摘要:本文作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗,主要針對混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生的原因進行簡要的分析、總結(jié)和探討,并從理論設(shè)計、材料選用及施工控制等方面提出了有針對性的預(yù)防措施,可供工程技術(shù)同行參考。
關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫;對策
1 前言
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土設(shè)計、施工和本身變形、約束等一系列問題,在硬化成型的過程中容易產(chǎn)生裂縫。部分裂縫只是影響結(jié)構(gòu)的外觀,為無害裂縫。但是有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下,不斷產(chǎn)生和擴展,引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕,使混凝土的強度和剛度受到削弱,耐久性降低,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制。
2 工程中常見裂縫及成因
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,據(jù)其產(chǎn)生的具體原因可以概括分類如下:
2.1 與結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力荷載有關(guān)的:
超過設(shè)計荷載范圍或設(shè)計未考慮到的作用;地震、臺風(fēng)作用等;構(gòu)件斷面尺寸不足、鋼筋用量不足、配置位置不當;結(jié)構(gòu)物的沉降差異;次應(yīng)力作用;對溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力估計不足。
2.2 與使用及環(huán)境條件有關(guān)的:
環(huán)境溫度、濕度的變化;結(jié)構(gòu)構(gòu)件各區(qū)域溫度的變化;凍融、凍脹;內(nèi)部鋼筋銹蝕;火災(zāi)或表明遭受高溫;酸、堿、鹽類的化學(xué)作用;沖擊、振動影響、使用中短期或長期超載。
2.3 與材料性質(zhì)和配合比有關(guān)的:
水泥非正常凝結(jié)(受潮水泥、水泥溫度過高);水泥非正常膨脹(游離CaO、游離MgO、含堿量過高);水泥的水化熱;骨料含量過大、骨料級配不良、使用了堿活性骨料或風(fēng)化巖石、混凝土收縮、混凝土配合比不當(水泥用量大、用水量大、水膠比大、砂率大等);選用的水泥、外加劑、摻合料不當或匹配不當;外加劑、硅灰等摻合料量過大。
2.4 與施工有關(guān)的:
拌和不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土),攪拌時間不足或過長,拌和后到澆筑時間間隔過長;泵送時增加了用水量、水泥用量;澆筑順序有誤,澆筑不均勻(振動趕漿、鋼筋過密);搗實不良,塌落度過大、骨料下沉、泌水,混凝土表明強度過低就進行下一道工序;連續(xù)澆筑間隔時間過長,接茬處理不當;硬化前遭受擾動或承受荷載;養(yǎng)護措施不當或養(yǎng)護不及時;養(yǎng)護初期遭受急劇干燥(日曬、大風(fēng))或凍害;混凝土表面抹壓不及時;大體積混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度或表面溫度與環(huán)境溫度差異過大。
3 防治措施
3.1 設(shè)計控制。
(1)從我國現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)的裂縫最大寬度計算公式(8.1.2-1~4)可以看出,對受力引起的裂縫控制手段,最重要的是減小鋼筋的拉應(yīng)力或增大配筋面積。而采用直徑較小且具有高粘結(jié)性能的鋼筋也有利于裂縫控制。具有較高抗拉強度的混凝土構(gòu)件其抗裂性能也較高。鋼筋配置間距過大也會增大裂縫最大寬度。
(2)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇,同時注意改進防裂鋼筋的構(gòu)造,對預(yù)埋管線、預(yù)留孔洞等做好防裂構(gòu)造措施。
(3)把握好設(shè)計中的‘抗’與‘放’的原則。
所謂‘抗’就是處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu),沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施,而所謂‘放’就是結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無約束狀態(tài)下,有足夠變形余地時所采取的措施。設(shè)計不僅要考慮承載力問題,更重要的是考慮變形作用問題(溫度變化、收縮作用及地基變形問題)施工期間所受的溫差和濕差最大,可以采用“先放后抗”的設(shè)計原則。根據(jù)建筑的平面布置,減少約束度,如巖石基礎(chǔ)或老混凝土基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置滑動層,任何柔性防水層都可兼作滑動層,合理的設(shè)置后澆帶?;蛘呤遣捎谩翱狗偶媸┑摹币钥篂橹鞯拇胧?,采取“跳倉法”。
(4)積極采用補償收縮混凝土技術(shù)。
在常見的混凝土裂縫中,有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫,可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮。大面積混凝土中可摻纖維
