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混凝土施工中常见裂缝产生的原因及防治措施

2011-12-31梁艳

城市建设理论研究 2011年28期
关键词:钢筋裂缝温度

梁艳

摘要:随着各地建筑业的迅猛发展,混凝土在建筑行业中的应用越来越广泛。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重的将威胁到人民的生命、财产。文章就混凝土裂缝的成因进行了分析,并对其预防措施及处理方法提出了自己的一点看法。

关键词:混凝土裂缝原因措施

混凝土结构在现代工程建设中有着广泛的应用,比如各种型式的混凝土大坝、桥梁港工建筑物、高层建筑的地下室混凝土底板以及很多大型设备的基础承台等都是用混凝土浇筑而成的。建筑物的渗漏和破坏往往始于裂缝,所以人们一般把裂缝的出现视作危险的征兆,甚至产生“裂缝恐惧症”。多年来,通过大量混凝土试验研究,已经证实了在尚未受荷的钢筋混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝(简称微裂)。可以说,混凝土出现裂缝是绝对的,没有裂缝是相对的。大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的。

混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。

因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。下面就混凝土结构中常见裂缝的原因、防治措施以及修补方法作一些浅要分析。

一、裂缝产生的原因分析

根据有关资料,由施工因素造成的混凝土早期裂缝占80%左右,因混凝土材料方面的原因造成的裂缝占15%左右,因设计不当造成的裂缝占5%左右。按照技术规程,混凝土裂缝的产生主要与材料、施工、设计、使用环境等有关。因此,下面就这几个方面讨论产生裂缝的原因。

(一)荷载作用引起的裂缝

一般钢筋混凝土结构,在使用荷载的作用下,截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的,因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件产生裂缝。

(二)原材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。

(三)水泥水化热引起裂缝

混凝土中的水泥在水化热过程中产生大量的热量,从而使混凝土内部温度升高。由于混凝土的导热性能较差,所以造成混凝土内部和表面的温差较大,当温差过大时,就会产生温度应力和温度变形。随着混凝土龄期的增长,弹性模量和强度相应的提高对混凝土降温收缩变形的约束越来越强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生裂缝。

(四)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;施工缝接茬处理不好;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;其中多数属物理性缺陷。

(五)构件受力、变形使内应力超越材料强度

常见的受力有拉伸(中、偏拉)、压缩(中、偏压局压)、弯曲(少筋、适筋、超筋)、剪切(少箍、适箍、超箍、冲切)、扭转等状态;常见的变形有因过大不均匀沉降、因收缩和温度变形受到约束等状态。它们所造成的缺陷均属物理性缺陷。

(六)外界温度变化引起的裂缝

混凝土在施工期间,其内部温度是浇注温度、水泥水化热的绝对温度和混凝土的散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温越高,浇注温度也就越高,如外界气温下降,会增加混凝土降温幅度,特别是在外界气温骤降时会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度,因而造成温差和温度应力,使混凝土出现裂缝。

二、混凝土常见裂缝的控制措施

(一)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。

(二)加强设计质量监控,做好施工方案设计

设计质量是决定工程质量的重要因素,设计过程的质量控制是质量预控的重要环节。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。

(三)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。一是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。三、混凝土裂缝的处理方法

裂缝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,以保证建筑物的安全使用。

混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:

(一)表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

(二)灌浆、嵌逢封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

(三)结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

(四)混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

(五)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所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。

结束语:混凝土裂缝是混凝土施工中的主要通病,它的成因虽然因素较多,机理也较复杂,但我们只要针对具体情况采取切实可行的技术措施,做到事前把关,防患于未然。

参考文献:

[1]富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[J].中国铁道出版社.2005(5).

[2]陈伟.大体积混凝土施工中控制裂缝的探讨[J].广东建材.2006(2).

[3]朱耀台.混凝土结构早期裂缝的试验研究与收缩应力场的理论建模[D].浙江大学,2005

[4]王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法.施工技术.2000(5).5-9

作者简介:梁艳,2005年工作至今,作为多个市政工程的业主代表,参与了多个市政工程的建设,包括绿化工程、道路工程、污水管网工程等。

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