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【摘 要】钢筋混凝土结构现已广泛应用于我们的生活,我们的房子、道路、桥梁等都离不开钢筋混凝土,当然钢筋混凝土结构并不完美,有各种各样的问题,其中裂缝就是混凝土结构中普遍存在的一种现象。裂缝不仅降低钢筋混凝土的性能,影响建筑物的使用功能,还会影响建筑物的使用年限。
【关键词】建筑工程;钢筋混凝土;裂缝
在混凝土结构施工过程中,裂缝是比较常见的质量通病,一旦出现超过允许宽度的裂缝,就有可能会对建筑物的安全性与耐久性产生副作用,设计使用年限就会大打折扣。而且,由于裂缝的出现,使混凝土的保护层厚度减少,引起钢筋的锈蚀,影响材料的使用性能,进而降低建筑物固有的承载能力,混凝土工程在社会生活的各个领域均有广泛的应用,为了保证经济的高速发展和出于对人民生命财产安全的考虑,在施工中,我们有针对性的对可能出现的不同情况,预先编制出相应的应对方案,保证建筑工程施工质量。
1混凝土收缩裂缝的分析及对应预防措施
近年来,混凝土早期开裂问题越来越严重,很多结构在施工期间便出现不同程度的裂缝,一些现浇梁、板甚至在拆模或养护过程中便出现了裂缝。本文针对混凝土裂缝的产生原因进行整理分析,提出相应的控制措施,为减少混凝土开裂、有效改善混凝土耐久性提供参考依据。
1.1干燥收缩变形
水泥石或混凝土的干燥过程是其所含水转变为蒸汽的蒸发过程。水泥石中存在于大孔洞、毛细孔和胶凝孔中的水依次蒸发,失水后的混凝土由于受到表面张力、毛细孔力等作用最终出现收缩,甚至会出现裂缝的现象。预防措施:①选用收缩量较小的水泥;②在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比,同时掺加合适的减水剂;③加强混凝土的早期养护;④根据现场情况,在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
1.2温度收缩变形
温度收缩主要是混凝土在水泥水化放热出现峰值后的降温过程中产生的。水泥在早期水化过程中放出大量的热,一般每克水泥可放出502J热量,在绝热条件下,每45kg水泥水化导致5~8℃绝热温升。在没有缓凝剂的条件下,通常在12h左右出现温度峰值。随后,由于水化渐缓,放热减小,在与外界环境热交换下温度开始下降。混凝土由于热胀冷缩作用而出现收缩,但除了在极端气候条件下,周围的温度变化对普通混凝土结构的危害很小,甚至没有危害。
预防措施:①选用水化热低、凝结时间长的水泥;②在高温季节要降低原材料温度;③长时间保持表面温度和湿度;④混凝土浇筑完毕进行二次抹面。
1.3塑性收缩
塑性收缩发生在混凝土终凝前的塑性阶段,通常在浇筑后4~15h左右出现,绝大部分发生在初凝前的流塑性阶段。这一阶段水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水、水分急剧蒸发以及骨料与浆体的不均匀沉降等现象。因此,塑性收缩又可以细分为失水凝缩、化学减缩(或化学收缩)、沉降收缩三类。预防措施:①减少水泥和水用量;②保持混凝土表面湿度;③可泵性混凝土要降低砂率和骨料含泥量。
1.4自收缩变形
混凝土的自收缩(autogenousshrinkage)是指混凝土在没有与周围环境发生湿度交换的情况下发生的体积变化,它是水泥水化过程中由于没有外界水供应或外界水通过毛细孔迁移到体系内部的速度小于水化耗水速度时引起的混凝土内部的自干燥过程所导致,作用机理与干燥收缩类似。目前随着掺高效减水剂与矿物细掺合料为特征的高强高性能混凝土的成熟发展和广泛应用,自收缩问题逐渐成为人们关注的焦点。预防措施:①掺加一定量的粉煤灰;②使用矿渣水泥;③掺入膨胀剂;④使用有吸水性的骨料;⑤水雾养护。
1.5碳化收缩变形
碳化收缩是由于碳化作用所产生的游离态水蒸发引起的浆体收缩。碳化作用是指大气中的CO2在有水的条件下与水泥水化产物作用生成CaCO3、铝胶、硅胶以及游离态水,并由此引起混凝土体积收缩变形。预防措施:增加表面湿度,铺盖养护材料。
1.6钢筋锈涨裂缝
钢筋在混凝土中腐蚀是电化学(原电池)的反应过程。决定钢筋腐蚀反应的基本因素是电位差、水和氧,缺一不可,实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。混凝土中钢筋表层腐蚀或铁锈后,体积可增加几倍,挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力,拉应力超过混凝土的承耐能力就在混凝土的保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝,并且裂缝会不断发展,对工程结构的安全性、耐久性造成恶劣的影响。预防措施:阻截氯源和增强混凝土免疫力。
1.7碱骨料反应裂缝
