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浅谈混凝土裂缝的产生、预防及解决方法new

添加日期:2016/2/24 12:34:57   作 者:顾政川  来源:   浏览次数:

 摘要:

混凝土结构出现裂缝是一种常见问题。本文分析了裂缝产生的原因,通过实例,阐述了裂缝的检测过程,提出了裂缝处理方法。
 
关键词:混凝土结构;裂缝;检测;处理
 
1 前言
 
混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝,是相当普遍的现象。钢筋混凝土结构受力机制和大量实践经验都说明:混凝土结构的裂缝是不可避免的,裂缝是一种人们可以接受的材料特征[1]。但过宽的裂缝在外观上给人们以不安全感;在质量上,不符合耐久性要求,且结构的破坏和倒塌是从裂缝的扩展开始。因此,《钢筋混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)[2]规定了钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度限值。
本文归纳相关规范,结合实践经验,就裂缝产生的原因、裂缝检测及处理进行阐述。混凝土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,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,因此要对混凝土裂缝进行认真研究,区别对待。目前民用市场客户投诉的混凝土早期裂缝大多是由于初凝前后干燥失水引起收缩应变和水化热产生的热应变,通常混凝土应力2/3来自温度变化,1/3来自干缩和湿胀[3]。为此要有针对性的进行分析处理,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,保证建筑物和构件的安全。
 
2 裂缝的产生及预防措施
 
2.1塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中在结构件表面出现,形状很不规则多呈中间宽,两端细且长短不一,互不连贯状态,一般长20-30cm,较长的裂缝可达2-3m,宽1-5mm,类似干燥的泥浆面。大多在干热或大风天气,混凝土本身与外界气温相差悬殊,本身温度长时间过高,而气候很干燥的情况下出现。
主要原因分析:
1.混凝土浇筑后,受高温或较大风力的影响,表面没有及时覆盖,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂;
2.水泥用量过多,或使用过量的粉砂;
3.混凝土水灰比过大,模板,垫层过于干燥,吸收水分太大等;
4.拌和水中杂质如盐份,腐蚀酸可加强早期开裂趋势。
主要预防措施:
1.配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度;
2.配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒;
3.在气温高,温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。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作;
4.混凝土养护可采用养护剂,或覆盖湿草袋,塑料布等方法,当表面发现微细裂缝时,应及时抹压,再覆盖养护;
5.使用符合要求的拌和水,尽可能使用洁净的河砂;
6.出现裂缝后,如混凝土仍保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,再加强覆盖养护。如混凝土硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理。对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋锈蚀。
2.2干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右,主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形的结果。裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05-0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律。较薄的梁、板类构件,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,较薄的梁板中多沿其短向分布。
主要原因分析:
1.混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分散失快,体积收缩大,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,引起混凝土表面开裂,相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生;
2.混凝土水灰比过大,早期养护尤其是冬季养护不符合规范;
3.混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层;
4.混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化,平卧长型构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。
主要预防措施:
1.混凝土水泥用量,水灰比和砂率不能过大,有条件的掺加合适的减水剂。严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;
2.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,终凝前进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量,并在混凝土结构中设置合适的收缩缝;
3.加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。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,冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间。
2.3温度裂缝
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。温度裂缝的走向通常无规律,大面积结构裂缝常纵横交错,梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边,深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。温度裂缝通常宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄,高温膨胀引起的一般中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。
主要原因分析:
1.表面温度裂缝,多由于温差较大引起的。混凝土结构构件,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(当混凝土本身温差达到25℃-26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力),从而产生较大的降温收缩,而此时混凝土早期抗拉强度较低,当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝。由于这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,故通常在混凝土表面较浅的范围内产生;
2.深进的和贯穿的温度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,墙体浇筑在坚硬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,如果混凝土浇筑时温度很高,加上水泥水化热的温升很大,使混凝土的温度很高,当混凝土降温收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其它外部结构的约束,将会在混凝土内部出现很大的拉应力,产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。
主要预防措施:
1.合理选取原材料和配合比,采用级配良好的石子,砂石含泥量控制在较低范围内,配合比设计优化,减少水泥用量,降低水灰比;
2.分层浇筑振捣密实或掺加抗裂防渗剂,以提高混凝土抗拉强度,加强混凝土的养护和保温,预留温度收缩缝;
3.混凝土浇筑后裸露的表面及时喷水养护,夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂能为,冬期应适当延长保温和脱模时间,使缓慢降温,以防温度骤变温差过大引起裂缝,同时避开炎热天气浇筑大体积混凝土;也可设计冷却通道对大体积混凝土内部进行降温维护,降低温度裂缝产生的风险;
4.水泥应降低早期水化速率及水化热,具体为降低C3A、碱含量,控制水泥细度及颗粒级配,合理掺加混合材,降低出厂水泥温度,控制水泥稳定性,以减少水泥用量,降低水化热;
5.温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗冻融、抗疲劳等方面有影响,故应采取措施治理。对表面裂缝,可采用涂两遍环氧胶或贴环氧玻璃布,以及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理,对有整体性防水、防渗要求的结构,应根据裂缝可灌程度,采用灌水泥浆或化学浆液方法进行裂缝修补,或者灌浆与表面封闭同时采用。
2.4沉降裂缝
此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°
-45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小,地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要原因分析:
1.结构地基土质不匀、松软,回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;
2.模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等,特别是在冬季,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;
3.浇筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流动产生裂纹。
主要预防措施:
1.对松软土、填土地基,在其上部结构施工前应进行必要的夯实和加固;
2.保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀;
3.防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡,模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序,在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
2.5化学反应引起的裂缝
    碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。碱骨料反应裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难弥补,而钢筋锈蚀引起的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。
主要原因分析:
1.混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松,膨胀开裂,产生碱骨料反应裂缝;
2.由于混凝土浇筑,振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀。特别是氯离子锈蚀引起的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,钢筋锈蚀引起裂缝。
主要的预防措施:
1.把好原料关,选用碱活性小的砂石骨料,低碱水泥和低碱或无碱的外加剂及合适的掺和料抑制碱骨料反应;
2.规范进行混凝土施工浇注、振捣,在钢筋表面进行防护,控制水泥及其他原料,拌和水中的氯离子等有害成分含量,防止钢筋锈蚀。比如使用海砂时一定注意用淡水清洗。
 
