免房屋不能自由沉降而发生墙体拉裂现象。
(3)加强上部结构的刚度,提高墙体抗剪强度。由于上部结构刚度较强,可以适当调整地基的不均匀下沉。所以应在基础顶面及各楼层门窗口上部设置圈梁,减少浇水润湿、改善砂浆各易性、提高砂浆饱满度和砖层间的粘结(提高灰缝的砂浆饱满度可以大大提高墙体的抗剪强度)。在施工临时时间断处尽量留置斜槎。当留置直槎时,应加拉接筋。
(4)模板应支撑牢固,保证有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能达早,应按规定执行。
(5)避免直接在松软土或填土上制作预制构件,或经压夯实处理后作预制场地。构件制作场地周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。
2.3荷载变形裂缝成因及预防
2.3.1裂缝成因
这种裂缝一般可分为两种情况造成:
一是在混凝土结构还未达到设计要求的强度时,被车辆或重物的碾压或撞、砸而造成的变形缝;
二是即使混凝土已经达到了设计强度,而在混凝土墙壁或薄壁结构物上撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。
后者出现的裂缝一般较为明显,属于贯穿性的裂缝。
2.3.2裂缝表现
在较长的多层房屋楼梯间处,楼梯休息平台与楼板邻接部位,可能会发生竖直裂缝。此外大梁底部的窗间墙,易产生局部竖直裂缝,主要由于未设梁垫或梁垫面积不足,砖墙局部承受荷载过大所引起的。此外,载荷变形裂缝与砖和砂浆标号偏低、施工质量差也有关。
2.3.3裂缝防治
有大梁集中荷载作用于的窗间墙,应有一定的宽度,梁下较小的窗间墙,施工中应避免留脚手眼。
有些墙裂缝具有地区性特点,应同设計与施工部门,结合本地区气候、环境和结构形式、施工方法等,进行综合调查分析,然后采取措施,加以解决。
2.4温度应力裂缝成因及预防
2.4.1裂缝成因
混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,掌握温度应力的变化规律,对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
根据温度应力的形成过程,可分为以下三个阶段:
(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。由于混凝土凝结硬化期间水泥释放出大量的水化热,聚集在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度将显著升高,而其表面则散热较快,形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当温差较大超过25℃时,混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度,则会在混凝土表面产生温度裂缝。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。混凝土降温阶段如果降温过快,由于厚板收缩,又受到强大的摩阻力,可能导致收缩贯穿裂缝。
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中,多发生在混凝土施工中后期。温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗冻融(有抗冻要求的结构)、抗疲劳(对受动荷载构件)等方面有影响,故应采取措施治理。
2.4.2裂缝表现
温度应力裂缝主要有两种表现形式:
(1)表面温度裂缝,多由于温差较大而产生。混凝土结构,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面胺到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,裂缝只在接近表面较浅的范围出现,表面层以下结构仍保持完整。
表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窗状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
(2)深进的和贯穿的浊裂缝,多由于结构降温差较大,受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度很高,加上水泥水化热的混凝土冷却收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与刚度较大的柱、基础连接,或预制构件浇筑在台座伸缩缝处,因温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件,混凝土降温制度控制不严,降温过速,或养生窑坑急剧揭盖,使混凝土表面剧烈降温,而受到肋部或胎模的约束,常导致构件表面或肋部出现裂缝。
2.5干缩裂缝成因及预防
2.5.1裂缝成因
混凝土的干缩会引起干缩裂缝。许多混凝土的表面湿度变化较大或发生剧烈变化,如养护不周,时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,往往导致裂缝。
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同,干缩、收缩的量也不同。干缩是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果,混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝。在混凝土里,即使水灰比并不低,自身收缩量值也不大,但是它与温度收缩叠加到一起,就要使应力增大。
具体而言,干缩裂缝的形成原因有以下几种:
