混凝土裂縫的原因及預防措施

馬洪偉　孔凡興

摘 要:大量的工程和實踐理論分析表明,鋼筋混凝土構件基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細,甚至肉眼看不見(縫寬<0.5mm),一般對結構的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學因素作用下,不斷產生和發展引起混凝土碳化、保護層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋混凝土強度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴重時甚至發生垮塌事故,危害結構的正常使用,必須加以控制。

關鍵詞:混凝土;溫度變形;裂縫

1 混凝土裂縫的成因:

1.1 原材料質量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成?；炷了捎貌牧系馁|量不合格,可能導致結構出現裂縫。

1.2 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,在潮濕地方較為多見。

1.3 拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應有影響。

1.4 施工違反操作規程

常見因素有攪拌、運輸時間過長;振搗不良;澆筑速度過快;塑性混凝土下沉;施工縫接茬處理不好;初期養護不當,早期受凍;鋼筋骨架構造不當(主箍筋配置、主箍筋間距、主筋搭焊接錨固、輔筋和預埋件問題等);亂踩配筋致使保護層減小;模型板剛度不足;模板支架下沉或失穩;過早拆模等;其中多數屬物理性缺陷。

1.5 構件受力、變形使內應力超越材料強度

常見的受力有拉伸(中、偏拉)、壓縮(中、偏壓局壓)、彎曲(少筋、適筋、超筋)、剪切(少箍、適箍、超箍、沖切)、扭轉等狀態;常見的變形有因過大不均勻沉降、因收縮和溫度變形受到約束待狀態。它們所造成的缺陷均屬物理性缺陷。

1.6 溫度變形

混凝土具有熱脹冷縮的性質,其線膨脹系數一般為1×10-5/℃。當環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見,譬如現澆屋面板上的裂縫,大體積混凝土的裂縫等。

1.7 濕度變形

混凝土在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見于現澆墻板式結構、現澆框架結構等,通常是因為養護不良造成?；炷恋氖湛s值一般為0.2～0.4‰。其發展規律是早期快,后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構筑物,通常是每隔20～40m設置一道后澆帶,或采用在混凝土中摻加微膨脹劑等,這樣可基本解決混凝土的早期干縮。

2 預防措施

2.1 材料選用

水泥:應選用水化熱較低的水泥,嚴禁使用安定性不合格的水泥。粗骨料:宜用表面粗糙、質地堅硬的石料。級配良好,空隙率小,無堿性反應;有害物質及粘土含量不超過規定。細骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小,含泥量較低的中砂。外摻料:宜采用堿水劑等外加劑,以改善混凝土工作性能,降低用水量,減少收縮。

2.2 配料

配合比設計:應采用低水灰比、低用水量,以減少混凝土的收縮;禁止任意增加水泥用量;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,方可澆灌。

2.3 模板工程

鋼筋混凝土結構裂縫的預防,在模板工程中應注意以下各點: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。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。例題掌握拆模時機,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,即不要錯過最佳養護介入時機。

2.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑時應防止離析現象,振搗應均勻、適度。加強混凝土的早期養護,并適當延長養護時間。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,或者不能保證其充分濕潤時,可采用覆蓋保溫材料等方法。

2.5 施工技術

加強地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后應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,并經驗收合格后,方可進行下一步施工。

開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結構。

合理安排施工順序。當相鄰建(構)筑物間距較近時,一般應先施工較深的基礎,以防止基坑開挖破壞已建基礎的地基。當建(構)筑物各部份荷載相差較大時,一般應先施工重、高部分,后施工輕、低部分。

2.6 對因使用及環境條件變化而發生的裂縫,要根據其不同性質區別采用不同的防治措施。

2.7 設計構造

建筑平面選型在滿足使用要求的前提下,力求簡單。平面復雜的建筑物,容易產生扭曲等附加應力而造成墻體及樓板開裂。

合理布置縱橫墻,縱墻開洞應盡可能小。控制建筑物的長高比。長高比越小,整體剛度越大,調整不均勻沉降的能力越強。減少地基的不均勻沉降。除了前述的措施外,在基礎設計中還可以采取調整基礎的埋置深度、不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法,來調整地基的不均勻變形。層層設置圈梁、構造柱,可以增加建筑物的整體性,提高磚石砌體的抗剪、抗拉強度,防止或減少裂縫。即使出現了裂縫,也能阻止其進一步發展。

正確地設置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定合適,構造要合理,可以和其它結構縫合并設置。