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混凝土结构裂缝的产生原因及防治措施

2011-08-15王与相

山西建筑 2011年36期
关键词:裂缝表面混凝土

王与相

结构的裂缝问题是一个存在于钢筋混凝土结构领域普遍的质量问题。混凝土硬化成型的过程中水分被蒸发形成众多的细小的孔隙,其受到荷载、经历过温差等作用之后,孔隙就可能会连通和扩展,最终形成人眼可见的裂缝。裂缝的存在和发展是混凝土内部的钢筋等材料产生腐蚀的原因,从而降低了钢筋混凝土材料的承载力、耐久性以及抗渗能力,最终影响建筑物的外部形状和视觉状态,其使用寿命也必然缩减。

只有针对其问题所在,采取相应的技术措施,这样才可以尽量控制裂缝的产生,减少裂缝的数量和减轻裂缝的宽度,规避有害裂缝的出现,确保建筑工程的质量达到合格的标准。

1 混凝土结构所存在的裂缝问题

裂缝产生原因是多方面的,比如设计方面是无法回避的因素之一,施工过程的各种因素组合导致问题出现也是其中的因素,只有从混凝土裂缝的形成原因入手,才能从根本上解决混凝土的结构裂缝。想要达到可以控制或是减少混凝土裂缝产生的目的,只有正确判断和分析混凝土裂缝形成的原因。

1)结构裂缝。当然目前部分现浇楼板的承载力基本上都可以满足设计要求,但要注意的是当预制多孔板变更为现浇板以后,就会使整个墙体的刚度逐渐增强,那么旧板的刚度也相对降低,这样就会出现在一些截面突变处或者薄弱的部位有裂缝的情况。

2)应力裂缝。应力裂缝是因为各种收缩所引起的裂缝,众所周知,存在于混凝土的硬化过程中,常常会由于水分蒸发,使得混凝土体积逐渐缩小,形成收缩状态,从而造成现浇板的周边受到支座的约束,无法自由的延伸。甚至由于收缩造成约束应力超出限度,必然会出现现浇板开裂的情况,这些开裂地方普遍都出现在应力相对集中的地方。除此之外,在施工过程中混凝土没有按照规定要求加以处理,在没有达到必须的强度时,就提早拆模,甚至是在混凝土还没有终凝的时候,就在其体表上增加荷载,不适宜的行为都给混凝土的楼板带来非常严重的弹力变形,可见混凝土出现裂缝,必然是混凝土的早期强度出现过低或者没有强度的时候,就会由其承受压、弯和拉的应力所致。

3)混凝土裂缝来自于塑性收缩变形,通常情况下这种裂缝大多数是相互平行的,相隔间距普遍为0.2 mm~1 mm左右,并且对应相符合的深度。塑性收缩裂缝大多都产生在混凝土硬化之前,恰恰是在塑性状态阶段,主要是由于混凝土体的均匀沉降受到了部分限制。不规则深层裂缝的出现,是由于混凝土水平收缩比垂直方向较为困难,其原因不外乎是大的骨料、钢筋,或者出现平面面积较大的混凝土。

4)温度应力裂缝。这种裂缝所产生的原因是在混凝土浇筑完毕后,凝结在内部的热量不易挥发,导致整个混凝土内部温度较高的情况出现,另外由于混凝土外表散热的过程快速,这样就形成了内外温差,一旦达到阈值,混凝土内部开始产生压应力,那么外部出现相应的拉应力。可见一旦混凝土的表面存在较为严重的温度梯度,必然会有较大的表面拉应力出现,由于混凝土的龄期较短,抗拉强度变低,不过一旦由于温差所致表面拉应力超过了混凝土的极限抗拉强度,那么混凝土的表面出现裂缝也是无法避免的了。

5)干缩裂缝。干燥收缩形成的主因是硬化后较长的时间段逐步形成水分蒸发现象引起的。混凝土的干燥收缩大多是来自于水泥石的干燥收缩。其水分蒸发、干燥过程是自外至内、从表至里,渐渐推进,在混凝土非常缓慢的蒸发干燥过程中,裂缝多数在30 d以上才会产生,一年半载也并不为稀,另外需要补充的是裂缝通常发生在表层很浅的位置,非常微小。应当给予关注的是,干燥裂缝是会给混凝土抗渗性带来影响的,当钢筋锈蚀影响混凝土的耐久性的情况出现,在水压力的作用下当然也极有可能产生水力劈裂影响其承载力。