(1)混凝土成型后,表面没有及时覆盖,受到风吹日晒,表面水分散失快,产生急剧的体积收缩,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力。此时混凝土早期强度很低,不能抵抗这种变形应力而导致引起混凝土表面开裂,或者构件水分蒸发,产生体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。
(2)混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化。
(3)使用收缩率较大的水泥,或采用含泥量大的粉砂配制混凝土。
(4)混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层。
(5)混凝土水灰比过大,模板过于干燥。
2.5.2裂缝表现
干缩裂缝一般出现在混凝土较薄的结构;如现浇楼板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土,在结构断面≤300mm、混凝土坍落度>100mm时,最容易发生此种裂缝。这种裂缝产生的原因是混凝土拌合物在浇捣完毕后,混凝土拌合物内部的水份一部分泌出流失,一部分被水泥水化所用,另外一部分被蒸发,尤其是在干热、风较大的季节以及在空中的薄壁结构板混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。这种裂缝出现的时间较早,一般混凝土在初凝前就已经发生,若不加以处理和养护,局部裂缝将会贯穿整个混凝土结构,部分裂缝也将达到结构1/3~1/2的深度。
裂缝为表面性,宽度较细。其走向纵横交错,没有 规律 。较薄的梁、板类构件(或桁架杆件),多沿短向分布;整体性结构多发生在结构变截面处;平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,但侧面也常出现,并随湿度和温度变化而逐渐发展 。
2.5.3裂缝防治
(1)配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率。严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后、終凝前进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量。
(2)加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂,或覆盖湿草袋、塑料布等 方法。在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。此外,要加强表面的抹压和养护工作。若在混凝土还没达到初凝之前,对其表面用木抹子进行再次拍压抹平,并立即在表面覆盖养护,即可消除该种裂缝的再发生。这种裂缝在实际的施工过程中会经常遇到,但只要引起注意,象混凝土早期出现初凝前的裂缝完全可以避免。
(3)长期露天堆放的预制构件,可覆盖草帘、草袋,避免曝晒,并定期适当洒水,保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖,避免发生过大湿度变化。
(4)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润。
(5)设挡风设施,减缓表面干燥速度。
三、工程实践中混凝土裂缝的分期预防
3.1选料措施
严格控制混凝土原材料质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1-1.5%以下)。 优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外,应适当放宽石粉或细粉含量,砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当,烧失量小,含硫量和含碱量低,需水量比小,均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用,也是混凝土向高性能化 发展不可或缺的重要组分。
(1)水泥优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5 d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。水泥强度等级为32.5或42.5级。
(2)骨料优先选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料,这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。砂宜选用粗砂或中砂,含泥量小于等于3%;石子为0.5—3.2mm粒径的碎石或卵石均可。
(3)尽可能减少水的用量。水对混凝土具有双重作用,水化反应离不开水的存在,但多余水贮存于混凝土体内,不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响,而且一旦这些水分损失后,凝胶体体积会收缩,如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力,就有可能在此界面区产生微裂縫,降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能的降低混凝土的单位用水量。控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。
(4)优选外加剂与掺合材料
混凝土使用外加剂时可明显降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。例如:使用减水剂可使混凝土用水量减少25%,掺加减水剂混凝土在保持水灰比和混凝土强度不变的条件下可减少15%的水泥用量。所以应合理选择外加剂来降低成本,抑制裂缝的产生.
