【摘要】在鋼筋混凝土結構施工中,混凝土裂縫是最為常見的病害之一,裂縫的產生會對建筑物造成危害,還可能誘發(fā)其他病害的發(fā)生和發(fā)展,對建筑物的耐久性產生巨大的危害,因此,必須對此加以重視,并采取措施加以解決。筆者對鋼筋混凝土結構裂縫產生的原因和防治措施進行了分析。
關鍵詞:工程建設:混凝土施工;裂縫防治;加固措施
在鋼筋混凝土結構施工中,混凝土裂縫是最為常見的病害之一,裂縫的產生會對建筑物造成危害,還可能誘發(fā)其他病害的發(fā)生和發(fā)展,對建筑物的耐久性產生巨大的危害,因此,必須對此加以重視,并采取措施加以解決。下面,筆者結合施工實踐,對鋼筋混凝土裂縫的成因及防治措施做簡要分析。
一、干縮裂縫的成因與防治
1、干縮裂縫的成因。干縮裂縫多出現在混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發(fā)的程度不同而導致不同的變形結果。混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大;內部濕度變化較小變形較小。較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束,產生較大的拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越快,干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.05~0.2mm之間,大體積混凝土中平面部位多見,較薄的梁板中多沿其短向分布?;炷粮煽s主要與混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
2、干縮裂縫的預防措施。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性,引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性,在水壓力的作用下會產生水力劈裂影響混凝土的承載力等等,其主要預防措施有:(1)選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量;(2)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計中應盡量控制好水灰比的選用,同時摻入適量的減水劑;(3)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計所給定的用水量;(4)加強混凝土的早期養(yǎng)護,并適當延長混凝土的養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,并涂刷養(yǎng)護劑養(yǎng)護;(5)在混凝土結構中設置合適的收縮縫。
二、塑性收縮裂縫的成因與防治
1、塑性收縮裂縫的成因。塑性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。塑性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(tài)。較短的裂縫一般長20~30cm,較長的裂縫可達2~3m,寬1~5mm。其產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者當混凝土剛剛終凝而強度很小時,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。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環(huán)境溫度、風速、相對濕度等等。
2、塑性收縮裂縫的預防措施。(1)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;(2)嚴格控制水灰比,摻入高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性,減少水泥及水的用量;(3)澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透;(4)及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤,或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑等進行養(yǎng)護;(5)在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養(yǎng)護。
三、沉陷裂縫的成因與防治
1、沉陷裂縫的成因。沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實,或浸水而造成不均勻沉降所致;或者因模板剛度不夠,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,其走向與沉陷情況有關,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,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。地基變形穩(wěn)定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。
2、沉陷裂縫的預防措施。(1)對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固;(2)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;(3)防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡;(4)模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序;(5)在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。
四、產生溫度裂縫的成因與防治
1、溫度裂縫的成因。溫度裂縫多發(fā)生在當混凝土澆筑后,在硬化過程中受氣候變化影響,又因混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發(fā),導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,形成內外部較大的溫差,使混凝土表面產生一定的拉應力(實踐證明當混凝土本身溫差達到25~26℃時,混凝土內便會產生大致在10MPa左右的拉應力)。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工的中后期。
溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)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?jié)B能力等。
2、溫度裂縫的預防措施。(1)盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等;(2)減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下;(3)降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下;(4)改善骨料級配,摻入粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱;(5)改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統(tǒng)的三冷技術的基礎上采用二次風冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度;(6)在混凝土中摻入一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間;(7)高溫季節(jié)澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度;(8)大體積混凝土要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束;(9)在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內外溫差,預留溫度收縮縫;(10)在澆筑混凝土前宜在基巖或老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷,減小約束;(11)混凝土澆筑后及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養(yǎng)護,適當延長養(yǎng)護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié),混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊;(12)混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料,將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。
五、化學反應引起的裂縫及預防
1、化學反應引起裂縫的成因。當混凝土拌和后會產生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大,造成混凝土酥松、膨脹開裂;同時由于混凝土澆筑、振搗不良或鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕,導致混凝土脹裂。
2、化學反應裂縫的防止措施。選用堿活性小的砂石骨料、低堿水泥、低堿或無堿的外加劑,適當的摻和料抑制堿骨料反應;保證鋼筋保護層的厚度、混凝土級配良好、混凝土澆注振搗密實和鋼筋表層涂刷防腐涂料。