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摘要:许多钢筋混凝土结构的破坏都是从裂缝开始的,混凝土的建筑物出现裂缝较为普遍。必须十分重视裂缝的成因、预防和处理,为确保建筑物的适用性、安全性、耐久性,最大程度地保证人们的生命和财产安全,尤其是要避免和控制有害贯穿性裂缝的出现。出现不可避免的轻微裂缝要采取相应技术措施进行处理。
关键词:混凝土裂缝 裂缝成因 防治措施 技术处理
0 引言
由胶凝材料与砂石骨料、水泥按照适当比例配合,加水拌合成的混合物即为混凝土,它是经凝结硬化而形成的较坚硬的非均质脆性材料。混凝土的抗拉强度是抗压强度的1/10左右,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,存在很多抗拉能力低、易出现裂缝的薄弱环节,而产生裂缝。
混凝土的裂缝出现是很难避免的,最常见的混凝土工程裂缝是由于收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由外部荷载作用引发荷载裂缝,是能预防和治理的。
1 混凝土裂缝的分类及产生的原因
混凝土结构裂缝的成因错综复杂,各类因素相互影响。具体来讲,混凝土裂缝种类及其成因分析如下:
1.1 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,在结构内因变形遭到约束而产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝会随温度变化而扩张或合拢,这是它有别于其他类型的裂缝的一大特点。年温差、骤然降温、日照、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等是引起温度变化的主要因素。
1.2 地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;结构荷载差异太大;地基地质差异太大;结构基础类型差别太大;地基冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝
要避免钢筋锈蚀,在前期设计阶段就要加强对裂缝宽度的控制,严格按施工要求设计保护层厚度,严格控制水灰比,并确保混凝土振捣密实,严防氧气侵入;施工时要根据施工设计设定含氯盐的外加剂用量,尤其要注意沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区的施工质量控制。
1.4 施工工艺的优劣引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装、吊装过程中,若施工质量低劣,施工工艺不合理,可能产生各种形式的裂缝,细长的薄壁结构也是裂缝多发的一类构件。裂缝出现的根源不同,其宽度、走向、出现的部位都各不相同。下面介绍几类典型的裂缝:
①混凝土振捣的均匀程度和密实度不达标,致使构件产生蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。
②钢筋混凝土保护层过厚,或施工中随意踩踏绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层厚度加大,缩减了构件的有效高度,致使构件产生垂直于受力钢筋的裂缝。
③混凝土浇注速度太快,自身流动性差,硬化前振捣不充分致使硬化后沉实较大,浇筑数小时后极易产生塑性收缩裂缝。
④为提高混凝土的流动性,采用泵送混凝土施工,应适当提高水、水泥的掺用比例,或由于其它因素的影响造成水灰比加大,致使混凝土凝结硬化阶段收缩量加大,混凝土表面产生不规则裂缝。
⑤混凝土搅拌和运输时间太长,水分过量蒸发,降低了混凝土塌落度,进而造成构件表面产生收缩裂缝。
⑥接头处理不到位,分段或分层浇筑混凝土的过程中,新、旧混凝土和施工缝之间难免有裂缝出现。
⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或脱模后出现空鼓现象,或局部剥落。
⑧提早拆模破坏了混凝土强度的形成过程,构件受自重或施工荷载的影响而发生裂缝。
⑨在浇注混凝土时,模板刚度达不到设计要求,在侧向压力的影响下变形而引发构件裂缝。
2 裂缝的控制措施
2.1 设计方面
2.1.1 准确把握“抗”与“放”。“抗”,即处于约束状态下的构件没有足够的变形余地时,为防治裂缝所采取的行之有效的措施;“放”,即构件处于自由变形无约束状态下有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用“抗——放”结合、或以“抗”为主、或以“放”为主的设计理念来选用建材和施工方案。
2.1.2 在施工设计阶段,要尽量防止结构断面突变引起的应力集中。如因结构、造型因素等而不得以时,应适当采取一定的强化措施。
2.1.3 积极采用补偿收缩混凝土技术:混凝土收缩是引发混凝土裂缝的主要因素。在混凝土施工中,可将适量膨胀剂添加在混凝土中进行搜索补偿,从而达到防止收缩裂缝的目的。
