摘要:随着社会经济的发展,国内建筑工程中混凝土工程的体量不断增大,混凝土是当前最广泛使用的建筑结构材料之一。混凝土裂缝产生的原因很多,这是一个普遍存在的问题。本文从一般的理论和多年的现场经验,对混凝土裂缝的成因及防治措施进行简单的阐述。
关键词:裂缝;成因;防治
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了工业建筑工程中最常见的工程隐患。轻则使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。因此,如何采取有效的措施来防止和减轻混凝土的开裂,是一个值得关注的问题。
1、混凝土裂缝产生的主要原因
1.1 人为因素
①设计不当产生的裂缝。为追求建筑物的外观样式,建筑物表面存在过多凹凸角,产生的凹角应力集中导致出现裂缝。一些超长建筑物,很易出现伸缩裂缝。此外,因设计的承重板件厚度太小,刚度减弱,板中受拉钢筋和受压混凝土应力增大,致使板件出现穿透性裂缝。
②混凝土配合比设计不当产生的裂缝。混凝土配合比设计不当将直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂的重要原因。配合比不当指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳、选用外加剂不当等。
③混凝土养护条件不好产生的裂缝。混凝土养护是使混凝土正常硬化的重要措施,养护条件的好坏对裂缝的出现有着关键的影响。
④混凝土材料使用不当产生的裂缝。如使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥及水泥标号低或水灰比高均易产生裂缝。
⑤施工方法不规范会导致混凝土产生裂缝。混凝土浇筑施工中,振捣不均匀,或是漏振、过振等情况,会造成混凝土离析、密实度差,降低结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低混凝土与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动, 则水泥浆在钢筋周围密集,也将大幅度降低粘结力。
1.2 客观原因
①温度应力引起裂缝。目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。
②收缩引起裂缝。收缩有很多种,包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。由于混疑土特性,混凝土在硬化过程中,经过了水分蒸发、体积逐渐缩小,近而产生收缩, 根据力学分析,板的四周由于受到支座的约束,不能自伸展。当混凝土收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂,应压力相对集中的地方通常是开裂的部位。
③由于水泥工业的发展,为提高水泥强度,厂家往往通过磨细水泥熟料的方法,从而导致水泥比表面积大大增大,体积稳定性越来越差。另外,随着商品混凝土的广泛使用,厂家骨料质量明显下降,特别是采用泵送剂后,容易导致混凝土早期塑性收缩裂缝和后期收缩裂缝。
④荷载引起的裂缝。钢筋混凝土结构构件在荷载作用下,因变形而产生的裂缝,根据构件的种类,受力性质和受力大小,有不同的变形形状和裂缝规律。
2、裂缝的防治措施
2.1 控制材料的配比量
①在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低 ( 低砂率、低坍落度、低水胶比) 、二掺 (掺高效减水剂和高性能引气剂) 、一高( 高粉煤灰掺量) ”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
②在实际确定施工配合比时,应根据当时的具体情况作适当调整。首先,应根据水泥的水化热、泌水性、收缩率、比表面积等性能合理选用水泥及用量;其次,严格控制混凝土用水量,并设法控制混凝土的泥水,提高水泥砂浆的粘度、减少集料的沉降,充分发挥砂、石的骨架作用,减少多余的拌合用水量;再次是严格控制混凝土骨料的含砂量,优化骨料配级: 最后是在高温季节施工时,严格控制各种原材料温度,特别是水泥的温度,对防止混凝土的裂缝产生也很重要。
2.2 控制好施工工艺流程
① 改善搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10﹪或节约水泥5﹪,并进一步减少水化热和裂缝。改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。
② 严格控制浇筑流程。合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。在高温季节泵送,宜用温草袋覆盖管道进行降温,以降低入模温度。
③ 注重浇筑完毕后养护。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。为保证砼在早期尽可能少产生收缩,新浇砼的早期养护工作尤为重要,主要要控制好构件的湿润养护,对于大体积砼,有条件时宜采用蓄水或流水养护,养护时间为l4～28天。
2.3从设计计算,构造角度控制
①对所允许的裂缝,在结构设计、检验时,尤其对混凝土构件受拉区域的裂缝要高度重视,应考虑标准荷载与准永久荷载的关系,换算为最大裂缝宽度的检验允许值;相对其它裂缝的控制,结构应满足使用强度与稳定性、安全性的要求,必须进行验算。当前结构工程向着大型化、复杂化发展,混凝土设计强度等级向C40～C60发展,设计人员多注重结构安全,而对变形裂缝的控制考虑不周,设计人员应根据多方面情况如;地基情况、静、动荷载, 环境因素、结构耐久性等来控制裂缝。
②严格控制混凝土施工配合比,根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量,要求监理严格监督控制。把好质量关,选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,适当减少空隙率以减少混凝土收缩量,从而加强混凝土抗裂强度。
3、结语
控制裂缝的产生与发展,是建筑工程中必不可少的一个重要环节,虽然学术界对混凝土裂缝的成因和计算方法有着不同的理论,但对具体的预防和改善措施意见还是比较统一。控制裂缝应科学的要求将裂缝控制在允许范围内,裂缝重点在防,并从设计、施工,使用上共同努力,结合多种预防处理措施。要严格执行规范、规定,混凝土裂缝是完全可以控制的。混凝土裂缝问题是一个综合性的问题,对已出现裂缝的结构物,要给予高度重视,准确把握其产生、发展的根本原因,并从设计、施工上采取相应的措施,预防并控制裂缝的继续发生和发展。随着各种新材料的不断涌现,各种检测手段的不断发展对混凝土裂缝问题的研究也 将在不断更新变化中。
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