略论混凝土裂缝的成因及控制方法

李少高

摘要随着建筑工程中混凝土结构应用越来越普遍,在施工中出现了大量的混凝土裂缝,严重影响了建筑物的使用安全。当混凝土裂缝的宽度超过规定的限值时,会影响建筑物和构件的适用性和耐久性,不仅有损外观形象,还会造成钢筋外露、腐蚀并减小建筑结构抵抗荷载的能力,降低建筑结构的整体性和刚度。本文对建筑工程混凝土裂缝产生的原因进行分析,探讨了防治的措施。

关键词建筑施工 混凝土裂缝 成因

中图分类号:TU755文献标识码:A

1 土裂缝的成因

(1)建筑结构设计的原因。建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝,主要表现在:结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝;对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝;构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝;未充分考虑混凝土构件的收缩变形;采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发、体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展,当混凝土的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。

(2)干缩裂缝。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

(3)塑性收缩裂缝。是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

(4)施工工艺及养护的原因。首先,混凝土拌和不匀、拌和时间过长,运输时间过长、运输泵送时改变了配合比,浇筑顺序不合理、速度太快等施工会改变混凝土的质量,降低混凝土的性能,引起浇筑后混凝土结构或构件的裂缝。现场振捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣抽撤过快,会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的发生。

其次,混凝土的养护可改变混凝土的水化反应速度,影响混凝土的强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则混凝土收缩越小。在养护的过程中必须严格控制混凝土的水化热,对拌和好的混凝土进行预冷却以降低温度,使浇筑后混凝土的最高温度与温度梯度最小,外界对混凝土的约束最小。混凝土养护的目的是为了保证混凝土的正常凝结、硬化。混凝土养护时间过短,保持的湿度过低都会使得混凝土收缩变大,会引起裂缝。 最后,施工中,振捣棒直接搁在钢筋上进行振动,钢筋被扰动,同时使得浇筑完的混凝土过早受到振动,影响了钢筋与混凝土的握裹作用,也影响了混凝土的均匀性与密实性。

2 混凝土裂缝的控制方法

要想有效地控制裂缝的产生,首先要在建筑结构设计中,应处理好处于约束状态下的结构设计,尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间。混凝土工人在浇筑时,对裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域,应铺设临时活动跳板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。还要注重混凝土原材料的选择和配比,以及根据施工现场合理施工, 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。选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,减少空隙率以减少混凝土收缩量,提高混凝土抗裂强度。在凝土出现裂缝的情况下,修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中切实抓好混凝土的配和比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节,通过改善混凝土的质量并采取有效的浇注后的防治措施,混凝土的裂缝现象是可以避免的。