混凝土常见裂缝原因分析及控制方法

2010-08-15梁文豪

中国新技术新产品 2010年1期

关键词：骨料灌浆水泥

梁文豪

（珠海市恒源电力建设有限公司，广东珠海 519100）

在实际工程中,混凝土结构的裂缝经常可见,裂缝的存在影响了结构的美观和正常使用;削弱了结构的刚度和整体性,导致工程事故的发生。在此，着重对引发混凝土裂缝的原因进行归纳,并提出相应的预防和处理措施。

1 引起裂缝的原因分析

1.1 由第一类外荷载（静荷载、动荷载、其他荷载）引起的裂缝

该类裂缝由两种情况形成：一是混凝结构未达设计强度而承受荷载引起裂缝；二是混凝土结构已达设计强度而承受冲击，地震或超设计荷载引起裂缝。它是按常规计算的主要应力引起的荷载裂缝,以及由结构次应力引起的荷载次应力裂缝，二者通称为结构性裂缝。受力裂缝从外荷载的作用、结构内力的形成,直至裂缝的出现与扩展似乎都在同一时间瞬时发生,并一次完成。

1.2 由第二类荷载（变形荷载）引起的裂缝,包括温度、湿度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝,也称非结构性裂缝。从环境的变化,变形的产生到约束应力的形成,裂缝的出现与扩展等都不是在同时间瞬时完成。它有个应力积累和传递的过程。近年来混凝上程大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系。据国内外调查资料表明,混凝土工程结构产生属于变形变化（温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降）引起的裂缝约占80%；属于外荷载引起的裂缝仅占20%；由此可见,第一大类原因引起的裂缝除不可抗拒因素外，我们通过设计计算以及注意正常使用能够控制裂缝的产生；而第二大类原因引起的裂缝十分复杂,我们必须加以重视。

2 混凝土变形裂缝的原因分析

2.1 选用材料

矿渣水泥比普通水泥收缩大,粉煤灰水泥、矾土水泥及快硬水泥收缩较大，矿渣水泥比普通水泥水化热低，水泥活性越高、颗粒越细、表面积越大收缩越大，砂岩做骨料收缩幅度增加，粗骨料含泥量越大收缩越大，骨料粒径越细、砂率越高收缩越大，水灰比越大收缩越大，配筋率越大收缩越小。但配筋过大则会增加混凝土拉应力，外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标,缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料,有些试验资料并不严格,有许多外加剂严重地增加收缩变形,有的甚至降低耐久性。因此选用材料下当易出现收缩裂缝。

2.2 混凝土强度等级

建筑结构混凝土强度等级越高,导致水泥标号增高,水泥用量增加,细骨料及粗骨料径偏小,砂率偏大等使水化热及收缩增加,引起收缩裂缝。

2.3 结构形式

结构形式复杂,超长、超厚及超静定结构成为混凝土工程经常采用的结构形式,这种结构形式有显著的约束作用,必然引起较大约束应力,出现约束应力裂缝的结构设计经常忽略结构约束性质，不善利用“抗与放”的设计原则，出现约束应力裂缝结构设计中忽略构造钢筋的重要性,因而经常出现构造性裂缝。

2.4 基础沉降

基础土质不均匀,建筑平面不规则,未设变形缝或未计算基础沉降造成沉降量不同,导致沉降裂缝

2.5 施工工艺

泵送商品混凝土工艺从过去的干硬性、低动性，现场搅拌混凝上转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加、水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加，出现收缩裂缝，施工中停工，混凝土暴露时间长，收缩加大，出现收缩裂缝；过早拆模会破坏混凝土结构，降低承载力，导致裂缝的产生。

2.6 环境因素

混凝土在水中永远呈微膨胀变形,在空气中永远呈收缩变形，湿度越大收缩越小,越干燥收缩越大。施工时风速越大收缩越大。

2.7 养护方法

日前在混凝土施中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法,这种方法已远不适应新的施工工艺要求,如泵送混凝土的较大温度收缩变形。