混凝土碱骨料反应裂缝主要是指水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生反应即碱硅酸反应(简称ASR),反应生成碱硅酸盐凝胶体积膨胀所引发的裂缝。混凝土ASR能否发生、发展,能否引起膨胀裂缝或其程度如何,受到其含碱量、混合材料种类和性能、温湿条件、工程质量等因素的影响。
1.8施工工艺及流程造成裂缝
混凝土施工过程中操作不规范,养护制度不完善。影响混凝土密实性和均匀性,出现蜂窝、麻面、孔洞等缺陷导致裂纹的产生。混凝土收面不及时,或压抹次数不足,使混凝土表面产生收缩裂缝。为赶工期,过早承受荷载加剧了混凝土裂缝的产生。
2裂缝的处理方法
2.1开槽法修补裂缝
将改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干的混凝土凿槽内进行嵌入而达到修补的效果,一般适用于宽度大于0.5mm的裂缝。
2.2低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补,其修补工序流程为:裂缝清理——试漏——配制注浆液——压力注浆——二次注浆——清理表面。
2.3表面覆蓋法修补裂缝
适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝,在裂缝上涂膜以达到修补混凝土微细裂缝的目的,主要分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种类型。
2.4缝合法(锚固法)
该法是以钢筋栓沿混凝土裂缝隔一定距离将裂缝锚紧的修补方法,多用于混凝土及钢筋混凝土的补强加固作业上。
2.5预应力锚固法
此法为混凝土结构的补强加固法。沿与裂缝相垂直的方向配置钢筋或锚杆,然后拉紧,使钢筋中产生预应力,最后锚紧。
2.6混凝土置换法
先将损坏的混凝土剔除,然后再置换新的混凝土或其他材料。
2.7电化学防护法
利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。
2.8仿生自愈合法
模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维使裂缝重新愈合。
3结语
长期以来,对混凝土裂缝控制成效不大的主要原因之一就是对混凝土裂缝问题的重视程度不够,而没有很好地、因地制宜地采取相应的措施。广大工程技术人员在施工过程中,应深入了解混凝土各种裂缝的成因和影响因素,在施工过程中重点对混凝土因塑性收缩和温度等因素引起的裂缝加以控制,以保证混凝土结构的浇筑质量。
【关键词】建筑工程;钢筋混凝土;裂缝
在混凝土结构施工过程中,裂缝是比较常见的质量通病,一旦出现超过允许宽度的裂缝,就有可能会对建筑物的安全性与耐久性产生副作用,设计使用年限就会大打折扣。而且,由于裂缝的出现,使混凝土的保护层厚度减少,引起钢筋的锈蚀,影响材料的使用性能,进而降低建筑物固有的承载能力,混凝土工程在社会生活的各个领域均有广泛的应用,为了保证经济的高速发展和出于对人民生命财产安全的考虑,在施工中,我们有针对性的对可能出现的不同情况,预先编制出相应的应对方案,保证建筑工程施工质量。
1混凝土收缩裂缝的分析及对应预防措施
近年来,混凝土早期开裂问题越来越严重,很多结构在施工期间便出现不同程度的裂缝,一些现浇梁、板甚至在拆模或养护过程中便出现了裂缝。本文针对混凝土裂缝的产生原因进行整理分析,提出相应的控制措施,为减少混凝土开裂、有效改善混凝土耐久性提供参考依据。
1.1干燥收缩变形
水泥石或混凝土的干燥过程是其所含水转变为蒸汽的蒸发过程。水泥石中存在于大孔洞、毛细孔和胶凝孔中的水依次蒸发,失水后的混凝土由于受到表面张力、毛细孔力等作用最终出现收缩,甚至会出现裂缝的现象。预防措施:①选用收缩量较小的水泥;②在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比,同时掺加合适的减水剂;③加强混凝土的早期养护;④根据现场情况,在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
1.2温度收缩变形
温度收缩主要是混凝土在水泥水化放热出现峰值后的降温过程中产生的。水泥在早期水化过程中放出大量的热,一般每克水泥可放出502J热量,在绝热条件下,每45kg水泥水化导致5~8℃绝热温升。在没有缓凝剂的条件下,通常在12h左右出现温度峰值。随后,由于水化渐缓,放热减小,在与外界环境热交换下温度开始下降。混凝土由于热胀冷缩作用而出现收缩,但除了在极端气候条件下,周围的温度变化对普通混凝土结构的危害很小,甚至没有危害。
预防措施:①选用水化热低、凝结时间长的水泥;②在高温季节要降低原材料温度;③长时间保持表面温度和湿度;④混凝土浇筑完毕进行二次抹面。