a 木质素磺酸钙
根据气温调整其掺量,气温高时,掺量较大,气温低是掺量减少,夏季掺量为水泥用量的0.35%,冬季掺量为水泥用量的0.2%,春秋季掺量为水泥用量的0.25 %。
b 粉煤灰
混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱集料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度,对抗裂不利。试验表明,当粉煤灰取代率超过20%时,对混凝土早期强度影响较大,对于抗裂尤其不利。
c 硅粉
混凝土中掺用硅粉后,首先可以提高抗冻性。微硅粉在经过300-500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10~20%,而普通混凝土通过25-50次循环,相对弹性模量隆低为30~73%。
其次,硅粉可以提高混凝土的早强性。微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。
其三,硅粉可以提高混凝土的抗冲磨、控空蚀性。微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5—2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍。
d 减水剂
缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度,并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。
e 引气剂
引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外,能显著提高混凝土的工作强度,降低混凝土的弹性模量,优化混凝土体内微观结构,提高混凝土的抗冻性能。
3.2 设计措施
防止混凝土结构裂缝的结构措施,包括合理分段,设置后浇带,合理配置钢筋,设置滑动层,设置缓冲层,设置应力缓和沟,对空洞周边、变截面、转交部位采取构造配筋措施。
(1)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
(2)增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。
(3)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
(4)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。
(5)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。
3.3施工措施
(1)采用综合措施,控制混凝土初始温度、混凝土温度和温度变化。浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。
(2)细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。
(3)采用综合措施,控制混凝土初始温度。
(4)根据工程特点,充分利用混凝土后期强度,可以减少用水量,减少水化热和收缩。
(5)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。
(6)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
(7)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。
(8)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
(9)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰,掺量15%-50%。
4.混凝土裂缝修补技术
4.1表面涂敷或喷涂
表面涂敷或喷涂处理法是一种简单,常见的修补方法。它主要适用于对承载力没有影响或者影响很小的表面裂缝及深进裂缝处理,还适用于大面积细裂缝防渗防漏的处理。常用的有表面涂抹水泥砂浆法和表面涂抹环氧胶泥法。处理表面细微裂缝(一般宽度<0.2mm)时,多采用聚合物水泥和防水涂料进行表面涂膜处理,以达到封闭裂缝及提高防水作用及耐久性。表面处理法主要适用于塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、缝宽<0.1mm的温度裂缝、表面干缩裂缝、凝缩裂缝等的修补。这种方法施工简单,既可涂敷,也可喷涂,但是其修补工作无法深入到裂缝内部,对活动型裂缝也难于追踪其变化,因此在防护的同时应当采取措施防止混凝土在各种作用下继续开裂,例如在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等。
4.2材料填充
在裂缝的部位直接用修补材料填充,一般用来修补宽度<0.3mm、深度较浅的裂缝,或是裂缝中有异物很难排出,用灌浆法难以取得预期效果的裂缝。该方法作业简单,费用低。具体做法是沿混凝土裂缝凿开一条V型槽、U型槽(V型槽适用于一般裂缝的处理,U型槽适用于渗水裂缝的处理)或者凹型槽,再在槽中嵌填刚性材料(如水泥砂浆、环氧胶泥)或添灌柔性材料(如聚氯乙烯胶泥、沥青油膏、丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨脂以及合成橡胶等)进行密封。背水面处理用弹性材料,迎水面处理用塑性材料,非变性裂缝可采用刚性密封材料,对于活动裂缝(即处于继续开裂还未稳定的裂缝),应在分析裂缝稳定后,才能修补,否则可采用柔性材料机型封闭处理。另外对于某些不宜在混凝土表面开槽的特殊结构或构件(如混凝土轨枕等)则不能采用此种方法,以免破坏其结构而影响安全使用性。
4.3灌浆修补
通常在处理深进和贯穿或者对结构整体有影响,或有防水防渗要求的混凝土裂缝,采用压浆泵将修补用胶浆压入构件的裂缝中,胶浆凝结硬化后起到补强和恢复结构构件整体性的作用。灌浆法主要用于处理深进或贯穿的裂缝。经修补后,能恢复结构的整体性和使用功能,提高结构的耐久性。灌浆法分为水泥灌浆和化学灌浆。一般对宽度>0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆;对于宽度<0.5mm的裂缝,宜采用化学灌浆。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低等优点,一般用于大体积构筑物较宽、较长裂缝的修补。化学灌浆则可以防止水、防止钢筋锈蚀,且具有一定得黏结强度,有利于已开裂的钢筋混凝土结构共同作用,故其恢复结构整体性效果较好,适用于各种情况下的裂缝修补、堵漏及防渗处理。