3 混凝土裂缝的控制方法

目前对混凝土结构裂缝问题,在工程建设的技术问题中具有普遍性。而混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌,是从结构裂缝的扩展而引起。如地下混凝土工程若出现裂缝,将会产生渗水,导致使用性能降低或不能使用；墙、板、柱、梁出现裂缝后,将影响美观和使用寿命,有严重裂缝的建筑物将会威胁到人们的生命和财产的安全。故某些工程不允许混凝土结构出现有明显的裂缝。

3.1 裂缝控制标准

钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的,但其有害程度是可以控制的,有害与无害的界限由结构使用功能决定。我国规范规定钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度为0.2～0.3mm。

3.2 裂缝控制措施

3.2.1 设计方面

除对混凝土结构进行常规计算以外,还要考虑混凝土结构所处的位置、施工期的温度,必要时进行温度裂缝计算,采取隔热设计和良好的构造措施；进行沉降验算,控制沉降量,选择合理的混凝土强度等级、钢筋截面和配筋率选择合理的结构形式和计算模式,从结构形式的选择方面（微动、滑动及设缝措施,提供“放”的条件）及材料性能方面（提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件）采取综合措施,如抗放相结构,以抗为主或以放为主的措施。

3.3.2 施工方面

选择合理的施工工艺,严格按设计混凝土强度等级及设计合造要求施工,正确选择施工用水泥、粗细骨料粒径及含泥量,控制水泥用量及水灰比。重视混凝土振捣,掌握好拆模时间。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。选择温度较低时间浇灌混凝土,无法避开高温时采用井水拌制混凝上,降低混凝土搅拌和浇灌温度。

3.3.3 养护使用方面

根据不同的施工工艺和浇灌混凝土时的温度,采用不同的养护方法。采取保温保湿的养护技术,尽量利用混凝土后期强度。使用时对重要的混凝土结构作好保温隔热工作；在混凝土未达设计强度前不准其承受荷载,在混凝土达设计强度后避免其承受冲击荷载或超载使用。

4 混凝土工程裂缝的治理

正常配筋受弯构件的破坏状态为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加、裂缝出现（钢筋应力只有50～60MPa)、裂缝扩展、受压区塑性不断发展,最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的一倍,因此,很多大型钢筋混凝土结构,仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下,钢筋混凝土结构带有轻微裂缝是完全正常的,但结构是安全的,它还可承受70%～80%的极限荷载,因此恐俱是不必要的。裂缝的形式按其形状分为表面裂缝、浅层裂缝、纵深裂缝、贯穿裂缝、横向裂缝、斜向裂缝等。裂缝按时间又分为稳定裂缝和活裂缝。根据我国有关标准,稳定裂缝宽度小于标准规定值者属于无害、可修复的裂缝宽度超过规定值者,一般需要由设计、施工、监理、业主等有关方面共同商定最后由设计出处理方案,施工单位按设计进行治理。活裂缝应进一步观察,待其基本稳定后,按稳定裂缝进行处理裂缝的治理。

4.1 裂缝的治理方法

4.1.1 灌浆法

采用一种化学灌浆料来解决混凝土形成的线型裂缝,堵漏时要采取化学灌浆料与快速凝结水泥和无收缩水泥砂浆配合使用,才能真正达到堵漏效果。处理方法如下：

①在漏水处龄出一道V型槽,用掺入速凝剂的水泥净浆埋设灌浆嘴,用聚合物水泥砂浆PCCM封缝；②对混凝土基层面用钢丝刷清理浮灰,并用清水冲洗干净；③在混凝上基层表面无浮水时,喷涂5mm厚的PCCM-聚合物水泥砂浆；④对喷涂的聚合物养护5d后,用LW水溶性聚氨脂浆液进行化学灌浆,灌浆的压力一般为0.3MPa,防止在灌浆时的压力过大,造成进塑料管的爆裂。

4.1.2 表面治理法

首先将混凝土表面用钢丝刷打毛,水清洗后待其干燥,再将用环氧树脂浸渍的玻璃布铺贴在裂缝上表面。

4.1.3 嵌缝治理法

用修补材料嵌缝,一般用来修补较宽的裂缝,如裂缝小可采取开V型槽,然后作嵌缝治理。

4.1.4 补强治理法

因冲击、地震荷载或超荷载引起的裂缝以及火灾造成的裂缝,采用此法。如断面加固补强、锚固补强等。