混凝土工程裂縫產(chǎn)生的原因及措施

孫俞興 鄭軍華

摘要:混凝土工程裂縫是影響工程質(zhì)量的主要因素。裂縫產(chǎn)生的原因主要是變形作用,如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等多因素,統(tǒng)稱為變形作用引起的裂縫問題。文章憑借在大量的施工中積累的處理裂縫的經(jīng)驗以及堅實的理論研究,提出了工程結(jié)構(gòu)中混凝土裂縫原因及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞:凝土裂縫混;產(chǎn)生原因;預(yù)防措施;處理辦法

1 裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多,有設(shè)計方面的原因,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格,模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。但更多的是施工過程的各種因素組合產(chǎn)生的,要根本解決混凝土的裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。

1.1 干縮變形裂縫

干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內(nèi)部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束,產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產(chǎn)生。

1.2 溫度裂縫

由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

1.3 碳化反應(yīng)收縮裂縫

混凝土的碳化是環(huán)境中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用,生成碳酸鈣和水,碳化使混凝土的堿性降低,削弱混凝土對鋼筋的保護作用,導(dǎo)致鋼筋銹蝕;碳化顯著增加混凝土的收縮,使混凝土抗壓強度增大,但可能產(chǎn)生細微的裂縫,而使混凝土的抗拉或抗折強度降低。

2 混凝土裂縫預(yù)防措施

根據(jù)混凝土裂縫成因,采取適當(dāng)措施進行預(yù)防要比事后補救有效的多。也就是說采取以防為主的方法,歸納起來,可以從以下幾個方面著手:

設(shè)計。在設(shè)計上要注意到那些容易開裂的部位,如深基與淺基、高低跨處等,應(yīng)考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)原因而引起的薄弱環(huán)節(jié),在設(shè)計中加以解決。在構(gòu)件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下,鋼筋直徑越細、間距越小則對預(yù)防開裂越有利。

施工方案。良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割,最好是設(shè)置在變截面處或承受拉、剪、彎應(yīng)力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外,分層位置即水平施工縫留設(shè)位置也應(yīng)加以注意,一般來說,因盡量留在變截面處,或遠離受拉鋼筋部位而設(shè)在砼的受壓區(qū),確定澆筑時間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工,則應(yīng)采取材料降溫措施來控制砼入模溫度。

施工質(zhì)量。由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。如果在施工階段控制住了裂縫,則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此,施工階段是裂縫預(yù)防的主要階段,在施工階段要注意以下幾個問題:首先砼要有合適的配合比,選擇合適的配合比,不僅要滿足強度要求、施工要求,還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。適當(dāng)?shù)剡x擇好水灰比,在滿足強度要求的原則下,盡可能減少水泥用量;其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固,以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除,以免影響?zhàn)そY(jié)力;第三是澆筑、振搗操作合理,特別是振搗操作技術(shù),往往不被人們重視。過分地振搗對砼均勻性有害,振搗不足也不能保證砼應(yīng)有的密實度,要恰到好處。

養(yǎng)護。養(yǎng)護的目的是使砼正常硬化,強度增長,不受或少受外界影響。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)法使砼溫度級慢慢下降到接近外界氣溫,縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應(yīng)力,阻力裂縫的產(chǎn)生。混凝土的養(yǎng)護一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮;另一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。

3 混凝土裂縫的處理方法

混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法:表面修補法,灌漿、嵌縫封堵法,結(jié)構(gòu)加固法,混凝土置換法,電化學(xué)防護法以及仿生自愈合法。

3.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通常深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。

3.2 灌漿法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)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(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)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。此法應(yīng)用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。利用壓送設(shè)備將補縫漿液注入砼裂隙,達到閉塞的目的,該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便,效果也很理想。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

3.3 嵌縫封堵法

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等。常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.4 結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。

3.5 電化學(xué)防護法電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài),鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性。

復(fù)原法是化學(xué)防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點是防護方法受環(huán)境因素的影響較小,適用鋼筋、

混凝土的長期防腐,既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

結(jié)束語

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會降低混凝土構(gòu)件的強度,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土構(gòu)件的耐久性,影響建筑物的承載能力。因此要對混凝土裂縫進行認(rèn)真研究、分析,提前采取有效的預(yù)防措施,并對已出現(xiàn)的裂縫區(qū)分對待采取合理有效的處理方法,確保混凝土的耐久性能,保證建筑物的安全及穩(wěn)定性。

參考文獻

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