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淺談混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及其預防措施

2010-02-25 11:20    【  【打印】【我要糾錯】

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

  關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫產(chǎn)生;原因;措施

  1、混凝土裂縫簡(jiǎn)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(shù)措施控制裂縫,使結構盡量不出現裂縫,或盡量減少裂縫的數量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現,以確保工程質(zhì)量。

  裂縫產(chǎn)生的主要原因:由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動(dòng)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、養護、堆放、運輸、吊裝等)引起的裂縫。

  裂縫的分類(lèi):按裂縫的方向、形狀分類(lèi)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(lèi)有貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種;按成因分類(lèi)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 裂縫現象:裂縫在結構表面出現,形狀很不規則且長(cháng)短不一,互不連貫,類(lèi)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(shí)左右),當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,或本身溫度長(cháng)時(shí)間過(guò)高(40℃以上),而氣候很干燥的情況下出現。塑性裂縫又稱(chēng)龜裂,屬于干縮裂縫,出現普遍。

  2.1.2 產(chǎn)生原因:混凝土澆筑后,表面沒(méi)有及時(shí)覆蓋,受風(fēng)吹日曬,表面游離水分蒸發(fā)過(guò)快,產(chǎn)生急劇的體積收縮,而此時(shí)混凝土早期強度很低,不能抵抗這種變形應力而導致開(kāi)裂。使用收縮率較大的水泥,水泥用量過(guò)多,或使用過(guò)量的粉砂;炷了冶冗^(guò)大,模板過(guò)于干燥。

  2.1.3 預防措施:配制混凝土時(shí),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(shí),要振搗密實(shí),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(shí)用潮濕材料覆蓋,認真養護。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應及早進(jìn)行噴水養護,使其保持濕潤;大面積混凝土宜澆完一段,養護一段。此外,要加強表面的抹壓和養護工作;炷琉B護可采用表面噴氯偏乳液養護劑,或覆蓋濕草袋、塑料布等方法;當表面發(fā)現微細裂縫時(shí),應及時(shí)抹壓,再覆蓋養護。

  2.2 干縮裂縫:

  2.2.1 裂縫現象:裂縫為表面性,寬度較細。其走向縱橫交錯,沒(méi)有規律。較薄的梁、板類(lèi)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(jiàn),但側面也常出現,并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。

  2.2.2 產(chǎn)生原因:混凝土成型后,養護不當,受到風(fēng)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,出現拉應力,引起混凝土表面開(kāi)裂,或者構件水分蒸發(fā),產(chǎn)生體積收縮受到地基或墊層的約束,而出現干縮裂縫;炷翗嫾L(cháng)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(guò)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(chǎn)后長(cháng)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(guò)大;嚴格控制砂石含泥量,避免使用過(guò)量粉砂;混凝土應振搗密實(shí),并注意對板面進(jìn)行抹壓,可在混凝土初凝后、終凝前進(jìn)行二次抹壓,以提高混凝土抗拉強度,減少收縮量。加強混凝土早期養護,并適當延長(cháng)養護時(shí)間。長(cháng)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(guò)大濕度變化。

  2.3 溫度裂縫:

  2.3.1 裂縫現象:表面溫度裂縫走向無(wú)一定規律性;梁板式或長(cháng)度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊;大面積結構裂縫?v橫交錯。深進(jìn)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(cháng)分段出現,中間較密。裂縫寬度沿全長(cháng)沒(méi)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(gè)別也有下寬上窄情況,遇上下邊緣區配筋較多的結構,在時(shí)也出現中間寬兩端窄的梭形裂縫。

  2.3.2 產(chǎn)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(chǎn)生非均勻的降溫時(shí)(如施工中注意不夠,過(guò)早拆除模板;冬季施工,過(guò)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(chǎn)生較大的降溫收縮,此時(shí)表面胺到內部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應力(內部降溫慢,受自約束而產(chǎn)生壓應力),而混凝土早期抗拉強度和彈性模量很低,因而出現裂縫(這種裂縫又稱(chēng)為內約束裂縫)。但這種溫差僅在表面處較大,離開(kāi)表面就很快減弱。因此,裂縫只在接近表面較淺的范圍出現,表面層以下結構仍保持完整。深進(jìn)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(shí),沒(méi)有采取隔離層等放松約束的措施,如果混凝土澆灌時(shí)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,將傳統在混凝土澆筑后2-3個(gè)月或更長(cháng)時(shí)間出現,裂縫較深,有時(shí)是貫穿性的,將破壞結構的整體性;A工程長(cháng)期不回填,受風(fēng)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(shí)也常出現這類(lèi)裂縫。采用蒸氣養護的預制構件,混凝土降溫制度控制不嚴,降溫過(guò)速,或養生窯坑急劇揭蓋,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(shí)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(kāi)炎熱天氣澆筑大體積混凝土;必須在熱天澆筑時(shí),可采用冰水或深井涼水拌制混凝土,或設置簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置,并對骨料進(jìn)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(shí)也便于振搗密實(shí)。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(shí)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(shí)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(shí)用草袋、鋸末、砂等覆蓋,并灑水養生。夏季應適當延長(cháng)養護時(shí)間,使之緩慢降溫。在寒冷季節,混凝土表面應采取保溫措施,以防寒潮襲擊。拆模時(shí),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(shí)回填。

  2.4 不均勻沉陷裂縫:

  2.4.1 裂縫現象:不均勻沉陷裂縫多屬貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關(guān),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。

  2.4.2 產(chǎn)生原因:結構、構件下面的地基未經(jīng)夯實(shí)和必要的加固處理,混凝土澆筑后,地基因沒(méi)水引起不均勻沉降。平臥生產(chǎn)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裂縫。模板剛度不足,模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng),以及過(guò)早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現。

  2.4.3 預防措施:對松軟土、填土地基應進(jìn)行必要的夯實(shí)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(shí)處理后作預制場(chǎng)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(shí)間不能達早,應按規定執行。構件制作場(chǎng)地周?chē)鷳骱门潘胧,并注意防止水管漏水或養護水浸泡地基。

延伸閱讀:預防措施 混凝土 原因
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