6)沉陷裂缝。沉陷裂缝产生的原因是不均匀的结构地基土质、较为松软,回填土没有压实或是大量浸水导致不均匀沉降情况的出现;也可能是由于模板刚度不足,过大的支撑间距或是底部松动的支撑所导致,尤其是在冬季,支撑在冻土上的模板,在冻土化冻后产生的压力导致出现不均匀沉降,混凝土结构裂缝的出现。这种裂缝大多为深进或贯穿,其走向与沉陷相关,大多是沿与地面垂直或呈30°~45°角方向延伸,较大的沉陷裂缝,还伴随有一定的错位情况发生,当然裂缝宽度与沉降量也是成正比关系的。沉陷裂缝是伴随地基变形进入稳定状况趋于稳定。

2 控制混凝土结构裂缝的预防措施

很多失事工程都是由于裂缝的不稳定发展所致,只要采取有效的措施将其控制在一定的范围之内,就不会造成危害。在设计和施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,从而确保工程质量,下面略举几项。

2.1 力学裂缝控制策略

在力学裂缝的控制上,可以采取表面处理法和填充法,涂抹和贴补是表面处理的两种方法,较为困难灌入浆材的细浅裂缝适合采用表面涂抹,深度没有达到钢筋表面的、不漏水的,不伸缩的以及不再活动的各种细小裂缝也可以采用这种处理方法。大面积漏水的防渗堵漏适合采用表面贴补法。填充法是采用合适的修补材料来进行填充裂缝,适用于宽度较大的裂缝,当有小于0.3 mm的裂缝,或者裂缝中有充填物的时候,也可以采用填充处理。

2.2 塑性收缩裂缝控制策略

1)严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥和水的用量。

2)选择使用干缩值较小,有着较高早期强度的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

3)在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,在混凝土终凝之前进行早期保湿和养护,防止水分过分蒸发,形成内外硬化不均匀和异常收缩引起裂缝。

4)将基层和模板浇水均匀湿透是浇筑混凝土之前必要的步骤;另外要及时给混凝土铺上塑料薄膜、潮湿的草垫或是麻片等,这样才可以保持混凝土在终凝前始终是表面湿润,另外在混凝土表面进行喷洒养护也是可以采用的方法。

2.3 温度裂缝的控制策略

1)直接加入原状或磨细了的粉煤灰,这样可以使得混凝土中水泥水化热降低,绝热条件下的升温减少。外加剂起到了减水和分散作用,起到了降低用水量、提高强度、降低水化热、推迟放热峰出现的时间这四个作用,大大降低了温度裂缝发生的可能。2)尽量选用中热硅酸盐水泥或低热硅酸盐水泥,充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。3)严格控制混凝土出机和浇筑温度。在这个过程中,最为合适的方法是通过降低石子温度达到目的,原因是石子在混凝土所有的材料中比热最小,同时重量最大。当出现气温较高的情况,为了避免太阳直射,我们可以采取在砂石场搭设简易遮阳棚的措施,需要时可向集料喷淋雾状水,也可以使用前用冷水冲洗集料。4)大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。同时预留温度收缩缝。5)加强混凝土养护,保持适当的温度和湿度。养护条件对混凝土的收缩影响很大。环境相对湿度越低,风速越大,高空浇灌越容易引起开裂。同时在潮湿条件下,可使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度。

3 混凝土结构裂缝的处理

1)表面处理法。表面涂抹适用于深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、浆材难以灌入的细而浅的裂缝、不伸缩的裂缝、不漏水的裂缝以及不再活动的裂缝这几种情况。大面积漏水的防渗堵漏适合采用表面补贴法。2)填充法。对于裂缝直接采用修补材料填充,主要适用范围是修补0.3 mm以上的裂缝,优点是作业简单以及所耗较低的费用。当面对小于0.3 mm的宽度,较浅深度的裂缝,以及小规模裂缝这两种情况,通过开 V形槽这种建议处理方法,之后再采用填充处理。3)灌浆法。小至细微裂缝,大到大的裂缝均可采用灌浆法,这种方法的处理效果是很好的。4)结构补强法。由于超荷载所产生的裂缝、长时间不处理的裂缝所导致的耐久性降低、由于火灾原因造成裂缝多种因素影响了混凝土的结构强度,这种情况通常可以采取结构、锚固补强法以及预应力法等多种方法。5)混凝土置换法。给混凝土带来了严重破坏这种情况发生时,需要先剔除损坏的混凝土,然后置入新的混凝土或是其他材料。普通混凝土或聚合物混凝土是常用的置换材料。标准应该选取高一级标号的混凝土进行浇筑。

4 结语

通过对混凝土产生裂缝的多种成因进行分析,可以得出混凝土裂缝的产生是可控和可预防的结论。造成混凝土开裂的因素有很多,这里就不再一一列举。在混凝土施工的过程中需要靠技术员多观察、比较,出现问题后多分析和总结,通过查找资料,结合多种预防处理措施,做到减少混凝土表面裂缝的产生、降低裂缝产生的几率,只有这样我们才可以有效地避免出现混凝土类似于贯通性裂缝这类有害裂缝,从而真正做到提高混凝土施工技术水平。

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