常見混凝土收縮裂縫及防治

常見混凝土收縮裂縫及防治目前，混凝土的耐久性是混凝土科學(xué)的研究重點之一，混凝土的收縮性能是混凝土耐久性的重要方面。一般認為，混凝土裂縫的產(chǎn)生可分為硬化前的塑性階段和硬化后的使用階段兩種。硬化前的塑性階段是指以澆筑成型的混凝土還可重新?lián)Q模振實的階段；硬化后的階段是指混凝土終凝結(jié)束達到養(yǎng)護期限至正式使用的階段?；炷恋氖湛s是由水泥凝膠體本身的體積收縮（即所謂的凝縮）和混凝土失水產(chǎn)生的體積收縮（即所謂的干縮）這兩部分所組成的。通常所謂收縮是指混凝土暴露在相對濕度小于100％的空氣中產(chǎn)生“干燥收縮”的簡稱。然而由于環(huán)境的作用，混凝土還會產(chǎn)生許多其他種類的收縮變形?；炷恋氖湛s主要包括：塑性收縮、化學(xué)收縮、干燥收縮、自收縮、溫度收縮和碳化收縮。上述各種收縮，它們彼此獨立發(fā)生或者同時出現(xiàn)。1、幾種常見的收縮及產(chǎn)生的原因1．1塑性收縮裂縫塑性收縮和裂縫塑性收縮是混凝土在初凝前的塑性階段失水形成的。一般由于水泥水化熱高，同時在春夏季節(jié)，室外溫度高而濕度較低，新澆筑的混凝土表面泌水很快被蒸發(fā)，隨著混凝土表面水分的蒸發(fā)，內(nèi)部的水分逐步向外遷移，這樣就造成了混凝土在塑性階段的體積收縮。當(dāng)處于日曬和風(fēng)大的環(huán)境下，不采取相應(yīng)的措施，內(nèi)部水分遷移的速度小于表面水分蒸發(fā)的速度時，混凝土表面產(chǎn)生收縮應(yīng)力遠大于混凝土的抗拉強度，于是在混凝土表面就產(chǎn)生了大量的不規(guī)則微細裂縫。這時如不及時抹壓和覆蓋保水養(yǎng)護，此類裂縫就會迅速向內(nèi)部延伸，嚴重時會形成貫通裂縫。當(dāng)大流動混凝土在澆筑過程中，梁板同時澆筑或澆筑混凝土早期沉降受到表層鋼筋阻礙時，會出現(xiàn)混凝土的沉縮變形裂縫。1．2干燥收縮裂縫混凝土的干燥收縮是在撤除養(yǎng)護后開始的，早期的收縮裂縫很細微。隨著時間的推移，混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)量和干燥收縮量加大，裂縫就逐漸明顯起來。1．3溫差收縮裂縫熱脹冷縮使混凝土水泥水化放熱，引起混凝土內(nèi)部溫度升高，水化至高峰后，又逐漸降溫，形成內(nèi)外溫差，從而形成溫差收縮裂縫。據(jù)有關(guān)資料記載，梁橋的橋面板上表面和下表面的溫度差可達27°C-33°C。當(dāng)混凝土的表面溫度氣溫相差過大時，會發(fā)生溫差收縮裂縫。1．4自收縮裂縫自身收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面，產(chǎn)生所謂的白干燥作用，混凝土體的相對濕度降低體積減小。自收縮變形裂縫水泥水化反應(yīng)后，反應(yīng)物的體積與剩余自由體積之和小于反應(yīng)前水泥混凝土與水體積之和。根據(jù)資料，約減小0．5％的體積，這是混凝土自收縮的根源，也是水泥水化過程中的化學(xué)特性。水化反應(yīng)收縮主要形成了混凝土內(nèi)部的細孔，養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護時間過短，則會產(chǎn)生收縮裂縫。自身干縮裂縫水泥在水化過程中不斷地消耗水分，當(dāng)養(yǎng)護不良或混凝土內(nèi)部水分不足時，混凝土細孔中水分消耗過多，導(dǎo)致長細孔內(nèi)產(chǎn)生負壓，引起混凝土內(nèi)部出現(xiàn)自身干縮裂縫。1．5碳化收縮裂縫混凝土暴露在空氣中，空氣中的0融進孔隙溶液中成為碳酸，與孔隙液中的C~CO3生成游離水，這些游離水蒸發(fā)導(dǎo)致混凝土體積收縮，這就是混凝土的碳化收縮。商品混凝土收縮裂縫的特點是商品混凝土一般坍落度大于160lln時，極易產(chǎn)生各種收縮裂縫。因此，要盡量在允許的條件下控制混凝土的坍落度。2混凝土收縮裂縫的防治方法2．1施工前的預(yù)防措施收縮是混凝土尤其是商品混凝土產(chǎn)生裂縫的直接因素。因此，避免收縮將會有效防止裂縫。為了減少由裂縫帶來的損失，根據(jù)以上分析，應(yīng)該努力做到以下幾點：1）在滿足操作性能的情況下，盡量降低混凝土的坍落度。2）盡量增加單方石子用量，在滿足結(jié)構(gòu)鋼筋凈間距要求的情況下，盡量選用粒徑較大的石子并嚴格控制其含泥量，這樣可以減少拌和時水的用量，從而減少混凝土的變形。