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混凝土裂縫產生的原因及其預防措施

0181建筑材料2021-07-18 12:03:07


    摘要:混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有重要地位。而在今天,混凝土在施工過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫,這是一個相當普遍和常見的現(xiàn)象,并且在大體積混凝土施工中表現(xiàn)尤為突出。本文主要介紹裂縫產生的原因及預防措施。


1混凝土裂縫簡述
  混凝土在施工中對有些結構按其所處條件的不同,允許存在一定寬度的裂縫。但施工中仍盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結構盡量不出現(xiàn)裂縫,或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現(xiàn),以確保工程質量。
  裂縫產生的主要原因:由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫;由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫;由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等)引起的裂縫。
  裂縫的分類:按裂縫的方向、形狀分類有水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等;按裂縫深度分類有貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種;按成因分類主要有塑性裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫及不均勻沉降裂縫。
2混凝土裂縫分析
  2.1塑性裂縫:
  2.1.1裂縫現(xiàn)象:裂縫在結構表面出現(xiàn),形狀很不規(guī)則且長短不一,互不連貫,類似干燥的泥漿面。大多在混凝土澆筑初期(一般在澆筑后4小時左右),當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,或本身溫度長時間過高(40℃以上),而氣候很干燥的情況下出現(xiàn)。塑性裂縫又稱龜裂,屬于干縮裂縫,出現(xiàn)普遍。
  2.1.2產生原因:混凝土澆筑后,表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面游離水分蒸發(fā)過快,產生急劇的體積收縮,而此時混凝土早期強度很低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂。使用收縮率較大的水泥,水泥用量過多,或使用過量的粉砂。混凝土水灰比過大,模板過于干燥。
  2.1.3預防措施:配制混凝土時,應嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇級配良好的石子,減小空隙率和砂率;同時,要振搗密實,以減少收縮量,提高混凝土抗裂度。澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕潤,混凝土澆筑后,對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋,認真養(yǎng)護。在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應及早進行噴水養(yǎng)護,使其保持濕潤;大面積混凝土宜澆完一段,養(yǎng)護一段。此外,要加強表面的抹壓和養(yǎng)護工作?;炷琉B(yǎng)護可采用表面噴氯偏乳液養(yǎng)護劑,或覆蓋濕草袋、塑料布等方法;當表面發(fā)現(xiàn)微細裂縫時,應及時抹壓,再覆蓋養(yǎng)護
  2.2干縮裂縫:
  2.2.1裂縫現(xiàn)象:裂縫為表面性,寬度較細。其走向縱橫交錯,沒有規(guī)律。較薄的梁、板類構件(或桁架桿件),多沿短向分布;整體性結構多發(fā)生在結構變截面處;平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣,大體積混凝土在平面部位較為多見,但側面也常出現(xiàn),并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。
  2.2.2產生原因:混凝土成型后,養(yǎng)護不當,受到風吹日曬,表面水分散失快,體積收縮大,而內部濕度變化很小,收縮也小,因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束,出現(xiàn)拉應力,引起混凝土表面開裂,或者構件水分蒸發(fā),產生體積收縮受到地基或墊層的約束,而出現(xiàn)干縮裂縫?;炷翗嫾L期露天堆放,表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化,混凝土經(jīng)過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層,后張法預應力構件露天生產后長久為張拉等。
  2.2.3預防措施:混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大;嚴格控制砂石含泥量,避免使用過量粉砂;混凝土應振搗密實,并注意對板面進行抹壓,可在混凝土初凝后、終凝前進行二次抹壓,以提高混凝土抗拉強度,減少收縮量。加強混凝土早期養(yǎng)護,并適當延長養(yǎng)護時間。長期露天堆放的預制構件,可覆蓋草簾、草袋,避免曝曬,并定期適當灑水,保持濕潤。薄壁構件則應在陰涼地方堆放并覆蓋,避免發(fā)生過大濕度變化
