混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因分析與控制

1、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因分析與控制    混凝土裂縫是施工中具有較普遍性的質(zhì)量問題。混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，不但影響建筑外觀，而且有可能影響構(gòu)件剛度和結(jié)構(gòu)整體性。當(dāng)裂縫寬度超出一定限度，有時(shí)會(huì)造成鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，因此，為裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)給予應(yīng)有的重視。混凝土出現(xiàn)裂縫的原因是多方面的，主要有濕度變化、溫度變化、徐變影響、應(yīng)力作用和施工操作等因素。1、幾種常見裂縫的原因分析與控制方法收縮（塑性、干縮）裂縫的控制。收縮（塑性、干縮）裂縫的控制主要在于控制濕度的變化，使結(jié)構(gòu)、構(gòu)件具有相對(duì)穩(wěn)定的濕度。1.1塑性收縮裂縫。此種裂縫多發(fā)生于新澆混凝土的基礎(chǔ)、

2、梁板或具有較大面積的構(gòu)件表面，接近直線，裂縫形狀長(zhǎng)短不一，互不連貫，裂縫較淺，產(chǎn)生這類裂縫的原因主要是混凝土多為室外露天澆筑。澆筑后混凝土表面受到日曬、風(fēng)吹的影響，使新澆混凝土表面水分蒸發(fā)過快，即蒸發(fā)速度大于泌水速度，表面混凝土的收縮受到底層混凝土的約束，使正在硬化的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土表面裂縫。塑性裂縫一般在混凝土澆筑后4h左右形成，開始不很明顯。控制產(chǎn)生這種裂縫的有效方法是，盡可能減少混凝土表面與內(nèi)部的相對(duì)體積變化的差異?；炷翝仓笳駬v要密實(shí)；水、水泥、砂、石子用量要嚴(yán)格控制且配合比要合理；對(duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)覆蓋，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；對(duì)高溫、大風(fēng)天氣施工的混凝土應(yīng)及時(shí)抹壓，防止裂縫繼續(xù)發(fā)

3、生。1.2干縮裂縫。這種裂縫多發(fā)生于混凝土終凝前后，也有表面裂縫，寬度一般為0.050.2mm，個(gè)別情況也有大于0.2mm的。終凝前出現(xiàn)裂縫，較薄的梁、板類構(gòu)件多沿短方向分布；凝固后期的裂縫一般較寬較深，此時(shí)出現(xiàn)的干縮裂縫一般均勻地分布于相鄰兩鋼筋之間并與鋼筋平行。產(chǎn)生這種裂縫的原因主要是混凝土在硬化過程中，由于環(huán)境氣候條件的影響，混凝土表面的水分蒸發(fā)，水泥石中的凝膠體逐漸干縮產(chǎn)生初始應(yīng)力，引起混凝土干縮裂縫?？刂坪蜏p少這種裂縫的有效方法應(yīng)覆蓋草袋或草簾，避免暴曬。1.3加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑完后，裸露表面應(yīng)及時(shí)用草墊、草袋或塑料薄膜覆蓋，并灑水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。在氣溫高、濕度低、風(fēng)速大的天

4、氣及早覆蓋、噴水霧養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。1.4加強(qiáng)混凝土表面的抹壓，但應(yīng)注意避免過分抹壓。1.5采用密封保水方法，如在混凝土表面噴養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，使水分不易蒸發(fā)，或采用其他減少空氣流動(dòng)（如設(shè)擋風(fēng)墻、罩），延緩表面水分蒸發(fā)的辦法。1.6預(yù)應(yīng)力構(gòu)件應(yīng)及時(shí)張拉，避免長(zhǎng)期堆放。1.7適當(dāng)選擇配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率過大，嚴(yán)格控制砂、石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度。1.8構(gòu)件長(zhǎng)期露天堆放時(shí)，應(yīng)繼續(xù)適當(dāng)灑水或覆蓋養(yǎng)護(hù)，以便有較長(zhǎng)的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間，特別是薄壁構(gòu)件，應(yīng)放在陰涼地方覆蓋堆放。2、溫度裂縫的控制2.1溫度裂縫的原因?；炷潦芩嗨療嶙饔?，大氣及周圍溫度、電氣焊接

