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摘要 通過多年的現場施工及總結學習,通過查閱混凝土施工及內部應力分析相關的專著,對混凝土裂縫的成因及控制和處理進行了研究。
關鍵詞 混凝土 裂縫 分析 防治
隨著我國基礎設施建設的快速發展,各地大量建設工程的開工,混凝土在現代工程建設中占據了越來越重要的地位。在我國的民用住宅工程、公建工程、工業廠房工程,鋼筋混凝土的應用可以說是無處不在?;炷辆哂心途眯?、耐火性、整體性、可塑性好,施工方便,承載力大的特點,日益受到了人們的歡迎。但是在使用混凝土的同時,由于原材料、施工過程、施工工藝的選擇等原因,經常會出現混凝土裂縫,這給結構的安全使用和建筑物的使用功能的發揮埋下了很大的工程隱患。
一、混凝土的裂縫成因分析
混凝土裂縫根據其成因,大致可以劃分為:
1、 收縮裂縫
收縮裂縫由材料干濕變化收縮引起,一般呈網狀。收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m。
混凝土收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。收縮裂縫產生的主要原因為:混凝土在終凝前或者混凝土剛剛終凝時強度很小,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影響混凝土收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間,環境溫度、風速、相對濕度等等。
2、 溫度裂縫
溫度裂縫由熱脹冷縮變形引起,多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆筑完在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較慢,這樣就導致內外溫差較大,較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝士表面就會產生裂縫,這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。
在混凝土的施工中當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導致混凝土表面溫度急劇下降而產生收縮,表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力而產生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫??v橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊。深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一。受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。
3、 沉降裂縫
由地基基礎不均勻沉降引起的墻體八字形斜裂;由灰縫灰漿粉化壓縮引起的上部水平裂;由支座沉降引起的鋼筋混凝土梁的豎向開裂等等。
沉降裂縫的產生是由于結構地基土質不均勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致,或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫呈梭形,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30~45度角方向發展。較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度0.3~0.4mm,受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后,沉降裂縫也基本趨于穩定。
4、結構裂縫
混凝土在靜、動荷載及次應力作用下產生的裂縫被稱為結構裂縫,如大梁下墻柱的多條豎向裂縫;梁板受力主筋處的橫向水平裂縫、斜裂縫;跨中的環繞貫通豎裂縫;支座邊的剪切斜裂縫;受拉桿件的橫裂縫等等。
結構裂縫產生的原因主要有:
在設計階段結構受力假設與實際受力不符;結構安全系數不夠;結構設計時不考慮施工的可行性;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足等。
在施工階段施工場地隨便堆放施工機具、材料;不了解預制結構受力特點,隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序;未對結構作機器振動下的疲勞強度驗算等。
二、混凝土裂縫的預防措施
1、混凝土配合比設計時,在保證混凝土具有良好工作性的情況下,應盡可能地降低混凝土的單位用水量,減少混凝土的坍落度。
2、嚴格控制混凝土原材料的質量和技術標準,選用低水化熱水泥,嚴禁使用安定性不良的水泥??刂铺涠龋纳坪鸵仔裕岣咦陨淼牧鲃有?。粗細骨料的含泥量應控制在1.5%以下。
3、增配構造筋,提高抗裂性能,配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3~0.5%之間, 避免結構突變產生應力集中,在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。在易裂的邊緣部位設置暗粱,提高該部位的配筋率。
4、在結構設計中應充分考慮工程特點,合理設置后澆帶。后澆帶是既可解決沉降差又可減少收縮應力的有效措施。通過在施工中設置后澆帶可以令施工簡便、避免應力集中,同時可以解決沉降差,縮小溫度收縮影響。
5、采用綜合措施,控制混凝土入模溫度,隨時關注混凝土溫度變化?;炷翝仓M量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在砂、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水?;炷帘盟蜁r,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。
6、加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度。 混凝土應盡可能晚拆模,拆模后及時用塑膜和草簾覆蓋,做好保溫養護工作。采用兩次振搗技術,增強混凝土的密實度,提高抗裂性。對于高強混凝土.應盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。
三、混凝土裂縫的處理
1、表面處理法
表面涂抹適用范圍是細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。此時可采用白水泥加摻108膠,攪拌均勻后涂刷在混凝土表面。
2、填充法
用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫(〉0.3mm)。作業簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫,用灌漿法很難達到效果的裂縫以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。
3、灌漿法
此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。
4、結構補強法
因超荷載產生的裂縫、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。主要包括斷面補強法、錨固補強法等?;炷亮芽p處理效果的檢查包括修補材料試驗;鉆心取樣試驗;壓水試驗;壓氣試驗等。
四、結束語
裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的承載能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的使用年限。因此應嚴格按規范要求施工,嚴把質量關,盡可能地降低混凝土裂縫的出現;對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,采用合理的方法進行處理,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展,保證建筑物和構件安全、穩定地發揮效能。
參考文獻
[1]湖南大學.土木工程材料[M].北京:中國建筑工業出版社.
[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社.
[3]毛鶴琴.土木工程施工[M].武漢:武漢理工大學出版社.