  2.3溫度裂縫: 2.3.1裂縫現(xiàn)象:表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性;梁板式或長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊;大面積結構裂縫常縱橫交錯。深進的和貫穿的溫度裂縫,一般與短邊方向平行或接近于平行,裂縫沿全長分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度沿全長沒有太大的變化。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間,縫寬受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細。沿斷面高度,裂縫大多呈上寬下窗狀,但個別也有下寬上窄情況,遇上下邊緣區(qū)配筋較多的結構,在時也出現(xiàn)中間寬兩端窄的梭形裂縫。
  2.3 .2產生原因:
  表面溫度裂縫,多由于溫度較大?;炷两Y構,特別是大體積混凝土基礎澆筑后,在硬化期間放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差很大。當溫度產生非均勻的降溫時(如施工中注意不夠,過早拆除模板;冬季施工,過早除掉保溫層,或受到寒潮襲擊),將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產生較大的降溫收縮,此時表面胺到內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力(內部降溫慢,受自約束而產生壓應力),而混凝土早期抗拉強度和彈性模量很低,因而出現(xiàn)裂縫(這種裂縫又稱為內約束裂縫)。但這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱。因此,裂縫只在接近表面較淺的范圍出現(xiàn),表面層以下結構仍保持完整。深進的和貫穿的濁裂縫多由于結構降溫差較大,受到外界的約束而引起的。當大體積混凝土基礎、墻體澆灌在堅硬地基(特別是巖石地基)或厚大的老混凝土墊層上時,沒有采取隔離層等放松約束的措施,如果混凝土澆灌時溫度很高,加上水泥水化熱的混凝土冷卻收縮,全部或部分地受到地基、混凝土墊層或其他外部結構的約束,將傳統(tǒng)在混凝土澆筑后2-3個月或更長時間出現(xiàn),裂縫較深,有時是貫穿性的,將破壞結構的整體性?;A工程長期不回填,受風吹日曬或寒潮襲擊作用;框架結構的梁、墻板、基礎梁,由于與剛度較大的柱、基礎連接,或預制構件澆筑在臺座伸縮縫處,因溫度變形受到約束,降溫時也常出現(xiàn)這類裂縫。采用蒸氣養(yǎng)護的預制構件,混凝土降溫制度控制不嚴,降溫過速,或養(yǎng)生窯坑急劇揭蓋,使混凝土表面劇烈降溫,而受到肋部或胎模的約束,常導致構件表面或肋部出現(xiàn)裂縫。
  2.3.3預防措施:
  盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中摻適量粉煤灰;或利用混凝土的后期強度,降低水泥用量,以減少水化熱量。選用良好級配的骨料,并嚴格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加強振搗,以提高混凝土的密實性和抗拉強度,在混凝土中摻加緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱,或摻木鈣、減水劑,以改善和易性,減少水泥用量。避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;必須在熱天澆筑時,可采用冰水或深井涼水拌制混凝土,或設置簡易遮陽裝置,并對骨料進行噴水預冷卻,以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。分層澆筑混凝土,每層厚度不大于30厘米,以加快熱量散發(fā),并使溫度分布均勻,同時也便于振搗密實。大體積混凝土適當預留一些孔道,采取通冷水或冷氣降溫。大型設備基礎采取分塊分層間隔澆筑(間隔時間5~7天),分塊厚度1~1.5m,以利水化熱散發(fā)和減少約束作用;或每隔20~30m留一條0.5~1.0m寬的臨時間斷縫,40天后再用干硬性細石混凝土澆筑,以減少溫度收縮應力。澆筑混凝土后,表面應及時用草袋、鋸末、砂等覆蓋,并灑水養(yǎng)生。夏季應適當延長養(yǎng)護時間,使之緩慢降溫。在寒冷季節(jié),混凝土表面應采取保溫措施,以防寒潮襲擊。拆模時,塊體中部和表面溫差不宜大于20℃,以防止急劇冷卻造成表面裂縫?;A混凝土拆模后要及時回填。
  2.4不均勻沉陷裂縫:
  2.4.1裂縫現(xiàn)象:不均勻沉陷裂縫多屬貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關,有的在上部,有的在下部,一般與地面垂直或呈30°~45°角方向發(fā)展。較大的不均勻沉陷裂縫,往往上下或左右有一定的差距,裂縫寬度受溫度變化影響較小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成比例?!?.4.2產生原因:結構、構件下面的地基未經(jīng)夯實和必要的加固處理,混凝土澆筑后,地基因沒水引起不均勻沉降。平臥生產的預制構件(如屋架、梁等),由于側向剛度較差,在弦、腹桿件或梁的側面常出現(xiàn)裂縫。模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動,以及過早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現(xiàn)。
  2.4.3預防措施:對松軟土、填土地基應進行必要的夯實和加固。避免直接在松軟土或填土上制作預制構件,或經(jīng)壓夯實處理后作預制場地。模板應支撐牢固,保證有足夠強度和剛度,并使地基受力均勻。拆模時間不能達早,應按規(guī)定執(zhí)行。構件制作場地周圍應作好排水措施,并注意防止水管漏水或養(yǎng)護水浸泡地基。

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