浅谈混凝土裂缝的产生原因及预防措施

2010-08-15刘贻勇

山西建筑 2010年4期

刘贻勇

混凝土是由水泥、水、粗细骨料按一定的比例配合拌制而成的混合料,是广泛应用于土木建筑工程中的主要建筑材料。由于混凝土浇筑、养护、内外不均匀收缩及地基不均匀沉降等原因,使混凝土在28 d养护期满后产生形式多样的裂缝,比如有干缩裂缝、温度裂缝、不均匀沉降裂缝等。由于裂缝的扩展通常会使混凝土内部的受力钢筋、预埋件等材料产生腐蚀,降低构件的承载力、整体性、耐久性及防水、抗渗能力。因此,在工程建设过程当中,应根据裂缝性质、大小、结构受力情况和使用要求,及时做好预防工作,尽可能避免裂缝的存在和扩展。

1 混凝土裂缝的产生原因

混凝土由骨料、水泥石以及存留其中的气体和水组成,是一种非匀质脆性材料。混凝土裂缝产生的原因很多,在土木建筑工程中最常见的有以下几种。

1.1 干缩裂缝

干缩裂缝的特征是表面开裂,宽度多在0.05 mm～0.2 mm之间。其走向纵横交错,没有一定规律性,呈龟纹状。这类裂缝一般在混凝土经过一段时间的露天养护后,出现在混凝土的表面或侧面,并随着温度和湿度的变化逐渐发展。

干缩裂缝产生的原因主要是:1)混凝土在浇筑后直至硬化前,会因为粒子沉降、气泡上浮、水分蒸发的物理作用而发生塑性沉降收缩,导致混凝土产生干缩裂缝;2)由于混凝土成型后养护不当,表面水分散失过快,造成混凝土内外的不均匀收缩,引起混凝土产生干缩裂缝;3)由于混凝土体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝;4)由于混凝土内外材质不均匀和采用含泥量大的粉细砂配制混凝土,或是商品混凝土中加入过量粉煤灰、矿粉、高效缓凝减水剂等其他掺合料,都容易出现干缩裂缝。

1.2 温度裂缝

温度裂缝多发生在施工期间,裂缝的宽度受温度影响较大,冬季较宽,夏季较窄,宽度一般在0.5 mm以下。这类裂缝可能出现表层、深层或贯穿裂缝,表层裂缝的走向没有一定的规律性,深层或贯穿裂缝走向一般与主筋方向平行,对结构、构件的安全影响非常严重。

温度裂缝产生的原因主要是:温度裂缝是由混凝土内部和表面温度相差较大而引起的。1)混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力,此外,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩,因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力。由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝;2)由于结构降温过快,内外温差过大,受到外界的约束而出现深层或贯穿裂缝;3)采用蒸汽养护的预制构件,混凝土降温控制不严格,降温过快,使混凝土表面剧烈降温,而受到肋部或胎模的约束,导致构件表面或肋部出现温度裂缝。

1.3 不均匀沉降裂缝

不均匀沉降裂缝大多数属于贯穿性的,其走向一般与地面成45°～90°方向发展,裂缝的宽度与荷载的大小有较大的关系,而且与不均匀沉降值成比例。

不均匀沉降裂缝产生的原因主要是:1)由于结构和构件下面的地基未经夯实和未进行必要的加固处理,导致产生不均匀沉降裂缝;2)由于混凝土浇筑后,结构和构件下面的地基受到破坏,产生不均匀沉降,导致裂缝出现;3)由于模板、支撑没有固定牢固以及过早拆模,或拆模时混凝土受到较大的外力撞击等,导致产生不均匀沉降裂缝。

2 混凝土裂缝的预防措施

根据上述混凝土裂缝的特征及产生原因,土木建筑工程中所出现的混凝土裂缝形式多样,裂缝的存在、深进、扩展对混凝土结构、构件的危害性极大。因此,在混凝土施工前应制定相应可行的预防措施,并按照措施严格控制、管理,确保工程建设质量。

2.1 干缩裂缝

干缩裂缝在干热、大风天气的时候比较容易发生,其预防措施主要有:1)选用干缩性小、早期强度高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥拌制混凝土;2)严格控制混凝土水灰比,添加适量高效减水剂,减少用水量;3)浇筑混凝土之前必须充分湿润基层和模板;4)在混凝土初凝之前进行混凝土表面二次抹压,尽可能消除混凝土表面干缩裂缝,增加混凝土内部的压实度;5)及时做好养护工作,避免高温或大风导致水分的过量快速蒸发;6)设置合理的收缩缝。

2.2 温度裂缝

温度裂缝的预防措施主要有:1)合理选择混凝土的原材料和配合比,采用级配良好的石子和中、低热水泥拌制混凝土,砂、石的含泥量控制在规定范围内,在混凝土中掺入适量的高效缓凝减水剂及粉煤灰,以至降低水泥用量,减少水化热量;2)对细长结构、构件适当设置施工缝和后浇带,以减少约束应力;对大体积结构采用分层、分块浇筑,以利于水化热的散发并减少约束作用;3)降低原材料进入搅拌机的温度,如夏季在水箱内加冰块,降低水温;砂、石遮阳防晒,并洒冷水降温;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高;4)夏季,混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温,混凝土泵送管道遮阳防晒;冬季,应适当延长保温和脱模时间,使混凝土缓慢降温,防止温差过大;5)混凝土浇筑作业面遮阳,减少混凝土冷量损失;6)混凝土浇筑后,表面及时用塑料膜、草袋等覆盖,并定期洒水养护,深基础可采取灌水养护,以提高混凝土的抗拉强度。

2.3 不均匀沉降裂缝

不均匀沉降裂缝的预防措施主要有:1)在进行建筑设计之前,应对工程地质进行详细勘察,查明地基土质情况、分布范围、承载力大小、地下水位等地质条件,对达不到设计要求的基土采取分层夯实、加固或换填等方法进行处理;2)避免基底被水浸泡和被外力扰动;3)充分保证模板的刚度和稳定性,支撑的间距严格按规范要求布置,支撑的持力层应达到足够的强度、刚度,并固定牢靠;4)准确掌握混凝土结构的拆模时间和拆模顺序。