4.4结构加固法
结构加固法适用于结构的承载能力、整体性、耐久性有较大影响的不均匀沉陷裂缝和较为严重的张拉裂缝的处理及表面损坏严重的,表面、深进及贯穿性裂缝的加固处理。
结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢,采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
加固方法的选择应根据可靠性鉴定结果、结构功能降低及加固原因,结合结构特点、当地具体条件、新的功能要求等因素,并按加固效果可靠、施工简便、经济合理等原则综合分析确定。
结束语:本文对混凝土裂缝的成因及防治工作进行了理论和实践上的初步探讨。具体实践中我们需要对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,并多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结。在混凝土生产以及施工过程中尽可能采取有效措施控制裂缝,贯彻预防为主的原则,加强设计施工及使用等方面的管理,保证建筑物和构件安全、稳定地工作,避免不必要的损失。一旦产生裂缝,应全面调查分析,查明原因,采取补救措施。结合多种预防处理措施,混凝土裂缝的危害是完全可以避免的。参考文献:
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关键词:混凝土;裂缝;防治
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、混凝土裂缝的产生
混凝土通常是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料,与水按一定比例配合,经搅拌而得到的水泥混凝土。混凝土因取材广泛、价格低廉、抗压强度高、易浇筑成型、耐火性好、不易风化等特点,成为如今各项工程中使用最为广泛的建筑混合材料,在现代工程建设中拥有难以取代的重要地位。
由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在,才使混凝土呈现出一些非均质的特性。初始的微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不会产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
二、混凝土裂缝的成因及针对性预防
2.1混凝土裂缝的成因分类
混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。这些因素主要可以分为两类:
第一类是结构型裂缝,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。
结构型裂缝又可以分为:
(1)沉降裂缝——由不均匀沉降引起
(2)载荷变形裂缝——由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)或施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起
第二类是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。
材料型裂缝又可以分为:
(1)温度应力裂缝——由混凝土冷却过程中内外温差及外界气温变化所引起
(2)干缩裂缝——由混凝土表面干缩形变导致
(3)安定性裂缝——由水泥安定性不良,硬化后产生不均匀的体积变化导致
下面几节将分别针对这五类裂缝总结其成因、表现及防治措施。
2.2沉降裂缝成因及预防
2.2.1裂缝成因
沉降裂缝的产生主要是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等,也会导致混凝土出现沉降裂缝。在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
由于砖混结构一般性裂缝不危及结构安全和使用,往往容易被人们忽视,致使这类裂缝屡次发生,形成隐患。当地震及其他荷载作用下,容易引起提前破坏,所以应采取有效措施减少和防止裂缝的产生。
2.2.2裂缝表现
沉降裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉降情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°到45°角方向发展。较大的不均匀沉降裂缝,往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
2.2.3裂缝防治
(1)对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。对于较复杂的地基,在基槽开挖后应进行普遍钎探,等探出的软弱部位进行加固处理后,方可进行基础施工。
(2)合理设置沉降缝。凡不同荷载(高差悬殊的房屋)、长度过大、平面形状较为复杂,同一建筑物地基处理 方法 不同和有部分地下室的房屋,都应从基础开始分成若干部分,设置沉降缝,使其各自沉降,以减少或防止裂缝产生。沉降缝应有足够的宽度,操作中应防止浇筑圈梁时将断开处浇在一起,或砖头、砂浆等杂物落入缝内,以免房屋不能自由沉降而发生墙体拉裂现象。
(3)加强上部结构的刚度,提高墙体抗剪强度。由于上部结构刚度较强,可以适当调整地基的不均匀下沉。所以应在基础顶面及各楼层门窗口上部设置圈梁,减少浇水润湿、改善砂浆各易性、提高砂浆饱满度和砖层间的粘结(提高灰缝的砂浆饱满度可以大大提高墙体的抗剪强度)。在施工临时时间断处尽量留置斜槎。当留置直槎时,应加拉接筋。
(4)模板应支撑牢固,保证有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能达早,应按规定执行。
(5)避免直接在松软土或填土上制作预制构件,或经压夯实处理后作预制场地。构件制作场地周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。