3结论
 
针对已发生的裂缝,比较常用和成熟的施工方法有以下四种:
1.表面处理法
表面处理法是对混凝土构件表面较浅的裂缝用水泥砂浆或环氧树脂表面涂刷处理。这些表面裂缝一般都很细很浅,裂缝深度尚未达到钢筋表面,一般用高标号的砂浆进行表面涂抹即可。如果表面裂缝贯通底部,出现漏水的情况,可通过在构件表面贴补防水片等方法来解决。
2.填充密实法
填充密实法是对中等宽度裂缝的处理,将裂缝处凿成凹槽再填充相应材料修补。当裂缝宽度小于0.3mm时,可采用专用的混凝土封堵材料来填充裂缝。
3.压力灌浆法
压力灌浆法又称注浆法,它不仅修补面层而且能通过压力将注射用胶注到混凝土的内部裂缝处,对裂缝进行粘结封闭和补强加固,此种方法处理效果好,应用范围广。
4.结构补强法
因外部因素造成的较大裂缝,严重影响使用,如不及时采取措施,会危及整个建筑物的安全。例如外荷载超出设计的承载力、地震、爆炸、火灾等因素引起的裂缝,或由于钢筋锈蚀造成的构件承载力不足等原因引起的裂缝,通常采取结构补强法。
综上可以看出混凝土结构裂缝产生原因繁多,但实践证明采取上述措施能有效预防钢筋混凝土结构裂缝,能取得较好的社会效益和经济效益,期望本文能为建筑业同行提供有益的借鉴。
 
参考文献
1 陈氏良,徐伟,潘延平.现浇楼板的裂缝控制﹝M﹞.北京:中国建筑工业出版社,2003.
2 崔国庆.混凝土外加剂国标实施中应注意的几个新问题﹝J﹞.混凝土,2010(1).
3 谭伟祖.混凝土的收缩、开裂及其评价与防治﹝J﹞.混凝土2001(7)。
 

 


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