1.3塑性收缩
塑性收缩发生在混凝土终凝前的塑性阶段,通常在浇筑后4~15h左右出现,绝大部分发生在初凝前的流塑性阶段。这一阶段水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水、水分急剧蒸发以及骨料与浆体的不均匀沉降等现象。因此,塑性收缩又可以细分为失水凝缩、化学减缩(或化学收缩)、沉降收缩三类。预防措施:①减少水泥和水用量;②保持混凝土表面湿度;③可泵性混凝土要降低砂率和骨料含泥量。
1.4自收缩变形
混凝土的自收缩(autogenousshrinkage)是指混凝土在没有与周围环境发生湿度交换的情况下发生的体积变化,它是水泥水化过程中由于没有外界水供应或外界水通过毛细孔迁移到体系内部的速度小于水化耗水速度时引起的混凝土内部的自干燥过程所导致,作用机理与干燥收缩类似。目前随着掺高效减水剂与矿物细掺合料为特征的高强高性能混凝土的成熟发展和广泛应用,自收缩问题逐渐成为人们关注的焦点。预防措施:①掺加一定量的粉煤灰;②使用矿渣水泥;③掺入膨胀剂;④使用有吸水性的骨料;⑤水雾养护。
1.5碳化收缩变形
碳化收缩是由于碳化作用所产生的游离态水蒸发引起的浆体收缩。碳化作用是指大气中的CO2在有水的条件下与水泥水化产物作用生成CaCO3、铝胶、硅胶以及游离态水,并由此引起混凝土体积收缩变形。预防措施:增加表面湿度,铺盖养护材料。
1.6钢筋锈涨裂缝
钢筋在混凝土中腐蚀是电化学(原电池)的反应过程。决定钢筋腐蚀反应的基本因素是电位差、水和氧,缺一不可,实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。混凝土中钢筋表层腐蚀或铁锈后,体积可增加几倍,挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力,拉应力超过混凝土的承耐能力就在混凝土的保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝,并且裂缝会不断发展,对工程结构的安全性、耐久性造成恶劣的影响。预防措施:阻截氯源和增强混凝土免疫力。
1.7碱骨料反应裂缝
混凝土碱骨料反应裂缝主要是指水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生反应即碱硅酸反应(简称ASR),反应生成碱硅酸盐凝胶体积膨胀所引发的裂缝。混凝土ASR能否发生、发展,能否引起膨胀裂缝或其程度如何,受到其含碱量、混合材料种类和性能、温湿条件、工程质量等因素的影响。
1.8施工工艺及流程造成裂缝
混凝土施工过程中操作不规范,养护制度不完善。影响混凝土密实性和均匀性,出现蜂窝、麻面、孔洞等缺陷导致裂纹的产生。混凝土收面不及时,或压抹次数不足,使混凝土表面产生收缩裂缝。为赶工期,过早承受荷载加剧了混凝土裂缝的产生。
2裂缝的处理方法
2.1开槽法修补裂缝
将改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干的混凝土凿槽内进行嵌入而达到修补的效果,一般适用于宽度大于0.5mm的裂缝。
2.2低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2~0.3mm的混凝土裂缝修补,其修补工序流程为:裂缝清理——试漏——配制注浆液——压力注浆——二次注浆——清理表面。
2.3表面覆蓋法修补裂缝
适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝,在裂缝上涂膜以达到修补混凝土微细裂缝的目的,主要分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种类型。
2.4缝合法(锚固法)
该法是以钢筋栓沿混凝土裂缝隔一定距离将裂缝锚紧的修补方法,多用于混凝土及钢筋混凝土的补强加固作业上。
2.5预应力锚固法
此法为混凝土结构的补强加固法。沿与裂缝相垂直的方向配置钢筋或锚杆,然后拉紧,使钢筋中产生预应力,最后锚紧。
2.6混凝土置换法
先将损坏的混凝土剔除,然后再置换新的混凝土或其他材料。
2.7电化学防护法
利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。
2.8仿生自愈合法
模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维使裂缝重新愈合。
3结语
长期以来,对混凝土裂缝控制成效不大的主要原因之一就是对混凝土裂缝问题的重视程度不够,而没有很好地、因地制宜地采取相应的措施。广大工程技术人员在施工过程中,应深入了解混凝土各种裂缝的成因和影响因素,在施工过程中重点对混凝土因塑性收缩和温度等因素引起的裂缝加以控制,以保证混凝土结构的浇筑质量。