2.3荷载变形裂缝成因及预防
2.3.1裂缝成因
这种裂缝一般可分为两种情况造成:
一是在混凝土结构还未达到设计要求的强度时,被车辆或重物的碾压或撞、砸而造成的变形缝;
二是即使混凝土已经达到了设计强度,而在混凝土墙壁或薄壁结构物上撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。
后者出现的裂缝一般较为明显,属于贯穿性的裂缝。
2.3.2裂缝表现
在较长的多层房屋楼梯间处,楼梯休息平台与楼板邻接部位,可能会发生竖直裂缝。此外大梁底部的窗间墙,易产生局部竖直裂缝,主要由于未设梁垫或梁垫面积不足,砖墙局部承受荷载过大所引起的。此外,载荷变形裂缝与砖和砂浆标号偏低、施工质量差也有关。
2.3.3裂缝防治
有大梁集中荷载作用于的窗间墙,应有一定的宽度,梁下较小的窗间墙,施工中应避免留脚手眼。
有些墙裂缝具有地区性特点,应同设計与施工部门,结合本地区气候、环境和结构形式、施工方法等,进行综合调查分析,然后采取措施,加以解决。
2.4温度应力裂缝成因及预防
2.4.1裂缝成因
混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,掌握温度应力的变化规律,对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
根据温度应力的形成过程,可分为以下三个阶段:
(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。由于混凝土凝结硬化期间水泥释放出大量的水化热,聚集在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度将显著升高,而其表面则散热较快,形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当温差较大超过25℃时,混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度,则会在混凝土表面产生温度裂缝。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。混凝土降温阶段如果降温过快,由于厚板收缩,又受到强大的摩阻力,可能导致收缩贯穿裂缝。
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中,多发生在混凝土施工中后期。温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗冻融(有抗冻要求的结构)、抗疲劳(对受动荷载构件)等方面有影响,故应采取措施治理。
2.4.2裂缝表现
温度应力裂缝主要有两种表现形式:
(1)表面温度裂缝,多由于温差较大而产生。混凝土结构,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面胺到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,裂缝只在接近表面较浅的范围出现,表面层以下结构仍保持完整。
表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窗状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
(2)深进的和贯穿的浊裂缝,多由于结构降温差较大,受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度很高,加上水泥水化热的混凝土冷却收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与刚度较大的柱、基础连接,或预制构件浇筑在台座伸缩缝处,因温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件,混凝土降温制度控制不严,降温过速,或养生窑坑急剧揭盖,使混凝土表面剧烈降温,而受到肋部或胎模的约束,常导致构件表面或肋部出现裂缝。
2.5干缩裂缝成因及预防
2.5.1裂缝成因
混凝土的干缩会引起干缩裂缝。许多混凝土的表面湿度变化较大或发生剧烈变化,如养护不周,时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,往往导致裂缝。
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同,干缩、收缩的量也不同。干缩是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果,混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝。在混凝土里,即使水灰比并不低,自身收缩量值也不大,但是它与温度收缩叠加到一起,就要使应力增大。
具体而言,干缩裂缝的形成原因有以下几种:
(1)混凝土成型后,表面没有及时覆盖,受到风吹日晒,表面水分散失快,产生急剧的体积收缩,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力。此时混凝土早期强度很低,不能抵抗这种变形应力而导致引起混凝土表面开裂,或者构件水分蒸发,产生体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。
(2)混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化。
(3)使用收缩率较大的水泥,或采用含泥量大的粉砂配制混凝土。
(4)混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层。
(5)混凝土水灰比过大,模板过于干燥。
2.5.2裂缝表现
干缩裂缝一般出现在混凝土较薄的结构;如现浇楼板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土,在结构断面≤300mm、混凝土坍落度>100mm时,最容易发生此种裂缝。这种裂缝产生的原因是混凝土拌合物在浇捣完毕后,混凝土拌合物内部的水份一部分泌出流失,一部分被水泥水化所用,另外一部分被蒸发,尤其是在干热、风较大的季节以及在空中的薄壁结构板混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。这种裂缝出现的时间较早,一般混凝土在初凝前就已经发生,若不加以处理和养护,局部裂缝将会贯穿整个混凝土结构,部分裂缝也将达到结构1/3~1/2的深度。