3.2 施工材料控制?;炷林饕伤唷⑸?、骨料、拌和水及外加劑組成,配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
(1)加強原材料管理,混凝土材料的變異將影響混凝土強度。因此收料人員應(yīng)嚴把質(zhì)量關(guān),不允許不合格品進場,另外與原材料不符應(yīng)及時匯報,采取相應(yīng)措施,以保證混凝土質(zhì)量。
(2)選用收縮量較小的水泥。采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥用量的辦法,如選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥,可有效減少混凝土收縮引起的裂縫。
(3)混凝土的干縮受水灰比的影響較大,水灰比越大,干縮越大,因此在混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用。
(4)嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比,混凝土的用水量絕對不能大于配合比設(shè)計所給定的用水量。
(5)骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低;而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小,含水量大收縮越大。
(6)合理使用減水防裂劑。水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土可有效的提高的混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
3.3 施工工藝控制
(1)做好混凝土澆搗工作?;炷连F(xiàn)場澆搗時,振搗捧要要快插慢拔,根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù),以排除泌水和氣泡。
(2)注意混凝土的早期養(yǎng)護?;炷恋脑缙陴B(yǎng)護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果:一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮;另一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力?;炷翝矒v成型后,應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護,以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。
(3)嚴禁現(xiàn)澆板上過早上人、堆料、施荷加載。因混凝土澆筑后要有一個硬化過程,才會有強度;在這個過程中,應(yīng)對混凝土加以保養(yǎng),不能對混凝土施加任何外力。如果在混凝土尚未有一定強度的情況下,在其上面集中堆放建筑材料或支模立撐,這樣帶給現(xiàn)澆板的不是強度,而是更多的裂縫。因此,必須做到在混凝土強度達1.2N/mm2以后,才允許在其上踩踏或安裝模板及支架。
(4)嚴格控制板面負筋保護層厚度?,F(xiàn)澆板負筋按設(shè)計要求都放在板上面,有梁通過或隔斷時一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。鋼筋綁扎施工,必須采取有效的措施固定負筋的位置,確保負筋在混凝土澆筑過程中不移位,不下沉,從而有效控制負筋保護層的厚度,不使板負筋保護層過厚而產(chǎn)生裂縫。
(5)嚴格控制好砂、石粒徑及含泥量。現(xiàn)澆板應(yīng)選用中粗砂,粒徑在0.25-0.5mm之間的石子,砂石含泥量均不得超過1%。如砂、石粒徑過細過小,含泥量過大,都會降低混凝土強度,最終會使混凝土產(chǎn)生裂縫。
(6)在板四角配置一定數(shù)量的角筋,即輻射筋。針對現(xiàn)澆板裂縫多發(fā)生在板角這一現(xiàn)象,在板角四周增設(shè)長度為1800mm左右的輻射筋,以此來滿足板角應(yīng)力的需要,使現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的應(yīng)力作用范圍與輻射筋相一致,從而有效地改觀和控制裂縫的產(chǎn)生。
(7)對不均勻沉降引起的裂縫預(yù)防:一是對松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設(shè)模板時要注意采取一定的預(yù)防措施。
3.4 科學(xué)管理
(1)應(yīng)當確定科學(xué)的控制裂縫標準,合理的選擇施工進度,避免在混凝土施工中過分搶工期。
(2)監(jiān)督混凝土施工中制定的各項技術(shù)措施,嚴格執(zhí)行。
(3)注意施工的季節(jié)、環(huán)境的溫度濕度及氣象變化,嚴格控制現(xiàn)場塌落度、防風(fēng)、盡可能在較低溫度環(huán)境中開盤澆筑。暴雨中不能澆灌混凝土。
4 結(jié)束語
由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制問題涉及面廣而且復(fù)雜,隨著我國混凝土工程實踐經(jīng)驗的不斷積累和建筑技術(shù)的不斷進步,工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因比較多,也比較復(fù)雜,為了進一步加強對混凝土裂縫的認識,本文的內(nèi)容應(yīng)該進一步得到完善和補充,希望同行們不斷努力,共勉!