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混凝土裂缝的产生和防治

2009-07-02刘伟鹏

中国新技术新产品 2009年19期
关键词:骨料构件水泥

刘伟鹏

摘 要:混凝土是一种非均质脆性的人造石材材料。现如今,随着社会经济的发展,建设规模的不断扩大及人们对建筑工程质量重要性认识的提高,商品混凝土以其技术、 经济上的优越性,尤其是稳定、可靠、优良的质量深受建设单位的青睐,国内建筑工程中混凝土工程的体量不断增大,使得混凝土成为当前最广泛使用的建筑结构材料之一。

关键词:混凝土;裂缝

在现实的建筑中,只要仔细观察不难发现,随着温度、湿度等环境条件的影响下会形成肉眼看不到的微裂缝,随着裂缝的发展变化,结构构件的耐久性和适用性会不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件超过正常使用极限状态而破坏。所以现在混凝土裂缝的防治已经成为摆在我们面前的重要课题。

1 混凝土裂缝产生主要原因

1.1 主观因素

材料质量。由于混凝土的材料构成多样性和复杂性,所以混凝土材料选择很重要。实际中因材料选用不当产生质量缺陷或裂缝,一般认为是因为混凝土材料变形受约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。材料选用不当的常见因素有水泥过期或品种选用不当;混凝土配比不合理;水泥、骨料含有过量有害物质;水泥水化热过高;拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高等。

结构改变使用功能。结构设计师做结构设计时,建筑物的使用功能是确定设计荷载的依据之一。普通钢筋混凝土构件在承受了30~40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的1.5倍以上,所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的。

1.2 客观原因

商品混凝土由于流动性、和易性的要求,使得坍落度增加、水灰比增大、水泥标号提高、水泥用量增加、骨料粒径减小、外加剂增多等因素的变化,导致混凝土的收缩及水化热作用多比以往的低流动性混凝土大幅增加地基不均匀沉降。由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成的结构基础不均匀沉降会引起沉陷裂缝;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。随着沉降的进一步发展,裂缝会进一步扩大。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。温度变形。混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/°C。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。这种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化、降低混凝土的抗疲劳及抗渗能力。湿度变形 。混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2~0.4‰。其发展 规律 是早期快,后期缓慢。

2 控制

一般分为两个控制阶段,设计阶段和施工阶段。设计阶段由设计人员对混凝土强度等级、钢筋的品种、规格、建筑物的结构形式等统筹设计,有效进行裂缝控制。施工阶段采取加入外加剂改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、设置施工缝或变形缝、加强混凝土中的配筋率等措施来减少混凝土的收缩,防止混凝土产生有害裂缝。

2.1 主观控制

混凝土材料方面。选用收缩性较低的水泥,合理搭配水泥强度等级与混凝土强度等级之间关系。一般情况下,水泥强度比所使用的混凝土强度大一个等级。如配置C30混凝土,使用强度等级为42.5的水泥比较合适,可以达到合理的水灰比,保证施工质量。切记不能只为片面追求经济效益,使用高标号水泥、大水灰比的配合比。在现场一定要设置与施工规模和进度相匹配的水泥库,严禁不同厂家的水泥混用。选用级配良好的粗、细骨料,粗骨料中针片状石子严禁超标,细骨料不能使用细砂,含泥量严格控制在规范要求以内。采用合理的施工方法。供应单位和施工单位双方密切配合并严格遵照国家标准《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95及《混凝土质量控制标准》GB50164-92有关标准、规范进行管理生产和施工才能切实保证混凝土的质量。混凝土的拌制,要严格控制原材料计量准确,同时严格控制混凝土出机塌落度,要尽量降低混凝土拌合物出机口温度。混凝土浇注过程质量控制。浇注过程中要进行振捣方可密实,振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜,间距要均匀,以振捣力波及范围重叠二分之一为宜,浇注完毕后,表面要压实、抹平,以防止表面裂缝。另外,浇注混凝土要求分层浇注,分层流水振捣,同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。设计部门应明确建筑物的安全第一的宗旨。在保证安全的前提下对建筑物的实用性、装饰性进行改进,不可片面追求建筑物的经济性和装饰效果。

2.2 技术控制

对因使用及环境条件变化而发生的裂缝,要根据其不同性质区别采用不同的防治措施。

加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。 开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。改善混凝土的搅拌加工工艺,在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。

2.3 混凝土裂缝的处理

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的正常使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:

表面处理法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法,包括表面涂抹法和表面贴面法。它主要适用于修补稳定裂缝,同时裂缝宽度较细、较浅(宽度小于0.3mm)。当表面裂缝不多时,可在裂缝处用水冲洗,然后涂刷水泥净浆或将混凝土表面清洗干净并干燥后涂刷环氧树脂、沥青、油漆等;当表面有较多裂缝时,可沿裂缝附近用钢丝刷刷干净再用压力水清洗并湿润后,用1:(1~2)水泥砂浆抹平或在表面刷洗干净并干燥后涂抹2~3mm厚的环氧树脂水泥。

填充法(嵌缝法)。填充法主要适用于修补水平面上较宽的裂缝(大于0.3mm),根据裂缝的情况,可以直接向缝内填入不同粘度的树脂。宽度小于0.3mm的裂缝则应先将开裂部位剔凿成V形或U形槽口,然后清除浮灰,冲洗干净后先涂上一层界面剂或低粘度的树脂,以增加填充材料与混凝土的粘结力。

结构加固法。结构加固法是在结构构件外部或结构裂缝四周浇铸钢筋混凝土围套或包钢筋、型钢龙骨,将结构构件箍紧,以增加结构构件受力面积,提高结构的刚度和承载力的一种结构补强加固方法。这种方法适用于对结构整体性、承载能力有较大影响的深进及贯穿性裂缝的加固处理。

电化学防护法。电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土中的离子分布状态,提高钢筋周围的PH值,钝化钢筋,以达到有效防腐的目的。

仿生自愈合法。仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,此法模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组成部分中加入某些特殊组成部分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经 网络 系统,当混凝土出现裂缝时分泌部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

综上所述,混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”。当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因,判明裂缝的类型,才能选择正确的处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。

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