5、等因素影響而冷熱變化時(shí)，發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度裂縫。由于水泥水化熱引起的裂縫一般產(chǎn)生于大體積混凝土，裂縫多平行于結(jié)構(gòu)的短邊，由于環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的溫度裂縫可能貫穿整個(gè)桿件截面。2.2施工期間裂縫。大體積混凝土澆筑后，在硬化期間水泥放出大量的水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使混凝土外部和內(nèi)部形成較大的溫差，而施工又未采取有效的技術(shù)措施時(shí)，將導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫度急劇變化而產(chǎn)生溫度裂縫。防止混凝土產(chǎn)生的裂縫關(guān)鍵時(shí)期：2.3施工時(shí)溫度控制。為防止水化熱引起的溫度裂縫，施工時(shí)溫度控制是關(guān)鍵。施工溫度控制包括以下兩個(gè)方面：L=L（t2t1）（1）t=ECL/L=EC（t2t1）（2）式中：L鋼筋混凝土構(gòu)件的變

6、形值；L構(gòu)件的長(zhǎng)度；t2t1溫差，即溫度變化值；溫度膨脹系數(shù)；t混凝土溫度應(yīng)力；EC混凝土彈性模量。混凝土降溫時(shí)，熱量從內(nèi)向外傳遞擴(kuò)散，表面散熱快，溫度低，從而形成內(nèi)外溫差，由上面理論公式計(jì)算出允許混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)是510。但由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件不可能受到絕對(duì)約束，混凝土也不可能完全沒有徐變和塑型變形，多數(shù)工程混凝土的內(nèi)外溫差在1025尚未開裂。因此，我國(guó)有關(guān)施工規(guī)范對(duì)這類大體積混凝土澆筑時(shí)規(guī)定內(nèi)外溫差宜控制在25內(nèi)。另外，環(huán)境溫度越低，產(chǎn)生內(nèi)外溫差也越大，引起混凝土開裂的幾率增加，這種情況下可采取表面覆蓋等措施進(jìn)行溫差控制以防止混凝土表面散熱過快。T=T1T2=T1WQ（1e-m）/Cp式中：T在絕

7、熱狀態(tài)下不同齡期的混凝土內(nèi)部溫度（）；T1混凝土的澆筑溫度（）；T2在齡期時(shí)混凝土的絕熱溫度（）；W每立方混凝土中水泥用量（Kg/m3）；Q每千克水泥水化熱量（Kj）；C混凝土的比熱容，計(jì)算式可取0.97KJ（Kg·K）P混凝土的表面密度，一般取2500Kg/m3，為防射線，混凝土中摻入重金屬（如鋇粉）時(shí)取28003000Kg/m3；m系數(shù)，隨水泥品種，比表面及澆筑溫度而異；齡期（d）。實(shí)際上，由于混凝土澆搗時(shí)總是暴露在大氣中，與大氣存在熱量交換，處于散熱而非絕熱狀態(tài)中，混凝土由水泥水化熱引起的溫升遠(yuǎn)比絕熱條件下最終水化熱的溫升要小。另外，混凝土內(nèi)部最高溫升還與澆筑塊的厚度有關(guān)，塊體

