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[摘要]混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行了分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因提出了控制裂缝发展的措施,并总结了混凝土裂缝的处理方法。
[关键词]混凝土;裂缝;成因;控制
1.引言
混凝土结构工程的裂缝,是一个带着有普通性被工程界很为关注的问题。有些裂缝的继续扩展可能危及结构安全,因为结构的最终破坏往往是从裂缝开始的,成为结构的破坏的先兆,这主要是指荷载产生的裂缝;有些裂缝的出现造成工程渗漏,影响正常使用,保护层剥落,降低混凝土强度,严重损害工程耐久性,缩短工程使用寿命,这主要是指变形产生的裂缝;还有耦合作用下的裂缝和碱骨料反应膨胀应力引起的裂缝及冻融引起的裂缝。同时较大的结构裂缝,影响建筑美观,为装修造成困难。由于产生裂缝的微观与宏观机理的复杂性、动态变化性,它也是困扰工程技术人员一个技术难题。
2.裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题,解决裂缝控制问题应当采取综合方法。
2.1设计原因。设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝,设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝,设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板),设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形;设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。
2.2材料原因。骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
2.3混凝土配合比设计原因。设计中水泥等级或品种选用不当。配合比中水灰比,过大。单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
2.4施工及现场养护原因。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,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。拌和不均匀,搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
2.5外界因素。构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝;周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝;野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,火灾、轻度地震等引起裂缝。
3.裂缝的防治
3.1设计方面。1、计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全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。[1]2、用补偿收缩混凝土技术要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。3、冬天停工春天继续施工时,地下室顶板、 地下室的窗上墙和窗下墙容易出现裂缝,目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“抗放结合”的控制裂缝措施。
3.2材料选择。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、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。
3.3混凝土配合比设计。混凝土配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定,根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外 [2]。
3.4施工方面。1、模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工工具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定,安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展。2、应优先采用预拌混凝土,其质量应符合《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外,对品质、种类相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货时,应保证所用主要材料及配合比相同,制备工艺条件基本相同。3、为了获得匀质密实的混凝土,浇筑时要考虑结构的浇筑区域、构件类别、钢筋配置状况以及混凝土拌和物的品质,选用适当机具与浇筑方法。
3.5管理方面。应当确定科学的控制裂缝标准,合理的选择施工进度,避免在混凝土施工中过分抢修工期,监督混凝土施工中制定的各项技术措施,必须严格执行。施工过程中及验收后发现有少量的裂缝,应当采取化学灌浆方法和封闭方法加以处理[3],采取适当措施以确保结构物的正常耐久使用,完全满足设计要求。
3.6环境方面。注意施工的季节,环境的温湿度及气象变化对混凝土变形性能的影响,严格控制现场坍落度、防风等,应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土,中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。
4.处理方法
目前土裂缝的处理方法:表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、仿生自愈合法等。
参考文献
[1]耿小强.浅析混凝土裂缝的成因及处理方法[N].承德日报,2009年
[2]何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]韩素芳,耿维恕.钢筋混泥土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2005,12.
[关键词]混凝土;裂缝;成因;控制
1.引言
混凝土结构工程的裂缝,是一个带着有普通性被工程界很为关注的问题。有些裂缝的继续扩展可能危及结构安全,因为结构的最终破坏往往是从裂缝开始的,成为结构的破坏的先兆,这主要是指荷载产生的裂缝;有些裂缝的出现造成工程渗漏,影响正常使用,保护层剥落,降低混凝土强度,严重损害工程耐久性,缩短工程使用寿命,这主要是指变形产生的裂缝;还有耦合作用下的裂缝和碱骨料反应膨胀应力引起的裂缝及冻融引起的裂缝。同时较大的结构裂缝,影响建筑美观,为装修造成困难。由于产生裂缝的微观与宏观机理的复杂性、动态变化性,它也是困扰工程技术人员一个技术难题。
2.裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题,解决裂缝控制问题应当采取综合方法。
2.1设计原因。设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝,设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝,设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板),设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形;设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。
2.2材料原因。骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
2.3混凝土配合比设计原因。设计中水泥等级或品种选用不当。配合比中水灰比,过大。单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
2.4施工及现场养护原因。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,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。拌和不均匀,搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
2.5外界因素。构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝;周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝;野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,火灾、轻度地震等引起裂缝。
3.裂缝的防治
3.1设计方面。1、计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全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。[1]2、用补偿收缩混凝土技术要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。3、冬天停工春天继续施工时,地下室顶板、 地下室的窗上墙和窗下墙容易出现裂缝,目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“抗放结合”的控制裂缝措施。
3.2材料选择。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、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。
3.3混凝土配合比设计。混凝土配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定,根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外 [2]。
3.4施工方面。1、模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工工具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定,安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展。2、应优先采用预拌混凝土,其质量应符合《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外,对品质、种类相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货时,应保证所用主要材料及配合比相同,制备工艺条件基本相同。3、为了获得匀质密实的混凝土,浇筑时要考虑结构的浇筑区域、构件类别、钢筋配置状况以及混凝土拌和物的品质,选用适当机具与浇筑方法。
3.5管理方面。应当确定科学的控制裂缝标准,合理的选择施工进度,避免在混凝土施工中过分抢修工期,监督混凝土施工中制定的各项技术措施,必须严格执行。施工过程中及验收后发现有少量的裂缝,应当采取化学灌浆方法和封闭方法加以处理[3],采取适当措施以确保结构物的正常耐久使用,完全满足设计要求。
3.6环境方面。注意施工的季节,环境的温湿度及气象变化对混凝土变形性能的影响,严格控制现场坍落度、防风等,应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土,中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。
4.处理方法
目前土裂缝的处理方法:表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、仿生自愈合法等。
参考文献
[1]耿小强.浅析混凝土裂缝的成因及处理方法[N].承德日报,2009年
[2]何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]韩素芳,耿维恕.钢筋混泥土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2005,12.