摘 要: 通過對混凝土裂縫產(chǎn)生的外因、內(nèi)力的分析，對混凝土裂縫的控制和預(yù)防的措施進(jìn)行分析闡述。
關(guān)鍵詞:混凝土 裂縫 外因 內(nèi)力 控制
中圖分類號:TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:1673-0534(2007)03(b)-0100-02
水泥混凝土在現(xiàn)代公路工程建設(shè)中占有重要地位, 在路面工程、橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但在今天, 混凝土工程出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象較為普遍, 在道路、橋梁施工中幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施, 但裂縫仍極難避免。本文結(jié)合外因與內(nèi)力兩方面對施工中混凝土裂縫的成因及防治做一初步的分析闡述。
1 產(chǎn)生裂縫的外因
外因是指除混凝土內(nèi)部作用力之外的,容易被施工中的不合理行為所左右的因素。
1.1 材料因素
材料質(zhì)量問題很容易引發(fā)混凝土的裂縫,合格的材料是保證混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。如果有下列因素：如水泥安定性差, 兩種或多種水泥混用, 砂、石料含泥量大, 骨料粒徑過小,外加劑質(zhì)量不合格或加入量過大等,都容易引起混凝土的質(zhì)量問題,裂縫是其主要表現(xiàn)之一。對于此種問題, 要求施工單位及監(jiān)理單位嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),選用合格的原材料,嚴(yán)格按施工配合比、施工程序進(jìn)行施工。
1.2 地基變形因素
當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉?xí)r,在混凝土內(nèi)部必然產(chǎn)生極大的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過抗力時,將不可避免地出現(xiàn)裂縫, 裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。因此, 合格的路基、路面基層是混凝土路面施工的基礎(chǔ), 對于水泥混凝土路面、結(jié)構(gòu)的下承層施工,要充分考慮的路基的沉降及表面的平整度對面層混凝土的影響。
1.3 結(jié)構(gòu)荷載因素
較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件, 在使用荷載作用下, 出現(xiàn)不同程度的裂縫。一般不易發(fā)現(xiàn)在早期出現(xiàn)的微裂, 施工規(guī)范對有些構(gòu)件允許出現(xiàn)的裂縫的寬度有一定規(guī)定。但對所產(chǎn)生裂縫的寬度超過規(guī)范所規(guī)定的,以及在不應(yīng)該出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫,則應(yīng)屬于存在質(zhì)量問題的有害裂縫,須加以認(rèn)真分析, 嚴(yán)格處理。
1.4 施工中的因素
由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠；水灰比過大；攪拌時間不夠、振搗不實；鋼筋表面污染、保護層過小或過大；任意留置施工縫且不按規(guī)定處理；后期施工擾動前期混凝土；構(gòu)件內(nèi)外溫差大, 未采取有效措施；在不宜施工的氣候條件下, 勉強施工；冬季施工未采取防凍措施等。這些大多屬于質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)、施工者疏忽的原因, 要求施工單位加強自身的質(zhì)量檢驗工作,監(jiān)理嚴(yán)格按照施工規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行質(zhì)量控制。
2 產(chǎn)生裂縫的內(nèi)力
內(nèi)力是指混凝土內(nèi)部之間產(chǎn)生的各種應(yīng)力、拉力等, 可由外因所引起, 受溫度、濕度等條件的影響, 有著復(fù)雜的產(chǎn)生和變化過程。
2.1 徐變產(chǎn)生裂縫
此類裂縫特征與上文中提到的因荷載產(chǎn)生的裂縫相同, 常見于受彎構(gòu)件的拉區(qū)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在內(nèi)應(yīng)力的作用下,除了有瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。受彎構(gòu)件由于徐變變形的作用,其長期變形值可增加2～3倍,因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應(yīng)力,以至于造成裂縫的出現(xiàn),預(yù)應(yīng)力構(gòu)件會因徐變產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失, 使混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能降低。
2.2 溫度應(yīng)力裂縫
混凝土與其它物質(zhì)一樣,也具有熱脹冷縮的物理性質(zhì),當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,在構(gòu)件受到約束不能自由變形時,構(gòu)件內(nèi)就會產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時,就會出現(xiàn)裂縫。在混凝土硬化期間,反應(yīng)中的水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,就容易產(chǎn)生裂縫?；炷恋目估瓘姸葍H是抗壓強度的1/10左右。由于材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,也會出現(xiàn)許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。
2.3 濕度變形裂縫
普通混凝土在空氣中硬結(jié)時,體積會發(fā)生收縮,由此而在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,在早期混凝土強度較低時, 混凝土收縮值最大。在混凝土的內(nèi)部,濕度變化很小或較慢,但在混凝土的表面, 濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。若構(gòu)件早期養(yǎng)護不良、時干時濕, 表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。
3 防止裂縫的措施
為了防止裂縫,可以從控制內(nèi)部因素和改善外部條件兩個方面相結(jié)合進(jìn)行入手,對內(nèi)力產(chǎn)生的主要因素溫度及各種人為的外因采取措施, 進(jìn)行控制。
3.1 控制內(nèi)部溫度的措施如下
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。
(2)高溫天氣拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；在混凝土中埋設(shè)水管, 通入冷水降溫。
(3)氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。
3.2 改善外部條件的措施
(1)控制基礎(chǔ)及下承層的平整度,避免有大的不均勻沉降。
(2)合理的安排施工工序。例如要規(guī)定合理的拆模時間,避免過早拆模,當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮延長拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時表面溫度較空氣溫度為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險。
(3)注意混凝土的養(yǎng)護?；炷脸Ｒ姷牧芽p許多存在于表面?；炷恋酿B(yǎng)護,目的在于使混凝土強度形成的早期保持適宜的溫濕條件, 這樣一方面可以使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮；另一方面能夠使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計的強度和抗裂能力。新澆混凝土常由于蒸發(fā)等原因引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土容易直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵期, 施工中要注意混凝土的保溫保濕工作。
(4)正確使用外加劑,這也是是減少裂縫的有效措施之一。例如使用減水劑,水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水劑可以減少混凝土用水量及水泥用量而不影響混凝土強度。減水劑還可以改善水泥漿的稠度,提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,提高的混凝土抗裂性能,并能有效的提高的混凝土抗拉強度,防止混凝土收縮時受到約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。摻加減水劑后還可以適當(dāng)調(diào)整混凝土緩凝時間,防止水泥迅速進(jìn)行水化熱反應(yīng),避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
4 結(jié)語
針對產(chǎn)生混凝土裂縫,從外因與內(nèi)力進(jìn)行了簡單的分析和闡述, 對外因、內(nèi)力之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實踐上的初步探討,混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,不能統(tǒng)一而論,在學(xué)術(shù)界也有很多不同的分析和計算理論,但對于在具體的施工中,努力減少人為外因、控制內(nèi)部反應(yīng),也有較好的應(yīng)用效果,因此在具體施工中我們要多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多進(jìn)行總結(jié)、分析,多種預(yù)防處理措施相結(jié)合,相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、理論的完善,混凝土的裂縫是完全可以避免的。
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