裂缝为表面性,宽度较细。其走向纵横交错,没有 规律 。较薄的梁、板类构件(或桁架杆件),多沿短向分布;整体性结构多发生在结构变截面处;平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,但侧面也常出现,并随湿度和温度变化而逐渐发展 。
2.5.3裂缝防治
(1)配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率。严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后、終凝前进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量。
(2)加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂,或覆盖湿草袋、塑料布等 方法。在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。此外,要加强表面的抹压和养护工作。若在混凝土还没达到初凝之前,对其表面用木抹子进行再次拍压抹平,并立即在表面覆盖养护,即可消除该种裂缝的再发生。这种裂缝在实际的施工过程中会经常遇到,但只要引起注意,象混凝土早期出现初凝前的裂缝完全可以避免。
(3)长期露天堆放的预制构件,可覆盖草帘、草袋,避免曝晒,并定期适当洒水,保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖,避免发生过大湿度变化。
(4)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润。
(5)设挡风设施,减缓表面干燥速度。
三、工程实践中混凝土裂缝的分期预防
3.1选料措施
严格控制混凝土原材料质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1-1.5%以下)。 优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外,应适当放宽石粉或细粉含量,砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当,烧失量小,含硫量和含碱量低,需水量比小,均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用,也是混凝土向高性能化 发展不可或缺的重要组分。
(1)水泥优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5 d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。水泥强度等级为32.5或42.5级。
(2)骨料优先选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料,这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。砂宜选用粗砂或中砂,含泥量小于等于3%;石子为0.5—3.2mm粒径的碎石或卵石均可。
(3)尽可能减少水的用量。水对混凝土具有双重作用,水化反应离不开水的存在,但多余水贮存于混凝土体内,不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响,而且一旦这些水分损失后,凝胶体体积会收缩,如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力,就有可能在此界面区产生微裂縫,降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。混凝土配合比设计时,在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能的降低混凝土的单位用水量。控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。
(4)优选外加剂与掺合材料
混凝土使用外加剂时可明显降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。例如:使用减水剂可使混凝土用水量减少25%,掺加减水剂混凝土在保持水灰比和混凝土强度不变的条件下可减少15%的水泥用量。所以应合理选择外加剂来降低成本,抑制裂缝的产生.
a 木质素磺酸钙
根据气温调整其掺量,气温高时,掺量较大,气温低是掺量减少,夏季掺量为水泥用量的0.35%,冬季掺量为水泥用量的0.2%,春秋季掺量为水泥用量的0.25 %。
b 粉煤灰
混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱集料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度,对抗裂不利。试验表明,当粉煤灰取代率超过20%时,对混凝土早期强度影响较大,对于抗裂尤其不利。
c 硅粉
混凝土中掺用硅粉后,首先可以提高抗冻性。微硅粉在经过300-500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10~20%,而普通混凝土通过25-50次循环,相对弹性模量隆低为30~73%。
其次,硅粉可以提高混凝土的早强性。微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。
其三,硅粉可以提高混凝土的抗冲磨、控空蚀性。微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5—2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍。
d 减水剂
缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度,并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。
e 引气剂
引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外,能显著提高混凝土的工作强度,降低混凝土的弹性模量,优化混凝土体内微观结构,提高混凝土的抗冻性能。
