混凝土裂縫成因及其防治措施分析-

1、論文混凝土裂縫成因及其防治措施分析姓名單位混凝土裂縫成因及其防治措施分析論文摘要:本文分析了鋼筋混凝土梁裂縫的產(chǎn)生原因,并提出了相應(yīng)的防治措施。論文關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土梁;裂縫;受拉區(qū)一、前言鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下,引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過程中受年溫差的長(zhǎng)期作用,當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)裂縫。構(gòu)件裂縫的因素是多方面的,包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等,無論何種原因產(chǎn)生的裂縫,都會(huì)給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。一、混凝土微裂縫鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。確切地說,混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在,這是因?yàn)榛炷林械乃嗍?/p>

2、和骨料在溫濕度變化條件下產(chǎn)生不均勻的體積變形,而它們又粘結(jié)在一起不能自由變形,于是形成相互間的約束應(yīng)力;一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的黏結(jié)強(qiáng)度,以及水泥石自身的抗拉強(qiáng)度,就會(huì)產(chǎn)生微裂縫1。2混凝土產(chǎn)生裂縫的原因混凝土裂縫的產(chǎn)生,都是微裂縫發(fā)展的結(jié)果。就其本身而言,一般認(rèn)為是混凝土材料變形約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強(qiáng)度所致。1.1混凝土本身的影響在大體積砼澆筑時(shí),因水泥水化熱過高,混凝土在澆筑振搗以后,水泥水化過程中產(chǎn)生一定的熱量,水化熱聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失,引起急劇升溫。由于結(jié)構(gòu)物在一個(gè)自然散熱條件中,實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初35 d。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng),砼

3、彈性模量的增高,對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來愈大,以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種應(yīng)力時(shí),開始出現(xiàn)溫度裂縫1-2。1.2混凝土的收縮變形混凝土的收縮,也是產(chǎn)生裂縫的重要原因。實(shí)際所需拌合水比水泥水化所需的水要多得多。拌合水中只有約20%的水是水泥水化所必需的,其余的都要被蒸發(fā)掉。水分蒸發(fā)之后,引起混凝土收縮,當(dāng)收縮受到約束時(shí),則產(chǎn)生收縮應(yīng)力,當(dāng)收縮應(yīng)力大于當(dāng)時(shí)混凝上的抗拉應(yīng)力時(shí),則裂縫隨之產(chǎn)生。1.3施工方面的因素一是在施工過程中,出現(xiàn)違章施工、不當(dāng)施工造成混凝土裂縫。如夏季施工時(shí)由于運(yùn)輸車交通不暢耽擱時(shí)間,混凝土的和易性和流動(dòng)性較差,現(xiàn)場(chǎng)人為加水,造成混凝土強(qiáng)度的

4、降低,加水部分的混凝土水灰比和強(qiáng)度與原配合比的混凝土不同,造成不同配比混凝土的凝縮裂縫和干縮裂縫。二是振搗方式不當(dāng)引起裂縫。不正確的振搗方式會(huì)造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂,或造成混凝土砂漿大量向低處流淌,致使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處出現(xiàn)裂縫。三是現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成混凝土收縮開裂。在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土?xí)r不能做到及時(shí)覆蓋保溫養(yǎng)護(hù),一般總要等到最后一遍抹光結(jié)束后才覆蓋,有的甚至不覆蓋,結(jié)果導(dǎo)致混凝上表面開裂。1.4環(huán)境氣候的因素混凝土澆筑施工期間,外界氣溫的變化情況對(duì)防止混凝土開裂亦有影響。外界氣溫越高,混凝土的澆筑溫度也越高。如果外界溫度下降,會(huì)增加混凝土的降溫幅

5、度,特別是在外界溫度驟降時(shí),會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫差,這時(shí)對(duì)混凝土抗裂極為不利3-4。二、裂縫的部位(一梁受拉區(qū)裂縫由于澆筑混凝土?xí)r施工管理不善,使用了低劣的鋼筋,造成梁受拉鋼筋強(qiáng)度不足。施工中,提前拆模、施工荷載超過設(shè)計(jì)荷載或混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)規(guī)定,以及使用不當(dāng),使用荷載大大超過原設(shè)計(jì)荷載,使梁受拉區(qū)產(chǎn)生裂縫。梁受拉區(qū)產(chǎn)生的裂縫一般采用水泥漿封閉,防止鋼筋銹蝕,再根據(jù)具體情況做補(bǔ)強(qiáng)加固處理。(二梁在支座附近的斜裂縫梁的混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,抗剪鋼筋不足,箍筋沒有增加,也有的因超載,提前拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值,造成的抗剪能力低而產(chǎn)生剪切裂縫。應(yīng)先用粘結(jié)漿液壓注處理,再進(jìn)行加

