浅析混凝土裂缝的原因与防治

刘文英

在建筑工程中,我们常常会发现混凝土构件的裂缝问题,而钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工程的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见,一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制。因此本文重点就混凝土构件裂缝详细分析其产生的根本原因,并针对性地提出了相应的防治对策。

1 裂缝产生原因

1.1 设计方面原因

1)地基的不均匀沉降;2)荷载的作用;3)结构体型突变及未设置必要的伸缩缝;4)在楼房的设计中,设备专业特别是电气专业,大多将照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中,而且有时集中于某一处现浇板中的管线多达7根～8根,由此就会使该处现浇板厚度大大削弱,从而引起现浇板在该处开裂;5)在混凝土构件设计时,现浇楼板房屋四周离阳角1 m左右部位,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧常发生45°左右的楼地面斜角裂缝。该裂缝是由于现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求所致。

1.2 施工方面原因

1)原材料质量引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。2)配比不适当产生的裂缝。在实际的施工中,常常发现混凝土水灰比过大,或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。比如现在高强混凝土水灰比的取值要严格控制在0.24～0.38之间,不能过大,而对普通混凝土的水灰比而言,最大也只能到0.6,如果过高则会产生裂缝而带来严重的后果。在同一品种及相同强度等级水泥条件下,混凝土强度等级主要取决于水灰比,因为水泥水化时,所需的结合水,一般只占水泥重量1/4左右。如今工程界比较普遍的现象是,为了获得必要的流动性,保证浇灌质量,常需要较大的水灰比。3)施工违反操作规程。常见因素有搅拌、运输时间过长;振捣不良;浇筑速度过快;塑性混凝土下沉;施工缝接槎处理不好;初期养护不当;早期受冻;钢筋骨架构造不当(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件问题等);乱踩配筋致使保护层减小;模型板刚度不足;模板支架下沉或失稳;过早拆模等。过早拆模或者在混凝土未到终凝时间就上荷载等,这些因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形,致使混凝土早期强度低或无强度时,承受弯、压、拉应力,致使混凝土裂缝。

2 裂缝的预防措施

2.1 提高全员质量意识,充分认识裂缝危害

随着建设事业的飞速发展,混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展,这就要求参建的技术管理人员不断加强自身的学习和提高,充分认识裂缝产生的危害,加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解,监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底,对工程中的重要部位、关键工序、施工措施,与施工班组研究讨论,共同努力实现控制质量目标,有效地避免有害裂缝的产生。

2.2 设计方面所采取的措施

1)建筑平面选型在满足使用要求的前提下,力求简单。平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。2)合理布置纵横墙,纵墙开洞应尽可能小。3)控制建筑物的长高比。长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。4)减少地基的不均匀沉降。除了前述的措施外,在基础设计中还可以采取调整基础的埋置深度、不同的地基计算强度和不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形。5)层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝。即使出现了裂缝,也能阻止其进一步发展。6)正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定合适,构造要合理,可以和其他结构缝合并设置。7)在混凝土构件设计时,应充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,并采取合理的加强措施。

2.3 施工方面所采取的措施

1)加强对进场材料的控制。建筑材料的质量直接关系到混凝土的质量,对进场的建筑材料一定要把好关。混凝土在浇筑至硬化期间,水泥会放出大量水化热,水化热越大,产生裂缝的可能性就越大,因此应尽量采取措施降低水化热。a.尽量选用水化热较小的水泥品种,必要时可以加入缓凝剂,减缓浇筑速度以利散热,或加入适当的减水剂,改善和易性,减少水泥用量,降低水化热。b.选用良好级配的骨料,严格控制粗细骨料的含泥量,细骨料宜用干净的中砂或粗砂,最好用中粗砂,粗骨料宜用粒径较大、连续级配好的石子,严禁混入煅烧过的白云石或石灰石。

2)改进组成设计。施工前应做好混凝土配合比设计和试配检验,应采用低水灰比,在满足混凝土设计标号的前提下,尽量减少单位用水量、拌制混凝土时掺入一定量的磨细粉煤灰,降低水泥用量以减少水化热量。配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。另外还要对装料顺序、搅拌时间、浇筑点坍落度、入模温度、留槎部位进行规划,对模板进行设计,充分做好施工前的准备工作。

3)施工过程质量控制。混凝土浇筑时应控制浇筑速度,塑性混凝土下沉,施工缝接槎处理,钢筋骨架构造(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件等)位移;保护层厚度,模板刚度,模板支架下沉或失稳及过早拆模等问题。同时浇捣时,振捣棒要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。混凝土养护在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要,以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14 d～28 d。混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土。对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。

3 混凝土裂缝修补

1)表面处理法:包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其他防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。2)填充法:用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3 mm,深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝,以及小规模裂缝的简易处理可采取开V形槽,然后作填充处理。3)灌浆法:此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。4)结构补强法:因超荷载产生的裂缝,裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

综上所述,对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今对混凝土耐久性研究的不断深入,材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高,相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。