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混凝土裂缝的原因与防治措施

作者:傻傻地鱼 | 字数:2898 时间:2015-04-07 来源:聚知文

  1混凝土裂缝简述

  清华大学谭维祖提出过自20世纪初起,人们就已经认识到大体积水工混凝土会因为水泥水花时的放热散发缓慢而产生明显的温升,并在随后的的降温过程中由于体积的收缩受约束而出现开裂。北京建筑工程研究院傅沛共高级工程师说混凝土是由水泥、参合聊、外加剂与水配置的胶结材浆体,又是弹性模量较高的而抗拉强度,导致混凝土发生裂缝,混凝土在浇筑成型后,混凝土骨料堆体积对浆体收缩作用,是内部开始就产生微裂缝,在环境温度、适度、荷载等因素作用下,这些裂缝就发展为肉眼可见的宏观裂缝。混凝土裂缝同时具有不确定性和无规律性,裂缝的长度、宽度、深度、分布位置、数量(密度)都不一样。钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽小于0.5mm),一般对结构无大的影响,允许其存在。尽管有些结构允许存在一定数量和大小的裂缝,但是要避免出现有害裂缝,以确保工程质量,使建筑物具有良好的耐久性和结构稳定性。

  2混凝土裂缝的原因分析

  混凝土开裂的原因多种多样,通常是混凝土体积变化时受到约束或者由于荷载作用时混凝土内产生的过大的拉应力引起的。下面就材料和施工期间易发生的变形裂缝分别予以讨论。

  2.1塑性沉降裂缝

  在新拌的混凝土中,骨科颗粒悬浮在一定稠度的胶结材浆体中,由于普通混凝土的浆体密度低于骨料,因而骨料在浆体中有下降趋势。

  而浆体中水泥颗粒密度又大雨粉煤灰并远大于水,从而使浆体的粉煤灰与水向上漂移而产生沉降、离析与泌水现象。骨料下沉和水分上升不仅会在水平钢筋底部和粗骨料底部积聚水分。干燥后形成空隙,还会使混凝土接近表面的部分由于粉煤灰组分多而将低强度。当下沉的固体颗粒遇到水平钢筋或受到侧面模板的摩擦阻力时,就会与周围的混凝土形成沉降差,在混凝土顶部表面形成塑形沉降裂缝。

  2.2塑性收缩裂缝

  裂缝在结构表面出现,形状很不规则,长短宽窄不一,互不连通,呈龟裂状,深度一般不超过50mm,类似干燥的泥浆面,出现很普遍。产生原因是由于混凝土浇筑后3-4h左右表面没有及时覆盖,风吹日晒,在塑性状态时表面水分蒸发过快,以及混凝土本身的水化热高等原因,造成混凝土体积产生急剧收缩,而此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中的水分蒸发和吸收的速度越快,塑性收缩裂缝就越容易产生。此外混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。

  2.3温差胀缩裂缝

  混凝土浇筑后,水泥的水化热使混凝土内部温度升高,一般每100kg水泥可使混凝土温度升高10度左右,加上混凝土的入模温度,在2-3d内,混凝土内部温度可达到50-80度。此时,即温度每升高或降低10度,混凝土产生0.01%的线膨胀或收缩。经验表明,在无风天气,混凝土表面温度与环境气温之差大雨25度,即出现肉眼可见的温度收缩裂缝,这就是大体积混凝土表面需要及时覆盖保湿养护的原因。

  2.4水化收缩及自生干缩裂缝

  水泥在水化反应过程中,水化产物的绝对体积同水化前的水泥与水的体积之和相比有所减少的现象是水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量为1%-2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩,初凝后则在已形成的水泥石骨架内生成孔隙。在水泥继续水化的过程中不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少,湿度降低,在外部养护水供应不充分的情况下,混凝土内部产生自干燥现象。由自干燥作用导致毛孔内产生负压,引起混凝土内自干燥收缩。由于常态混凝土的水胶比较高,混凝土内有较充分的水分,在养护好的条件下很少出现缺水干燥现象,因而很少发生自身干燥收缩,对伊水胶比小于0.35的混凝土。

  初凝后水化收缩与自生干缩率可达到0.01%-0.03%,因此水胶比低的混凝土,应在初凝时水泥石结构未达到很密实的情况下及时养护。

  3混凝土裂缝的防治措施

  3.1有关设计方面的措施

  设计混凝土结构构件时,对其承受的永久荷载和可变荷载应按照规范采用,设计时除应符合规范外,应根据当地震烈度等级,建筑的规模、体形、平面尺寸、施工技术条件等因素,全面慎重的考虑对混凝土结构构件采取有效设计措施,控制混凝土收缩、温度变化、地基基础不均匀沉降等原因产生的裂缝。

  3.2有关材料和配合比方面的措施

  为了控制混凝土结构的有害裂缝,应妥善选定组成材料和配合比,以使所制备的混凝土符合设计和施工所要求的性能外,还具有抵抗开裂所需要的功能。配制混凝土时,严格控制水灰比,使用水化热低的水泥,选择级配良好的石子,严格控制骨料的含泥量,减小空隙率和砂率。

  浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润,振捣密实,做好收面工作,在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压,以提高混凝土的密实度和抗拉强度,减少收缩量。混凝土浇筑后,要及时覆盖养护,在养护周期内,保证混凝土表面处于湿润状态。商品混凝土在满足可泵性、和易性的前提下,尽量减小坍落度。当表面发现细微裂纹时,应再次进行抹压,并及时覆盖养护。选用水化热低(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)、凝结时间长的水泥,以降低混凝土的温度;掺加缓凝剂或高效减水剂,以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量,延长混凝土达到高温度的时间。

  3.3施工措施

  钢筋混凝土工程施工时,除满足通常要求的混凝凝土物理力学性质及耐久性能外,还用控制有害裂缝的的产生。所以要制定好相关技术方案和质量控制措施,并且进行技术交底。在模板的安装和拆除中,安装的模板构造紧密、不漏浆、不渗水、不影响混凝土的均匀性及强度发展,能保证构件形状正确规整。底模及其支架的拆除的混凝土的强度应符合设计要求,模板置于坚实的地面防止支撑沦陷;在混凝土运输中,应保持混凝土拌和物的均匀性不应产生离析现象,运送容器不漏浆,内壁光滑平整,具有防晒、防风等性能。运至浇筑地点的混凝土的坍落度应符合要求。严禁向运输到浇筑地点的混凝土任意加水;在混凝土浇筑使选用适当的机具与浇筑方法,浇筑过程要进行监控,要防止钢筋、模板、定位筋的移动和变形;在养护期间经行妥善的保温、保湿养护,尽量避免急剧干燥、温度急剧变化、振动及外力的干扰。

  4结语

  混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,裂缝产生的原因是多方面的,要预防和避免混凝土施工裂缝的发生,就必须结合工程现状,客观、认真地分析施工环境和施工条件,综合考虑多方面因。

  对于已经出现的裂缝,观察裂缝的形状跟走向、有无发展趋势,分析裂缝产生的原因,确定裂缝的性质,做到设计与施工紧密配合,精心选择原材料,并在施工中结合多种预防处理措施。控制混凝土裂缝,重点在防,采取有针对性的防裂缝措施,加大建设过程中的主动控制力度,同时严格执行规定就能够有效的防止裂缝的发生。

  参考文献:

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  [2]程安军.混凝土裂缝产生的原因及防治与处理方法探讨[J].山西建筑,2011,37(15).

  [3]杜连仲.混凝土裂缝的产生原因及控制[J].河北理工学院学报,2012,24(4).