摘 要:從干縮、沉陷、溫度、化學(xué)反應(yīng)、施工工藝等方面分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,介紹了在設(shè)計(jì)和施工方面采取的裂縫預(yù)防措施,以保證工程質(zhì)量,確保建筑物和構(gòu)件的安全、穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞:混凝土,地基變形,裂縫,早期養(yǎng)護(hù)
中圖分類號(hào): TU755. 7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,微裂縫通常是一種無害裂縫,對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通,最終形成肉眼可見的宏觀裂縫,也就是混凝土工程中常說的裂縫。
1 裂縫產(chǎn)生的原因
1. 1 干縮裂縫
干縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是:混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果;混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內(nèi)部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束,產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越容易產(chǎn)生,大體積混凝土中平面部位多見。干縮裂縫會(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等。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
1. 2 塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是:混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小,或者混凝土剛剛終凝而強(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裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。
1. 3 沉陷裂縫
沉陷裂縫產(chǎn)生的主要原因是:結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致;或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?模板支撐間距過大或支撐底部松動(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,此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫,裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
1. 4 溫度裂縫
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。溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是:混凝土澆筑后,在硬化過程中, 水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱(當(dāng)水泥用量在350 kg/ m3～ 550 kg/ m3 時(shí), 混凝土將釋放出17 500 kJ / m3 ～27 500 kJ / m3 的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70 ℃左右甚至更高) 。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(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(實(shí)踐證明當(dāng)混凝土本身溫差達(dá)到25 ℃～26 ℃時(shí),混凝土內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大致在10 MPa 左右的拉應(yīng)力) 。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(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。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,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,將產(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。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
1. 5 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大,造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間,一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救,因此應(yīng)在施工中采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防。
1. 6 施工工藝引起的裂縫
由于混凝土的拌制、澆筑、振搗、養(yǎng)生不良或者是鋼筋保護(hù)層較薄,有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導(dǎo)致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現(xiàn)。
2 裂縫的預(yù)防措施
2. 1 設(shè)計(jì)措施
1) 嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。進(jìn)場(chǎng)材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后方能使用,對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土使用高標(biāo)號(hào)水泥,減少水泥用量,水泥初凝時(shí)間必須大于45 min。細(xì)集料使用級(jí)配良好的中砂,細(xì)度模數(shù)Mx > 2. 6 ,含泥量小于2 %。粗骨料使用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石,含泥量小于1 % ,針片狀顆粒含量應(yīng)小于5 %。2) 精心合理地設(shè)計(jì)混凝土配合比,在保證混凝土具有良好工作性的情況下,嚴(yán)格控制混凝土的水灰比,減少水泥用量,保證水的用量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),減少混凝土的坍落度,以便造成不必要的材料浪費(fèi),節(jié)約成本。在混凝土中合理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。3) 在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫,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。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。4) 避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
2. 2 施工措施
1) 混凝土的拌和:在施工過程中細(xì)致分析混凝土集料的級(jí)配,控制混凝土的水灰比,減少水泥用量和混凝土的坍落度,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行?；炷涟韬蠒r(shí)間控制在2 min ,不能過短,也不能過長。攪拌時(shí)間短混合料不均勻,時(shí)間過長,會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)。保證混凝土的均勻性,嚴(yán)格控制加水量,經(jīng)常檢測(cè)混凝土的坍落度,以保證混凝土具有良好的和易性。2) 混凝土的澆筑:混凝土澆筑之前,將基層和模板澆水均勻濕透,防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡?；炷翝仓?yīng)選擇一天中溫度較低的時(shí)候進(jìn)行,要振搗密實(shí)。采用插入式振搗器振搗時(shí),移動(dòng)間距不應(yīng)超過振搗器作用半徑的1. 5 倍,對(duì)每一振搗部位必須振動(dòng)到混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿,邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒,避免過振,造成混凝土離析。也可采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。高溫季節(jié)澆筑時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度。要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。3) 要控制混凝土初始溫度,加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控,及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施,預(yù)留溫度收縮縫。充分利用混凝土后期強(qiáng)度,可以減少用水量,減少水化熱和收縮。4) 混凝土的養(yǎng)護(hù):不論是收縮裂縫還是溫度裂縫,混凝土的養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵,所以要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。等混凝土脫模后才開始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯(cuò)誤的?；炷翝仓諠{完成后,應(yīng)盡快用潮濕的草簾、麻片等覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù),使混凝土表面始終保持在濕潤狀態(tài),不允許混凝土在高溫下裸露曝曬。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量,混凝土澆筑完成后必須在側(cè)模外噴水散熱,以免混凝土由于溫度過高,體積膨脹過大,在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d?？蛇m當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,保證混凝土表面緩慢冷卻。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長混凝土保溫覆蓋時(shí)間,并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施,及時(shí)養(yǎng)護(hù)。5) 混凝土盡可能晚拆模,且要注意拆模的先后次序。拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15 ℃以上,混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度不低于C5 。如果在凍土上搭設(shè)模板,要注意采取一定的預(yù)防措施。6) 為了避免由化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫可以在鋼筋表層涂刷防腐涂料。
3 結(jié)語
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)和發(fā)展不僅破壞混凝土的整體性,影響建筑物的外觀、使用功能和使用壽命,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,建筑物的承載能力及抗?jié)B能力。因此要對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,區(qū)別對(duì)待,根據(jù)實(shí)際情況具體分析研究,在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,并采取合理的方法進(jìn)行處理,保證工程質(zhì)量,保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。