6、固補(bǔ)強(qiáng),確保梁的使用安全。(三梁受壓區(qū)裂縫梁的高度小,有的梁沒有抗裂驗(yàn)算,混凝土振搗不夠密實(shí),梁長(zhǎng)期在年溫差和日溫差作用下產(chǎn)生溫差變形及長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)的環(huán)境中干縮變形,梁在溫差和干縮的綜合作用下裂縫?？p上寬下窄,有貫穿的,不貫穿的。裂縫長(zhǎng)度為梁高的3/54/5,梁底部不裂,這種裂縫可用水泥砂漿壓注、粘結(jié)密封裂縫和補(bǔ)強(qiáng)。三、混凝土裂縫發(fā)生的控制措施混凝土裂縫發(fā)生與組成混凝土的水泥、凈砂、石子、摻加劑等原材料有關(guān),也與澆筑后混凝土的保溫保濕的養(yǎng)護(hù)措施有關(guān)。(一原材料的質(zhì)量控制水泥:在混凝土路面及大體積混凝土施中,水化熱引起的溫升較高,降溫幅度大,容易引起溫度裂縫。為此,在施工中應(yīng)選用水化熱較低的

7、水泥,盡量降低單位水泥使用量。粗骨料:在鋼筋混凝土施工中,粗骨料的最大尺寸與結(jié)構(gòu)物的配筋、混凝土的澆灌工藝有關(guān),增大骨料粒徑可減少用水量,混凝土的收縮和泌水隨之減少,但骨料粒徑增大容易引起混凝土的離析,因此,必須調(diào)整好級(jí)配設(shè)計(jì),并在施工中加強(qiáng)振搗。對(duì)于粒徑540mm的石子,要求針片狀少,超規(guī)少,顆粒級(jí)配符合篩分曲線要求,這樣可避免堵泵,減少砂率、水泥用量,提高混凝土強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明: 采用粒徑5-40mm石子比采用粒徑525mm石子每立方米混凝土減少用水量l5kg左右:在相同水灰比情況下, 每立方米混凝土水泥用量減少20kg 左右(水灰比0.709,同時(shí)降低了混凝土的溫升;當(dāng)粒徑50mm石子

8、滿足篩分曲線要求時(shí),其砂率控制在42% 左右即可滿足泵送要求。細(xì)骨料:采用中粗砂比采用細(xì)砂每立方米混凝土減少用水量20kg左右,水泥相應(yīng)減少28kg左右,從而降低混凝土的干縮。砂石料的含泥量控制:砂石含泥量超標(biāo),不僅增加混凝土的干縮,同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,對(duì)混凝土的抗裂十分不利,因此,在路面混凝土及大體積混凝土施工中,石子含泥量應(yīng)摻加塊石:在大體積混凝土基礎(chǔ)施工中,摻加無裂縫的、沖洗干凈、規(guī)格為l50250mm的堅(jiān)固大石塊,不僅可減少混凝土的總用量,又可減少單位水泥用量,從而降低水化熱,同時(shí),石塊本身也吸收熱量,使水化熱進(jìn)一步降低,對(duì)控制裂縫有利。如在濱河路防洪堤施工中,基礎(chǔ)混凝土摻人

9、l5% 的塊石,使得基礎(chǔ)混凝土裂縫出現(xiàn)極少。(二混凝土配合比的選定混凝土原料的配合比應(yīng)根據(jù)工程的要求,如防水、防滲、防氣、防射線等進(jìn)行認(rèn)真分析,選擇最優(yōu)方案?；炷恋乃冶葢?yīng)在滿足強(qiáng)度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低。摻合料:混凝土中摻人粉煤灰不僅能替代部分水泥,而且粉煤灰顆粒成球狀,可起潤(rùn)滑作用,能改善混凝土的工作性和可泵性,且可明顯降低混凝土水化熱。外加劑:為了滿足送到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土具有l(wèi)1l3cm坍落度,若只增加水泥使用量,則會(huì)加劇混凝土干燥收縮,明顯增大混凝土水化熱,易引起開裂。因此,除了調(diào)整級(jí)配外,可摻入適量的減水劑。(三利用混凝土的后期強(qiáng)度對(duì)于大體積混凝土可以利用后期強(qiáng)度,如60d