8、越薄散熱越快，最高升溫越低；反之塊體越厚散熱越慢，則最高升溫越高。因此，工程實(shí)踐中引入一個(gè)與澆筑厚度有關(guān)的系數(shù)，混凝土內(nèi)部最高溫度改用下式計(jì)算：T=T1T22.4控制內(nèi)部最高溫度的措施。綜上所述，混凝土內(nèi)部最高溫度是由澆筑溫度和水泥水化熱量升兩部分組成，為控制內(nèi)部最高溫度，針對(duì)這兩方面可采取以下措施：3、徐變裂縫的控制3.1適當(dāng)加大端頭截面高度，配置承受水平力鋼筋、放射式配筋或彎起構(gòu)造筋（彎起方向平行于主拉應(yīng)力）。壓低預(yù)應(yīng)力筋彎起角度，減少非預(yù)壓區(qū)。3.2支撐節(jié)點(diǎn)采用微動(dòng)連接，如采用螺栓連接，預(yù)留孔內(nèi)設(shè)橡膠墊圈、柔性連接等，以削減約束應(yīng)力。3.3構(gòu)件吊裝前應(yīng)一個(gè)較長(zhǎng)的堆放時(shí)間，吊車梁的最后固定

9、盡可能晚些（徐變3個(gè)月可達(dá)60%，4個(gè)月基本穩(wěn)定，半年徐變可完成70%80%），使徐變變形在吊裝前（或固定前）完成大部分，此時(shí)混凝土具有較長(zhǎng)齡期，強(qiáng)度也較高。3.4預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不要過早放張，以減少收縮徐變變形，提高抗裂能力。3.5加大端頭支承墊板，改進(jìn)壓力分布層，減少應(yīng)力集中。4、應(yīng)力裂縫的控制4.1加強(qiáng)施工中鋼筋、模板、混凝土配料、振搗的質(zhì)量控制檢查，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋位置、安裝支撐系統(tǒng)、支撐位置正確，混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求。4.2正確掌握拆模時(shí)間，避免過早拆模，敲擊過重，嚴(yán)格控制施工臨時(shí)堆載；構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)保持支承和吊點(diǎn)位置正確、穩(wěn)定，避免振動(dòng)、碰撞。4.3避免直接在松軟土或松填土上

10、支?；蛑谱黝A(yù)制構(gòu)件，場(chǎng)地周圍做好排水并注意養(yǎng)護(hù)，避免水管漏水浸泡地基。4.4預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉或放張，混凝土必須達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，控制應(yīng)力應(yīng)準(zhǔn)確，不應(yīng)超張，應(yīng)緩慢放松預(yù)應(yīng)力筋；胎模端部加彈性墊層（木或橡膠），減緩胎模角度，使構(gòu)件回縮不被卡信。4.5預(yù)應(yīng)力吊車梁、桁架等構(gòu)件端部節(jié)點(diǎn)處劈裂應(yīng)力區(qū)全高增配箍筋或鋼筋網(wǎng)片，并保證預(yù)應(yīng)力鋼筋外圍混凝土有一定的厚度。4.6板面采用二次或三次壓光，改善板面質(zhì)量。5、施工裂縫的控制5.1木模板澆水濕透，防止脹模將混凝土拉裂。采用翻轉(zhuǎn)脫模時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，防止劇烈沖擊和振動(dòng)，并應(yīng)在平整堅(jiān)實(shí)的鋪砂地面上進(jìn)行。5.2預(yù)應(yīng)力構(gòu)件預(yù)留孔時(shí)管芯要平直，混凝土澆筑后定時(shí)（15min左右）轉(zhuǎn)動(dòng)鋼管，抽管時(shí)間以手壓混凝土表面不顯印痕為宜，抽管時(shí)應(yīng)平穩(wěn)緩慢。5.3胎模應(yīng)選用有效的隔離劑，起模前先用千斤頂均勻松動(dòng)，再平緩起吊。5.4構(gòu)件堆放按支承受力狀態(tài)設(shè)置墊木，重疊堆放時(shí)，支點(diǎn)保持在一條直線上，同時(shí)做好標(biāo)記，避免板、梁、柱構(gòu)件反放。5.5運(yùn)輸中，構(gòu)件之間設(shè)置墊木并互相綁牢，防止晃動(dòng)、碰撞