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中图分类号:TU7 文献标识:B 文章编号:1997-0668(2008)0210003-02
在建筑工程施工中,混凝土裂缝的产生是一个普遍存在的问题,而裂缝的解决也是一个较为棘手的问题。混凝土裂缝产生的原因是多方面的,有变形引起的:如收缩、膨胀、沉降等原因引起的裂缝;有外部荷载引起的:混凝土养护不当;外添加剂问题等引起的裂缝。
混凝土裂缝的产生若不加以预防采取措施解决,它的进一步发展延伸会导致内部钢筋等产生腐蚀,降低钢筋混凝土结构的承载力、抗渗性能、耐久使用年限,甚至会影响人民的生命及财产安全。在工程中完全消除裂缝是不可能的,规范中也有明确规定对有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽、深度的裂缝。但作为施工过程中应尽量采取有效的预防和技术保障措施来有效的控制裂缝的产生,尽量少产生或尽量减少裂缝宽度、深度,尤其要避免出现在关键部位或有害裂缝。
混凝土中常见的裂缝主要有以下这些:①干缩裂缝;②塑性收缩裂缝;③沉降裂缝;④温度裂缝;⑤化学反应引起的裂缝。
1. 干缩裂缝的产生原因及主要预防措施
一般出现在混凝土浇筑完毕养护后的一周左右,这种裂缝的产生是由于混凝土表面水分蒸发过快而内部变化较小产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,干缩裂缝越易产生。混凝土干缩裂缝的产生和水灰比、水泥成分、水泥用量、集料的性质和用量以及外添加剂等因素有关。因此为了防止干缩裂缝的产生可采取以下预防措施:①选用收缩量较小的水泥,如采用中低热水泥和粉煤灰水泥;②控制水灰比,掺适量减水剂;③施工中控制配合比,用水量不得超过配合比中的用水量;④注重混凝土的养护;⑤设置合理的收缩缝。
2. 塑性收缩裂缝的产生原因及主要预防措施
塑性收缩裂缝是由于混凝土表面失水过快引起的,一般在干热、大风天气容易产生;影响的因素主要有水灰比、混凝土凝结时间、环境温度、风速及相对湿度等。
预防措施主要有:①选用干缩性小、早期强度高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;②严格控制水灰比,添加高效减水剂,减少水泥用量和用水量;③浇筑混凝土前浇水湿润基层和模板;④及时养护,避免高温或大风导致水分的过量过速蒸发。
3. 沉降裂缝的产生原因及主要预防措施
沉降裂缝是由于基层的不均匀沉降或模板支撑间距过大或模板本身刚度不足等原因所致。预防的主要措施有:①基土要分层夯实和加固;②保证模板的足够刚度,支撑间距要按计算模板方案操作;③防止基底被水浸泡;④注意拆模时间及顺序;⑤在冻土上搭设要采取一定的预防措施。
4. 温度裂缝的产生原因及主要预防措施
温度裂缝都产生在大体积混凝土表面或温差较大的地区。由于混凝土体积大,大量水化热积聚在内部不易散发,导致混凝土内部温度急剧上升,而外部散热较快,从而产生内外的较大温差,使得内外热胀冷缩程度不同,使得混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉极限强度时就产生裂缝。主要预防措施有:①选用低中热水泥;②减少水泥用量;③降低水灰比;④改善骨料级配,掺加外添加剂减少水泥用量降低水化热;⑤改善混凝土搅拌工艺,降低混凝土浇筑温度;⑥掺加一定的减水、增塑、缓凝等外加剂,改善混凝土的流动性、保水性、降低水化热;⑦高温季节注意控制混凝土温升,降低浇筑时温度;⑧大体积混凝土合理安排施工工序、分层分块浇 筑,利于及时散热,减小约束;或在大体积混凝土内部设置冷却管道,减小内外温差;加强温度监控及时采取冷却措施;⑨预留温度缝;⑩容易开裂部位配置增强抗拉强度的钢筋或纤维材料减少裂缝产生的机率。
5. 化学反应引起的裂缝及主要预防措施
混凝土搅拌后碱性骨料产生的一些碱性离子与某些活性骨料产生化学反应,吸水体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这些裂缝一般出现在结构使用期间,一旦发生很难补救。主要预防措施有:①选用低碱水泥、外加剂或碱活性小的骨料;②添加外加剂降低碱骨料反应。
混凝土振捣不良或钢筋保护层不足,使得外界物质容易侵蚀钢筋,使得体积增大,导致沿钢筋方向的混凝土开裂。主要预防措施有:①保证钢筋保护层厚度;②保证混凝土良好级配,振捣密实;③对钢筋事先采取防锈蚀措施。
以上是混凝土结构产生裂缝的一些具体原因及针对性事先控制裂缝产生的一些预防措施。但是在生产施工过程中并不是预防了就能绝对避免,只是减少发生的概率而已,因此裂缝的后期处理弥补就必不可少。
(1)表面修补
这是一种简单的修补方法,针对混凝土表面开裂不影响结构稳定及承载力的情况。通常处理只在表面涂抹水泥浆、环氧胶泥等,同时为了防止进一步开裂可在裂缝表面粘贴玻纤网布等。
(2)结构加固
当裂缝影响结构安全时,采取加大截面积,外包型钢、粘贴增强纤维网布、喷射混凝土补强加固等措施保证结构安全。
(3)灌浆法
主要适用对混凝土结构有影响且有抗渗要求的裂缝,用压力设备将水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等胶结材料压入裂缝,使它硬化后和混凝土形成整体。
(4)嵌缝法
此法是沿裂缝凿槽,后嵌填止水材料。
(5)混凝土置换法
对于损坏严重的混凝土,先将其剔除,后置换入新的混凝土或其它材料。常用普通混凝土、水泥砂浆、改性聚合物混凝土等置换。
(6)电化学防腐法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐作用。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是比较常用的方法,这些方法受环境影响小,可以长期防腐。
(7)自身愈合法
【关键词】裂缝;温差;张拉;修补
混凝土是当代最主要的土木工材料之一,它是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。
近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域,其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下,其收缩与水化热大大增加,约束应力裂缝很难避免,张拉前开裂,张拉后叉不闭合,裂缝控制的难度更加困难。预应力结构裂缝允许宽度是严格的,预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂,预兆性较小,裂缝扩展速度快。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下:h≤0.1H表面裂缝;0.1H