3）盡可能多用摻合料，以降低混凝土水化熱，減小溫差收縮。盡量避免使用細度過細的水泥，因為細度太細的水泥水化快、水化收縮量大、易開裂；還應(yīng)避免應(yīng)用礦渣水泥，因為礦渣水泥的收縮量比普通硅酸鹽水泥大。在條件允許的情況下，可摻入一定比例的粉煤灰或其他活性礦物摻合料，以增加混凝土的和易性，減少泌水離析的現(xiàn)象，降低水化熱，提高混凝土強度和耐久性。4）盡量避免使用強度大的水泥，因為太細的水泥水化快，容易開裂。5）注意振搗均勻，避免出現(xiàn)局部的塑性收縮和干縮裂縫。6）初凝前后反復(fù)抹壓，使已出現(xiàn)的塑性收縮裂縫愈合。7）混凝土澆筑后遇烈日曝曬或大風(fēng)時應(yīng)及時覆蓋保溫、保濕。8）摻加引氣型外加劑時，要控制好其含氣量。2．2預(yù)防收縮裂縫的施工措施1）施工時注意振搗均勻，避免出現(xiàn)局部過振形成砂漿集中，否則局部易出現(xiàn)塑性收縮裂縫和干燥收縮裂縫。嚴禁用插入式振搗器趕料。2）采用二次振搗抹壓技術(shù)，即在混凝土初凝前，對表面進行二次振搗抹壓，使混凝土組織結(jié)構(gòu)重新排列，降低水化熱，消除表面泌水和干縮，增加密實度。關(guān)鍵是要正確掌握進行二次振搗抹壓的混凝土初凝時間，過早無效果，過晚會擾動已基本成型具有初始強度的混凝土，從而對混凝土強度造成損害。3）二次振搗抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜封閉表面，使混凝土在潮濕狀態(tài)下硬化，尤其在烈日曝曬、大風(fēng)時應(yīng)及時覆蓋保濕，以避免過快失水，產(chǎn)生裂縫。4）嚴格控制拆模和上人作業(yè)時間。澆筑后，強度未達到1.2N/1眥n2,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。承重模板的拆除必須按規(guī)范要求執(zhí)行，以同條件養(yǎng)護的試塊抗壓強度為依據(jù)。5）混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋線管的位置盡量置于結(jié)構(gòu)的中部，避免集中放置，固定間距宜為300mm?400FfUTI，還應(yīng)在線管上、下表面增設(shè)鋼絲網(wǎng)防裂。2.3裂縫的處理方法構(gòu)件由于收縮會產(chǎn)生裂縫，這就會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種不利影響，應(yīng)根據(jù)裂縫的大小和結(jié)構(gòu)受力的情況以及使用要求，分別進行分析與處理。一般常用的方法有：1）表面縫合法：在裂縫兩邊鉆孔插入鋼栓，再用樹脂砂漿將鋼栓錨固，將裂縫“縫合”。2）填充法：該法適用于局部修復(fù)，先將裂縫處混凝土鑿出V形或u形槽，有時也可以鑿成倒梯形槽，然后在槽內(nèi)分層填充、壓實止水。補強材料有瀝青、水泥砂漿等。3）預(yù)應(yīng)力法：用預(yù)加應(yīng)力的水平拉桿或下?lián)问嚼瓧U或二者結(jié)合等方式對被加固構(gòu)件施加與它應(yīng)承受荷載反向的作用力，可提高被加固構(gòu)件的正截面抗彎、斜截面抗剪（當(dāng)使用下?lián)问嚼瓧U時）、抗裂度和剛度，減小構(gòu)件受載時的撓度。適用于允許占用較小空間要求恢復(fù)承載力、剛度和抗裂度的構(gòu)件。4）灌漿法：用灌漿泵將灌漿材料送到裂縫里，這樣可以起到補強的作用，達到防滲的目的，這適用于磚砌體開裂且裂縫不嚴重的情況?；蛘哂脡核驮O(shè)備將化學(xué)漿液（如環(huán)氧樹脂或甲基丙烯酸酯類漿液等）注入到鋼筋混凝土裂縫，這也僅適用于開裂不嚴重的情況。灌漿的材料有很多，常用的有水泥和化學(xué)材料兩類。5）減小壓力法：采用的方法有卸荷和控制荷載，設(shè)置卸荷結(jié)構(gòu)，增設(shè)支點或支撐減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力。6）結(jié)構(gòu)補強法：常用的方法有增加鋼筋、加厚板、外包鋼筋混凝土、粘貼鋼板、設(shè)置預(yù)應(yīng)力補強等；加設(shè)鋼筋混凝土外套法：指在構(gòu)件外部加設(shè)鋼筋混凝土外套，達到增加構(gòu)件截面和配筋量，以提高承載