10、、90d、120d強(qiáng)度,即允許工程在60d、90d或120d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,這樣可以減少水泥用量,減少水化熱和收縮,從而減少裂縫。(四混凝土的澆灌振搗技術(shù)混凝土的澆灌振搗技術(shù)對(duì)混凝土密實(shí)度很重要,最宜振搗時(shí)間為1030s。泵送流態(tài)混凝土同樣需要振搗,大體積混凝土在澆灌振搗中會(huì)產(chǎn)生大量的泌水,應(yīng)及時(shí)排除,有利于提高混凝土質(zhì)量和混凝土抗裂性。(五大體積混凝土施工過程中的溫度控制在大體積混凝土施工過程中為了減少混凝土的內(nèi)外溫差,一方面應(yīng)盡可能減少入模溫度,另一方面應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù),以減少內(nèi)外溫差。澆筑體的混凝土緩慢降溫是重要環(huán)節(jié),越慢越好,為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松弛的條件,與此同時(shí)還要在養(yǎng)護(hù)中使混凝土保持

11、良好的潮濕狀態(tài),這對(duì)增加混凝土強(qiáng)度和減少收縮是十分有利的。(六混凝土的拆模時(shí)間混凝土的拆模時(shí)間可根據(jù)工程部位具體情況(工序要求、施工荷載狀況確定,應(yīng)盡可能地多養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間。拆模后混凝土表面的溫度下降幅度不應(yīng)>15。拆模時(shí)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊等級(jí)最低不宜低于C5。(七混凝土基礎(chǔ)工程拆模后及時(shí)回填土及時(shí)回填土是控制早期、中期開裂的有力措施。土是混凝土養(yǎng)護(hù)的最佳介質(zhì),施工經(jīng)驗(yàn)表明,遲遲不回填土的暴露工程裂縫最多。四、控制和防止裂縫的措施(1由于砼攪拌運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)、澆筑速度過快、振搗不實(shí)、施工縫做法不當(dāng)、模板走動(dòng)等原因形成的裂縫可以按照混凝土施工規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、振搗施工縫設(shè)置和舊

12、混凝土連接,按模板制作、拆模以及養(yǎng)護(hù)方面的規(guī)定來防止。對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的構(gòu)件,也要區(qū)分構(gòu)件的類別、構(gòu)件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴(yán)重的程度,分別采用一般混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、粘鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等補(bǔ)救措施3。(2對(duì)水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當(dāng)形成的裂縫,必須用對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收的辦法加以預(yù)防,凡不合格的次品材料一律不得使用,或經(jīng)試驗(yàn)后降低等級(jí)使用;對(duì)已發(fā)生這類因材料選用不當(dāng)而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫,必須作長(zhǎng)期詳細(xì)地觀察(因有的問題需要一段時(shí)間才能發(fā)現(xiàn),認(rèn)真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴(yán)重程度,研究制定其處理和加固方案。這是因?yàn)橐?/p>

13、旦因材料選用不當(dāng)而發(fā)生的質(zhì)量問題,往往帶有普遍性。(3地基過大不均勻沉降產(chǎn)生過寬裂縫時(shí),進(jìn)行建筑物在使用階段的沉降驗(yàn)算可以防止這些裂縫的出現(xiàn),對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的結(jié)構(gòu),要采用地基基礎(chǔ)的防治措施對(duì)地基基礎(chǔ)妥善處理后,再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來解決。4由于天氣干燥、初期養(yǎng)護(hù)不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產(chǎn)生的裂縫分別采用加強(qiáng)混凝土結(jié)硬化過程的自然養(yǎng)護(hù)、蓄熱養(yǎng)護(hù),采用引氣劑使混凝土內(nèi)部均勻分布?xì)馀?預(yù)留溫度伸縮縫等措施修補(bǔ)。受凍嚴(yán)重的構(gòu)件,有的要拆除,有的要加固后方可使用。(5由于承受荷載使構(gòu)件產(chǎn)生過寬裂縫,合理地進(jìn)行設(shè)計(jì),可以防止這些裂縫出現(xiàn);對(duì)已出現(xiàn)的過寬裂縫的構(gòu)件要采用加固措施進(jìn)行加固。

14、(6對(duì)因使用及環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的裂縫,要依據(jù)不同性質(zhì)采用不同的防治措施。因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫,除對(duì)已形成缺陷和損壞的部分予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外,宜添加對(duì)受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施;因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷損傷,除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部位予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外,應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護(hù);因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防;對(duì)已產(chǎn)生的不太嚴(yán)重的地震損傷可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。(7從改善約束條件著手,合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。(8從控制溫度著手,采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣

15、劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r對(duì)水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主4。4混凝土的早期養(yǎng)護(hù)實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降。因此,混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;防止混凝土內(nèi)外溫度差及混