混凝土結構裂縫常見問題淺析

董彬林

[摘要]分析混凝土結構裂縫形成的原因,制訂防止裂縫形成的措施。

[關鍵詞]混凝土結構裂縫 原因 措施

一、施工中常見混凝土裂縫原因分析

混凝土是一種抗拉能力極低的脆性材料,在工程項目施工和使用過程中,當發生溫度、濕度變化,軋機震動、地基不均勻沉降時,極容易產生裂縫。

(一)材料質量

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用質量不合格的材料,可能導致結構出現裂縫。砂石含泥量超過規定,不僅降低混凝土的強度和抗滲性,還會使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫。砂石的級配差,或砂顆粒過細,用這種材料拌制的混凝土常造成側面裂縫。堿骨料反應,骨料中含有泥性硅化物質與堿性物質相遇,水、硅反應會生成膨脹的膠質,吸水后造成局部膨脹和拉應力,則構件產生爆裂狀裂縫,在潮濕的地方較為多見。

(二)地基變形

在鋼筋混凝土結構中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定與地基變形的情況,由于地基變形的應力相對較大,使的裂縫一般是貫穿性的。

(三)施工工藝

在鋼筋混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質量低劣,可能產生各種形式的裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現裂縫。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生原因而異,比較典型且常見的如下:

1.混凝土養護,特別是早期養護質量與裂縫關系密切。早期表面干燥可使其內外溫度較大更容易產生裂縫。

2.鋼筋表面污染、保護層過小或過大,或亂踩綁扎的上層鋼筋,使承受負彎矩的鋼筋保護層加厚,導致構件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

3.混凝土震搗不密實、不均勻,出現蜂窩、麻面、空洞,導致鋼筋銹蝕或形成其它荷載裂縫的起源點。

4.混凝土澆筑過快,混凝土流動性較低在硬化前因混凝土振搗不足,硬化后沉實過大,容易在澆筑數小時后發生裂縫,即塑性收縮裂縫。混凝土攪拌、運輸時間過長,水分蒸發過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土表面出現不規則的收縮裂縫。

5.用泵送混凝土施工時,為保證混凝土的流動性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導致混凝土凝結硬化時收縮量增加,混凝土表面出現不規則裂縫。

6.任意留置施工縫且不按規定處理。混凝土分層或分段澆注時,接頭部位處理不好,易在新、舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。

(四)設計構造

結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中;構造處理不當現澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋或附加吊筋以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。

(五)濕度變形裂縫

普通混凝土在空氣中硬結時,體積會發生收縮,由此而在構件內產生拉應力,在早期混凝土強度較低時,混凝土收縮值最大。因此,若構件早期養護不良,極易產生收縮裂縫。這類裂縫,在現澆剪力墻、水池底、壁等工程結構中最為常見。

二、鋼筋混凝土結構裂縫預防措施

鋼筋混凝土結構裂縫的預防,注意以下幾點:

(一)材料選用

1.水泥應選用水化熱較低的水泥,嚴禁使用安全性不合格水泥。

2.粗骨料宜用表面粗糙、質地堅硬的石料。級配良好,孔隙率小,無堿性反應;有害物質及粘土含量不超過規定。

3.細骨料宜用顆粒較粗、孔隙較小,含泥量較低的中砂。

(二)配料

1.配合比設計:采用低水灰比、低用水量,以減少混凝土的收縮,禁止任意增加水用量。

2.配制混凝土時計量應準確,要嚴格控制水灰比和水泥用量,攪拌要均勻,離析的混凝土必須重新拌勻后,方可澆筑。

(三)配筋

1.從塑性鉸區延性考慮鋼筋品種、規格、數量的改變、代用,必須考慮對構件抗裂性能的影響,做到強度弱梁。

2.鋼筋位置要正確。保護層過大或過小都可能導致混凝土開裂,鋼筋間距過大易引起鋼筋之間的混凝土開裂。

(四)模板工程

1.模板構造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導致混凝土裂縫。

2.模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(特別是動荷載)作用下,模板變形過大造成開裂。

3.合理掌握拆模時間,拆模時間不能過早,應保證早齡期混凝土不損壞或開裂。但也不能太晚,盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值。

(五)混凝土澆筑

1.混凝土澆筑時應防止離析顯現,振搗應均勻、適度。

2.加強混凝土的早期養護時間。在氣溫高、濕度低或風速大的條件下,更應及早進行噴水養護。當澆水養護有困難時,或者不能保證其充分濕潤時,可采用覆蓋保溫等方法。

(六)施工技術

加強地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后及時通知勘察及設計單位到場驗收。對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探,當探出有不利地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收后,方可進行下一步施工。

三、混凝土裂縫常見補救措施

1.表面處理法:包括表面涂抹和表面補貼法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

2.灌漿法:主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中,膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。

3.填充法:用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

4.結構補強法:因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等。混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗、鉆心取樣試驗、壓水或壓氣試驗等。