混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析及防治措施研究

1、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析及防治措施研究    摘要：為了解決混凝土構(gòu)件施工過(guò)程中容易出現(xiàn)裂縫的難題，本文針對(duì)混凝土構(gòu)件經(jīng)常出現(xiàn)的幾種病害形式進(jìn)行了認(rèn)真分析和總結(jié)，并對(duì)各種病害的成因進(jìn)行了認(rèn)真分析，最后對(duì)各種病害提出了相應(yīng)的防治措施。對(duì)今后混凝土構(gòu)件裂縫的分析和防治工作具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；病害；成因分析；防治措施 中圖分類(lèi)號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 前言 混凝土是土木工程中應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一，自1824年水泥問(wèn)世及隨之誕生的混凝土與鋼筋混凝土以來(lái)，至今已有100多年的歷史。到目前為止，已經(jīng)拓展到預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼管

2、混凝土和鋼纖維混凝土等。隨著科技的進(jìn)步，混凝土材料科學(xué)的發(fā)展，混凝土使用領(lǐng)域的擴(kuò)展，其強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠度和經(jīng)濟(jì)性有直接的影響，對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求也越來(lái)越高。隨著水泥細(xì)度的提高，混凝土強(qiáng)度大大提高，但是，也造成了混凝土容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。造成混凝土開(kāi)裂有多方面的原因，國(guó)內(nèi)許多專(zhuān)家對(duì)裂縫成因進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的防治措施1-4。由于夏季氣溫較高，而冬季氣溫較低，夏季和冬季都是混凝土開(kāi)裂的高發(fā)期，因此一些專(zhuān)家在夏季養(yǎng)護(hù)方面4-7和冬季養(yǎng)護(hù)方面8-11進(jìn)行了相應(yīng)的研究。國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)混凝土施工方面裂縫的防治做了相應(yīng)的研究。也取得了一定的研究成果。 2 裂縫分類(lèi)及防治措施 2.1干縮裂縫成因及

3、處理措施 干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間，或是混凝土澆筑完畢后的一周左右，水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮。干縮裂縫產(chǎn)生通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕，影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂，影響混凝土的承載力等。 主要預(yù)防措施：一是選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量；二是混凝土的干縮受水灰比的影響較大，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時(shí)摻加合適的減水劑；三是嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量；四是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。冬季施工時(shí)要適當(dāng)

4、延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)；五是在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。 2.2塑性收縮裂縫及預(yù)防 塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬，兩側(cè)細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長(zhǎng)2030厘米，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)23米，寬l5毫米。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的

5、凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。 主要預(yù)防措施：一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來(lái)增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn)，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。 2.3沉陷裂縫及預(yù)防 沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?。模板支撐?wèn)距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍

6、土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。 主要預(yù)防措施：一是對(duì)松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固；二是保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻；三是防止混凝土澆灌過(guò)程中地基被水浸泡；四是模板拆除的時(shí)間不能太早，且要注意拆模的先后次序；五是在凍土上搭設(shè)模扳時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。 2.4溫度裂縫及預(yù)防 溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面，或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期?；炷潦?/p>

7、工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮襲擊，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)；梁板類(lèi)長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋銹蝕，混凝土碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。 主要預(yù)防措施：1、盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥。2、減少水

8、泥量，將水泥用量盡量控制在450Kg/m3以下。3、降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。4、改善骨料級(jí)配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來(lái)減少水泥用量，降低水化熱。5、改善混凝土的攪拌加工工藝，在傳統(tǒng)的三冷技術(shù)的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝，降低混凝土的澆筑溫度。6、在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。7、高溫季節(jié)澆筑時(shí)可采用搭設(shè)遮陽(yáng)板等輔助措施控制混凝土溫升，降低澆筑混凝土的溫度。8、大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。9、在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通過(guò)冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)外溫差。10、加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施。11、預(yù)留溫度收縮縫。12、減小約束，澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設(shè)砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。13、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)采