2.1.4 重视对构造钢筋的认识:在结构设计过程中,必须合理配置构造钢筋,严格按设计要求的型号、规格选择薄壁构件(如墙板、楼面等)的构造钢筋。
2.1.5 在设计阶段,为节省混凝土单方用灰量,对大体积混凝土可考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,同时配比要求添加适量的混凝土掺合料。
2.2 材料选择和混凝土配合比设计方面
2.2.1 尽量避免采用早强高的水泥,应根据结构要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级。
2.2.2 选用级配优良且含泥量满足设计要求的砂、石原料。
2.2.3 在混凝土原料中适当掺加外加剂和掺合料。
2.2.4 掌握科学的混凝土补偿收缩技术。通过试验配比合理设计膨胀剂的最佳掺量。充分考虑膨胀剂的品种、掺量及其膨胀效果。
2.2.5 根据混凝土构件的截面、施工所采用的浇捣工艺和工程人员的技能水平等,設计配合比的人员必须亲临现场深入调研,合理设计混凝土坍落度,结合砂石原材料的质量对配合比进行适度调整,并与现场施工人员配合对混凝土构件进行养护。 2.3 现场操作方面
2.3.1 浇捣施工:浇捣环节,以混凝土坍落度为参考依据准确把控振捣时间,振捣捧应该快插慢拔,切忌漏振或过振;振捣过程中,为彻底排掉构件内部的气泡和水分,最好进行二次振捣和二次抹面。
2.3.2 混凝土养护:在混凝土构件早期成型阶段按施工要求进行为期14-28d的养护,避免混凝土产生收缩现象,往往能有效防止裂缝发生。在养护过程中,要注意使构件表面保持湿润。大体积混凝土可进行流水养护或蓄水养护。
2.3.3 混凝土的降温和保温工作:大体积混凝土施工必须考虑水泥的水化作用。施工时,为防止水泥释放过量的水化热、控制峰值,应提前采取降温措施。混凝土構件浇筑成型后,要尽快用湿麻袋或塑料薄膜覆盖,并蓄水保温,尽量避免其产生温度裂缝。
2.3.4 不宜在刮大风或下雨天开展浇筑施工。
2.3.5 为避免地下结构混凝土出现裂缝,施工后必须及时回填土。
2.3.6 夏季施工,要严格控制混凝土的浇捣温度,且要低温入模、低温养护,如有必要可通过冰块降温。
3 混凝土的裂缝技术处理
由于种种原因,在采取了上述综合性的防治措施后仍然有可能有少量的楼面裂缝的产生,当这些楼面裂缝产生后,应在楼地面和顶棚抹灰前预先做好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修施工。住宅楼地面上部的找平层一般比较厚,可以通过在找平层内增加钢丝网、钢板网或者是抗裂短钢筋来进行加强。并且上部常被木地板重装修面覆盖,问题相对比较少。但是顶棚抹灰一般比较薄,并且通常没有吊顶的遮盖,更容易暴露裂缝,影响美观从而引起投诉等问题的产生。所以在楼板底部更应该加强妥善的处理。楼板底部裂缝宜委托专业施工单位采用先进的复合材料对裂缝做粘贴加强处理。复合增强纤维的粘贴宽度一般以350mm-400mm为宜。既能起到良好的抗拉补逢增加强度的作用,又不影响批灰和装饰的效果,是目前比较理想的裂缝弥补措施。
混凝土的微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。下面介绍两种方法:
①填充法:如果裂缝宽度较大,可通过修补材料直接对裂缝进行填充。该方法造价低,且易于操作;如果裂缝较浅、宽度不超过0.3mm,或被杂物填充不宜灌浆修补,或者要简易处理小规模的裂缝,可先开V型槽,再填充处理。
②表面处理法:该方法主要包括表面贴补、表面涂抹两种形式。表面贴补法适宜修补大面积漏水的混凝土裂缝。表面涂抹法适用的裂缝类型为:细且浅、无法灌浆修补的裂缝;深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不伸缩、不漏水且不再活动的裂缝。
4 结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,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,降低材料的耐久性,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,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,采用合理的方法进行处理,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。总而言之,要防治混凝土裂缝,需要考虑方方面面的影响因素,要求设计单位、监理部门等各方的通力协作。现阶段,建筑业在混凝土构件的研究屡创新高,材料科学深入调研以及建筑施工技能的持续改进,诸如混凝土裂缝防治等问题将会得到更好的改观。
参考文献:
[1]王杰.现浇混凝土结构裂缝的分析及预防混凝土[J].2009.