1.混凝土裂缝原因分析在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素
仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。调查的原则、普查、详查方法主要有:裂缝的现状调查(裂缝类型和宽度);有无病害(漏水、钢筋锈蚀);产生裂缝的经过(发生时间和过程);设计书的检查;施工记录的检查;根据混凝土钻芯检查构件的强度、厚度;荷载调查;中性化试验;钢筋调查(钢筋位置、细筋数量及有无锈蚀);地基调查;混凝土分析;荷载试验;振动试验。
(1)水泥干缩产生的裂缝。这种裂缝出现在混凝土的表面,比较细小。水泥具有干缩性,在硬化初期如果养护不当造成水份不足则可能产生裂缝。
(2)温差变化,由热胀冷缩效应引起的裂缝。这种裂缝一般出现在温差变化大的环境及面积或长度较大,而又未在适当的部位留设伸缩缝的构件或结构上。
(3)应力集中引起的裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土板的阴阳转角处或支座处。是由于板面负弯矩钢筋配筋不足或钢筋粗而间距过大造成的。
(4)使用不当造成过载,变形过大引起的裂缝。这种裂缝通常出现在混凝土受弯构件的受拉区。
(5)张拉力引起的裂缝。预应力钢筋混凝土构件张拉后的放张过程中,如控制不好可能造成裂缝。这种裂缝一般出现预应力构件的端部或板的上表面角部。
(6)不均匀沉降引起的裂缝。由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大梁及其它构件拉力过大而出现裂缝。
(7)施工中,在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝。
除了上述产生裂缝的原因,还包括加荷过早产生的裂缝,施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝,混凝土预制构件,在脱模、运输、堆放、起吊过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态,都可能使构件产生裂缝。
2.混凝土裂缝预防措施
主要预防措施,预防措施根据预防不同裂缝而采取相应的措施。以下主要介绍干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、以及温度裂缝的基本预防措施:
2.1干缩裂缝预防措施
一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大口干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比。三是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
2.2塑性收缩缝的预防措施
一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
2.3沉陷裂缝预防措施
一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
2.4温度裂缝预防措施
一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。三是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。四是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。五是是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却等等。
3.混凝土裂缝的处理
3.1表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌人的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。
3.2填充法
用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开v型槽,然后作填充处理。
3.3灌浆法
此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。
3.4结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。
3.5仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
关 键 词:混凝土裂缝 预防 处理
一、混凝土裂缝的类型及成因
1、温度裂缝
温度裂缝主要是由于温度差或由于温度的变化通过混凝土热胀冷缩效应而引起混凝土开裂的。可分为以下两类。
一类 温差裂缝并不是开裂混凝土本身内部有温度差引起的,而是出于整个混凝土结构中局部混凝土构件受环境温度的变化,通过热胀冷缩效应,对与其相关的构件产生拉应力。当这个来自外部的拉应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就开裂。另一类由于混凝土内部存在一个温度差,从而内部产生温度应力而导致混凝土开裂。
2、收缩裂缝
收缩裂缝其产生的原因就是混凝土硬化后水分蒸发体积收缩。从理论上讲,当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时,不会产生裂缝,而实际工程中,混凝土总是受到各种约束的,如两端的约束、内部配置钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束,因而内部产生拉应力,当拉应力大于混凝土的抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。
3、沉陷(塑性)收缩裂缝的成因
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。
4、化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌合后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。
5、混凝土结构受力裂缝
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。
6、施工工艺及流程造成的裂缝
混凝土施工过程中由于施工不当、模板支撑下沉,或过早除梁板底模和支撑等形成的裂缝;施工控制不严,由于施工荷载过大而导致出现裂缝。
7、养护不当造成的裂缝
