混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,當(dāng)混凝土由于種種原因產(chǎn)生裂縫時(shí),會(huì)引起滲漏、鋼筋腐蝕、結(jié)構(gòu)持久強(qiáng)度降低,影響建筑物的外觀、使用壽命,嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn),因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究。目前民用市場(chǎng)客戶投訴的混凝土早期裂縫大多是由于初凝前后干燥失水引起收縮應(yīng)變和水化熱產(chǎn)生的熱應(yīng)變,通?;炷翍?yīng)力2/3來自溫度變化,1/3來自干縮和濕脹。為此要有針對(duì)性的進(jìn)行分析處理,并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構(gòu)件的安全。
(一)混凝土裂縫成因
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,產(chǎn)生裂縫主要有以下幾種:
(1)在炎熱的大風(fēng)天氣,混凝土表面蒸發(fā)較過快,造成混凝土內(nèi)部水化熱過高,在混凝土澆筑數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài),易產(chǎn)生塑性收縮裂縫
(2)構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫,例如:構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫,構(gòu)件在較大剪力作用下,產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。
(3)混凝土在硬化的過程中,由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫,這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大,甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu) 件。
(4)大體積混凝土水化時(shí)產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā),導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。
(5)在厚度較大的構(gòu)件中,由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。
(6)當(dāng)有約束時(shí),混凝土熱漲冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮,因?yàn)槭芗s束力的限制,在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力,由于混凝土抗拉強(qiáng)度低,容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂,從而產(chǎn)生溫度裂縫。由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。
(7)混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng),析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。
(8)當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷,就有可能會(huì)產(chǎn)生裂縫,隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展,裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
(9)當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中,例如:侵蝕性水,由于混凝土保護(hù)層厚度有限,特別是當(dāng)混凝土密實(shí)性不良,環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會(huì)使混凝土中的鋼筋生銹,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵銹體積膨脹,對(duì)周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。
(二)各種裂縫分析及防治措施
(1)溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫??v橫交錯(cuò),梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu),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(zhǎng)邊分段出現(xiàn),中間較密。溫度裂縫通常寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄,高溫膨脹引起的一般中間粗兩端細(xì),而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。
主要預(yù)防措施:
1.合理選取原材料和配合比,采用級(jí)配良好的石子,砂石含泥量控制在較低范圍內(nèi),配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化,減少水泥用量,降低水灰比;
2.分層澆筑振搗密實(shí)或摻加抗裂防滲劑,以提高混凝土抗拉強(qiáng)度,加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和保溫,預(yù)留溫度收縮縫;
3.混凝土澆筑后裸露的表面及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù),夏季應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,以提高抗裂能為,冬期應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫和脫模時(shí)間,使緩慢降溫,以防溫度驟變溫差過大引起裂縫,同時(shí)避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;
4.水泥應(yīng)降低早期水化速率及水化熱,具體為降低C3A,堿含量,控制水泥細(xì)度及顆粒級(jí)配,合理摻加混合材,降低出廠水泥溫度,控制水泥穩(wěn)定性,以減少水泥用量,降低水化熱;
5.溫度裂縫對(duì)鋼筋銹蝕,碳化,抗凍融,抗疲勞等方面有影響,故應(yīng)采取措施治理。對(duì)表面裂縫,可采用涂?jī)杀榄h(huán)氧膠或貼環(huán)氧玻璃布,以及抹,噴水泥砂漿等方法進(jìn)行表面封閉處理,對(duì)有整體性防水,防滲要求的結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學(xué)漿液方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ),或者灌漿與表面封閉同時(shí)采用。
(2)塑性收縮裂縫
塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中在結(jié)構(gòu)件表面出現(xiàn),形狀很不規(guī)則多呈中間寬,兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一,互不連貫狀態(tài),一般長(zhǎng)20-30cm,較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2-3m,寬1-5mm,類似干燥的泥漿面。大多在干熱或大風(fēng)天氣,混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,本身溫度長(zhǎng)時(shí)間過高,而氣候很干燥的情況下出現(xiàn)。
主要預(yù)防措施:
1.配制混凝土?xí)r,應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,選擇級(jí)配良好的砂,減小空隙率和砂率,同時(shí)要搗固密實(shí),以減少收縮量,提高混凝土抗裂度;
2.配制混凝土前,將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土澆筑后,對(duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋,認(rèn)真養(yǎng)護(hù),防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日曝曬;
3.在氣溫高,溫度低或風(fēng)速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù),使其保持濕潤(rùn),大面積混凝土宜澆完一段,養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié),要加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)工作;
4.混凝土養(yǎng)護(hù)可采用養(yǎng)護(hù)劑,或覆蓋濕草袋,塑料布等方法,當(dāng)表面發(fā)現(xiàn)微細(xì)裂縫時(shí),應(yīng)及時(shí)抹壓,再覆蓋養(yǎng)護(hù);
5.使用符合要求的拌和水,盡可能使用潔凈的河沙;
6.出現(xiàn)裂縫后,如混凝土仍保持塑性,可采取及時(shí)壓抹一遍或重新振搗的辦法來消除,再加強(qiáng)覆蓋養(yǎng)護(hù)。如混凝土硬化,可向裂縫內(nèi)裝入干水泥粉,或在表面抹薄層水泥砂漿進(jìn)行處理。對(duì)于預(yù)制構(gòu)件,也可在裂縫表面涂環(huán)氧膠泥或粘貼環(huán)氧玻璃布進(jìn)行封閉處理,以防鋼筋銹蝕。
(3)沉降裂縫
此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關(guān),一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發(fā)展,較大的沉陷裂縫,往往有一定的錯(cuò)位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小,地基變形穩(wěn)定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)
主要預(yù)防措施:
1.對(duì)松軟土,填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固;
2.保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻;
3.防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡,模板拆除的時(shí)間不能太早,且要注意拆模的先后次序,在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。
(5)化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。堿骨料反應(yīng)裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間,一旦出現(xiàn)很難彌補(bǔ),而鋼筋銹蝕引起的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現(xiàn)。
主要的預(yù)防措施:
1.把好原料關(guān),選用堿活性小的砂石骨料,低堿水泥和低堿或無堿的外加劑及合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng);
2.規(guī)范進(jìn)行混凝土施工澆注,振搗,在鋼筋表面進(jìn)行防護(hù),控制水泥及其他原料,拌和水中的氯離子等有害成分含量,防止鋼筋銹蝕。
(4)干縮裂縫
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右,主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。裂縫為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫,寬度多在0.05-0.2mm之間,其走向縱橫交錯(cuò),沒有規(guī)律。較薄的梁,板類構(gòu)件,多沿短向分布,整體性結(jié)構(gòu)多發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處。平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣,大體積混凝土在平面部位較為多見,較薄的梁板中多沿其短向分布。
主要預(yù)防措施:
1.混凝土水泥用量,水灰比和砂率不能過大,有條件的摻加合適的減水劑。嚴(yán)格控制砂石含泥量,避免使用過量粉砂;
2.混凝土應(yīng)振搗密實(shí),并注意對(duì)板面進(jìn)行抹壓,可在混凝土初凝后,終凝前進(jìn)行二次抹壓,以提高混凝土抗拉強(qiáng)度,減少收縮量,并在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫;
3.加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù),并適當(dāng)延長(zhǎng)
養(yǎng)護(hù)時(shí)間。長(zhǎng)期露天堆放的預(yù)制構(gòu)件,可覆蓋草簾,草袋,避免曝曬,并定期適當(dāng)灑水,保持濕潤(rùn),冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間
(三)結(jié)論
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范要求施工,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),防患于未來,盡可能地降低混凝土裂縫的出現(xiàn);對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待,采用合理的方法進(jìn)行處理,并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作
參考文獻(xiàn):
[1]GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.
[2]GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范.
[3]《建筑施工手冊(cè)》(第五版)