[2]陈裕新.浅析钢筋混凝土裂缝的预防和控制[J].中国高新技术企业,2009(11):178.
[3]张倩.浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防[J].科学之友,2009(4):149-150.
[4]李浩.建筑工程质量通病防治手册(第3版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词:混凝土裂缝 裂缝成因 防治措施 技术处理
0 引言
由胶凝材料与砂石骨料、水泥按照适当比例配合,加水拌合成的混合物即为混凝土,它是经凝结硬化而形成的较坚硬的非均质脆性材料。混凝土的抗拉强度是抗压强度的1/10左右,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,存在很多抗拉能力低、易出现裂缝的薄弱环节,而产生裂缝。
混凝土的裂缝出现是很难避免的,最常见的混凝土工程裂缝是由于收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由外部荷载作用引发荷载裂缝,是能预防和治理的。
1 混凝土裂缝的分类及产生的原因
混凝土结构裂缝的成因错综复杂,各类因素相互影响。具体来讲,混凝土裂缝种类及其成因分析如下:
1.1 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,在结构内因变形遭到约束而产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝会随温度变化而扩张或合拢,这是它有别于其他类型的裂缝的一大特点。年温差、骤然降温、日照、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等是引起温度变化的主要因素。
1.2 地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;结构荷载差异太大;地基地质差异太大;结构基础类型差别太大;地基冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝
要避免钢筋锈蚀,在前期设计阶段就要加强对裂缝宽度的控制,严格按施工要求设计保护层厚度,严格控制水灰比,并确保混凝土振捣密实,严防氧气侵入;施工时要根据施工设计设定含氯盐的外加剂用量,尤其要注意沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区的施工质量控制。
1.4 施工工艺的优劣引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装、吊装过程中,若施工质量低劣,施工工艺不合理,可能产生各种形式的裂缝,细长的薄壁结构也是裂缝多发的一类构件。裂缝出现的根源不同,其宽度、走向、出现的部位都各不相同。下面介绍几类典型的裂缝:
①混凝土振捣的均匀程度和密实度不达标,致使构件产生蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。
②钢筋混凝土保护层过厚,或施工中随意踩踏绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层厚度加大,缩减了构件的有效高度,致使构件产生垂直于受力钢筋的裂缝。
③混凝土浇注速度太快,自身流动性差,硬化前振捣不充分致使硬化后沉实较大,浇筑数小时后极易产生塑性收缩裂缝。
④为提高混凝土的流动性,采用泵送混凝土施工,应适当提高水、水泥的掺用比例,或由于其它因素的影响造成水灰比加大,致使混凝土凝结硬化阶段收缩量加大,混凝土表面产生不规则裂缝。
⑤混凝土搅拌和运输时间太长,水分过量蒸发,降低了混凝土塌落度,进而造成构件表面产生收缩裂缝。
⑥接头处理不到位,分段或分层浇筑混凝土的过程中,新、旧混凝土和施工缝之间难免有裂缝出现。
⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或脱模后出现空鼓现象,或局部剥落。
⑧提早拆模破坏了混凝土强度的形成过程,构件受自重或施工荷载的影响而发生裂缝。
⑨在浇注混凝土时,模板刚度达不到设计要求,在侧向压力的影响下变形而引发构件裂缝。
2 裂缝的控制措施
2.1 设计方面
2.1.1 准确把握“抗”与“放”。“抗”,即处于约束状态下的构件没有足够的变形余地时,为防治裂缝所采取的行之有效的措施;“放”,即构件处于自由变形无约束状态下有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用“抗——放”结合、或以“抗”为主、或以“放”为主的设计理念来选用建材和施工方案。
2.1.2 在施工设计阶段,要尽量防止结构断面突变引起的应力集中。如因结构、造型因素等而不得以时,应适当采取一定的强化措施。
2.1.3 积极采用补偿收缩混凝土技术:混凝土收缩是引发混凝土裂缝的主要因素。在混凝土施工中,可将适量膨胀剂添加在混凝土中进行搜索补偿,从而达到防止收缩裂缝的目的。
2.1.4 重视对构造钢筋的认识:在结构设计过程中,必须合理配置构造钢筋,严格按设计要求的型号、规格选择薄壁构件(如墙板、楼面等)的构造钢筋。