3.2 设计措施
防止混凝土结构裂缝的结构措施,包括合理分段,设置后浇带,合理配置钢筋,设置滑动层,设置缓冲层,设置应力缓和沟,对空洞周边、变截面、转交部位采取构造配筋措施。
(1)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
(2)增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。
(3)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
(4)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。
(5)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。
3.3施工措施
(1)采用综合措施,控制混凝土初始温度、混凝土温度和温度变化。浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。
(2)细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。
(3)采用综合措施,控制混凝土初始温度。
(4)根据工程特点,充分利用混凝土后期强度,可以减少用水量,减少水化热和收缩。
(5)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。
(6)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
(7)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。
(8)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
(9)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰,掺量15%-50%。
4.混凝土裂缝修补技术
4.1表面涂敷或喷涂
表面涂敷或喷涂处理法是一种简单,常见的修补方法。它主要适用于对承载力没有影响或者影响很小的表面裂缝及深进裂缝处理,还适用于大面积细裂缝防渗防漏的处理。常用的有表面涂抹水泥砂浆法和表面涂抹环氧胶泥法。处理表面细微裂缝(一般宽度<0.2mm)时,多采用聚合物水泥和防水涂料进行表面涂膜处理,以达到封闭裂缝及提高防水作用及耐久性。表面处理法主要适用于塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、缝宽<0.1mm的温度裂缝、表面干缩裂缝、凝缩裂缝等的修补。这种方法施工简单,既可涂敷,也可喷涂,但是其修补工作无法深入到裂缝内部,对活动型裂缝也难于追踪其变化,因此在防护的同时应当采取措施防止混凝土在各种作用下继续开裂,例如在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等。
4.2材料填充
在裂缝的部位直接用修补材料填充,一般用来修补宽度<0.3mm、深度较浅的裂缝,或是裂缝中有异物很难排出,用灌浆法难以取得预期效果的裂缝。该方法作业简单,费用低。具体做法是沿混凝土裂缝凿开一条V型槽、U型槽(V型槽适用于一般裂缝的处理,U型槽适用于渗水裂缝的处理)或者凹型槽,再在槽中嵌填刚性材料(如水泥砂浆、环氧胶泥)或添灌柔性材料(如聚氯乙烯胶泥、沥青油膏、丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨脂以及合成橡胶等)进行密封。背水面处理用弹性材料,迎水面处理用塑性材料,非变性裂缝可采用刚性密封材料,对于活动裂缝(即处于继续开裂还未稳定的裂缝),应在分析裂缝稳定后,才能修补,否则可采用柔性材料机型封闭处理。另外对于某些不宜在混凝土表面开槽的特殊结构或构件(如混凝土轨枕等)则不能采用此种方法,以免破坏其结构而影响安全使用性。
4.3灌浆修补
通常在处理深进和贯穿或者对结构整体有影响,或有防水防渗要求的混凝土裂缝,采用压浆泵将修补用胶浆压入构件的裂缝中,胶浆凝结硬化后起到补强和恢复结构构件整体性的作用。灌浆法主要用于处理深进或贯穿的裂缝。经修补后,能恢复结构的整体性和使用功能,提高结构的耐久性。灌浆法分为水泥灌浆和化学灌浆。一般对宽度>0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆;对于宽度<0.5mm的裂缝,宜采用化学灌浆。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低等优点,一般用于大体积构筑物较宽、较长裂缝的修补。化学灌浆则可以防止水、防止钢筋锈蚀,且具有一定得黏结强度,有利于已开裂的钢筋混凝土结构共同作用,故其恢复结构整体性效果较好,适用于各种情况下的裂缝修补、堵漏及防渗处理。
4.4结构加固法
结构加固法适用于结构的承载能力、整体性、耐久性有较大影响的不均匀沉陷裂缝和较为严重的张拉裂缝的处理及表面损坏严重的,表面、深进及贯穿性裂缝的加固处理。
结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢,采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
加固方法的选择应根据可靠性鉴定结果、结构功能降低及加固原因,结合结构特点、当地具体条件、新的功能要求等因素,并按加固效果可靠、施工简便、经济合理等原则综合分析确定。
结束语:本文对混凝土裂缝的成因及防治工作进行了理论和实践上的初步探讨。具体实践中我们需要对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,并多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结。在混凝土生产以及施工过程中尽可能采取有效措施控制裂缝,贯彻预防为主的原则,加强设计施工及使用等方面的管理,保证建筑物和构件安全、稳定地工作,避免不必要的损失。一旦产生裂缝,应全面调查分析,查明原因,采取补救措施。结合多种预防处理措施,混凝土裂缝的危害是完全可以避免的。参考文献:
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