2.1.5 在设计阶段,为节省混凝土单方用灰量,对大体积混凝土可考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,同时配比要求添加适量的混凝土掺合料。
2.2 材料选择和混凝土配合比设计方面
2.2.1 尽量避免采用早强高的水泥,应根据结构要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级。
2.2.2 选用级配优良且含泥量满足设计要求的砂、石原料。
2.2.3 在混凝土原料中适当掺加外加剂和掺合料。
2.2.4 掌握科学的混凝土补偿收缩技术。通过试验配比合理设计膨胀剂的最佳掺量。充分考虑膨胀剂的品种、掺量及其膨胀效果。
2.2.5 根据混凝土构件的截面、施工所采用的浇捣工艺和工程人员的技能水平等,設计配合比的人员必须亲临现场深入调研,合理设计混凝土坍落度,结合砂石原材料的质量对配合比进行适度调整,并与现场施工人员配合对混凝土构件进行养护。 2.3 现场操作方面
2.3.1 浇捣施工:浇捣环节,以混凝土坍落度为参考依据准确把控振捣时间,振捣捧应该快插慢拔,切忌漏振或过振;振捣过程中,为彻底排掉构件内部的气泡和水分,最好进行二次振捣和二次抹面。
2.3.2 混凝土养护:在混凝土构件早期成型阶段按施工要求进行为期14-28d的养护,避免混凝土产生收缩现象,往往能有效防止裂缝发生。在养护过程中,要注意使构件表面保持湿润。大体积混凝土可进行流水养护或蓄水养护。
2.3.3 混凝土的降温和保温工作:大体积混凝土施工必须考虑水泥的水化作用。施工时,为防止水泥释放过量的水化热、控制峰值,应提前采取降温措施。混凝土構件浇筑成型后,要尽快用湿麻袋或塑料薄膜覆盖,并蓄水保温,尽量避免其产生温度裂缝。
2.3.4 不宜在刮大风或下雨天开展浇筑施工。
2.3.5 为避免地下结构混凝土出现裂缝,施工后必须及时回填土。
2.3.6 夏季施工,要严格控制混凝土的浇捣温度,且要低温入模、低温养护,如有必要可通过冰块降温。
3 混凝土的裂缝技术处理
由于种种原因,在采取了上述综合性的防治措施后仍然有可能有少量的楼面裂缝的产生,当这些楼面裂缝产生后,应在楼地面和顶棚抹灰前预先做好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修施工。住宅楼地面上部的找平层一般比较厚,可以通过在找平层内增加钢丝网、钢板网或者是抗裂短钢筋来进行加强。并且上部常被木地板重装修面覆盖,问题相对比较少。但是顶棚抹灰一般比较薄,并且通常没有吊顶的遮盖,更容易暴露裂缝,影响美观从而引起投诉等问题的产生。所以在楼板底部更应该加强妥善的处理。楼板底部裂缝宜委托专业施工单位采用先进的复合材料对裂缝做粘贴加强处理。复合增强纤维的粘贴宽度一般以350mm-400mm为宜。既能起到良好的抗拉补逢增加强度的作用,又不影响批灰和装饰的效果,是目前比较理想的裂缝弥补措施。
混凝土的微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。下面介绍两种方法:
①填充法:如果裂缝宽度较大,可通过修补材料直接对裂缝进行填充。该方法造价低,且易于操作;如果裂缝较浅、宽度不超过0.3mm,或被杂物填充不宜灌浆修补,或者要简易处理小规模的裂缝,可先开V型槽,再填充处理。
②表面处理法:该方法主要包括表面贴补、表面涂抹两种形式。表面贴补法适宜修补大面积漏水的混凝土裂缝。表面涂抹法适用的裂缝类型为:细且浅、无法灌浆修补的裂缝;深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不伸缩、不漏水且不再活动的裂缝。
4 结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,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,降低材料的耐久性,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,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,采用合理的方法进行处理,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。总而言之,要防治混凝土裂缝,需要考虑方方面面的影响因素,要求设计单位、监理部门等各方的通力协作。现阶段,建筑业在混凝土构件的研究屡创新高,材料科学深入调研以及建筑施工技能的持续改进,诸如混凝土裂缝防治等问题将会得到更好的改观。
参考文献:
[1]王杰.现浇混凝土结构裂缝的分析及预防混凝土[J].2009.
[2]陈裕新.浅析钢筋混凝土裂缝的预防和控制[J].中国高新技术企业,2009(11):178.
[3]张倩.浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防[J].科学之友,2009(4):149-150.
[4]李浩.建筑工程质量通病防治手册(第3版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.