过早养护会影响混凝土的胶结能力;过迟养护,如干燥过快,则通常在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝。开始养护的时间应该考虑气温、湿度、风速等等因素,一般情况下,在混凝土初凝时,需开始养护。养护措施要合理,应该采用麻袋覆盖浇水养护,以保证混凝土表面能够充分的湿润,养护时间应在7天以上。养护不好则对混凝土整体质量影响特别显著,将直接影响到混凝土的抗裂能力。特别是在冬季和夏季施工期间,更要注意混凝土内外温差和湿度的控制。
8、后浇带施工不慎而造成的裂缝
为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法,有些施工后浇带不完全按设计要求施工,例如施工未留企口缝;板的后浇带不支模板,造成斜坡槎;疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。
二、混凝土裂缝的预防措施
现针对现场实际可能出现的情况,提出以下控制措施和建议。
1、严格控制混凝土施工配合比
根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
2、严格控制混凝土的温度应力
温度应力是产生温度裂缝的根本原因,一般将内外温差控制在20~25℃范围内时,不会产生温度裂缝。
3、做好裂缝计算
设计单位除对钢筋混凝土结构体系进行常规计算以外,还应考虑现场的实际施工状况,对容易产生裂缝的部位进行裂缝计算,同时选择合理的混凝土强度等级和配筋,如对楼板配筋改成细密型的,采用上下双层双向配筋,在柱支座处增加钢筋网片等等。
4、做好混凝土的浇筑和振捣
在混凝土浇捣前,应先将基层和模板浇水湿透,避免过多吸收水分,浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋,避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片;承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
5、做好后浇带的施工
施工后浇带的施工应认真领会设计意图,制定施工方案。杜绝在后浇带处出现混凝土不密实,不按图纸要求留企口缝。
三、 混凝土裂缝的处理措施
1、表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法。它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及探进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
2、灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中。胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料。以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等。常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3、结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。。
4、混凝土置换法
混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后在置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
5、电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。
6、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法它模仿生物组织对受创伤部位分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘接剂的液芯纤维或胶囊)。在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
总之,混凝土结构裂缝的危害是巨大的,它将直接影响工程的质量、安全、使用功能和观瞻,加速内部钢筋的锈蚀,影响结构的耐久性、安全使用年限,给人们的生活带来潜在的危害。
致谢:在本次论文的撰写中,得到了赵淑丽老师的精心指导,使我在总结学业及撰写论文方面都有了很好的帮助,在此,对赵淑琴老师表示诚挚的感谢以及真心的祝福。感谢所有关心和支持我的同学们和老师们。
参考文献:
〔1〕 江传良,冼巧玲,钢筋混凝土结构裂缝分析及其防治〔J〕科学技术与工程,2006,(01)
〔2〕耿欧,现浇钢筋混凝土板裂缝原因分析及防治措施〔J〕,东南大学报(9)
关键词:混凝土 裂缝 裂缝控制
近年来,全国的房地产业大力快速的发展,高层建筑在住宅中的相对比也快速的增加,因而人们对高层建筑质量以及安全性也高度关注。随着高层建筑建筑物的不断增加,大空间的发展要求,层数的增加而混凝土强度设计也不断加强,,当前某些高层建筑已达到强度标号为C80高强混凝土,导致预制构件结构中混凝土结构产生裂缝已成为司空见惯的现象,相当一部分的裂缝对结构的应力和正常使用没有什么危害,但是,裂缝的存在会直接影响到建筑物的整体性,耐久性,存在一定应力集中的问题,应尽可能的给予关注,避免出现裂纹或将裂缝控制在允许的范围内。
1、混凝土裂缝的危害
在高层建筑,混凝土裂缝产生的原因有很多,高强度混凝土中使用都是的关键部位,因此,裂缝的危害比低强度混凝土更严重。如地下室,地下变电站,地下人防工程,地下室墙体混凝土的不同层次,不同数量的裂缝和裂缝,垂直裂缝,会产生大量的渗漏水,地下工程使用性能下降或不能使用;大体积混凝土开裂以后,其性能差别很大,直接影响耐久性,在渗漏过程将加速,使混凝土的破坏,严重影响结构的长期安全性和耐久运行。
2、高层建筑施工中几种易产生的裂缝分析
2.1 大体积基础混凝土板的裂缝分析
越来越多的高层建筑,超过2m底板厚度有经常看见。大体积基础砼板在施工的过程中很容易产生裂缝。为了控制大体积混凝土中有害裂缝的出现和发展,要从尽可能降低混凝土的水化热、控制混凝土的内外温差,改善约束条件和设计构造,减小混凝土收缩,提高混凝土的极限拉伸强度等方面采取措施。大体积混凝土裂缝产生的原因可分为2类;一类是结构型裂缝,是由外荷载引起的。浇注后许多混凝土水化热,由于气温上升,内部和表面传热不同温度条件下,高,低表面温度,使内部混凝土会产生压应力,而在外表面的拉应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,二类是材料裂缝;另一种是通过裂缝的大体积混凝土浇筑,混凝土的早期,在加热阶段和塑性状态,混凝土的弹性模量小变形,应力很小,随着逐渐冷却的混凝土和混凝土变形造成的多余的水分蒸发造成的混凝土收缩变形,由于受基础强强约束,不能自由收缩,也引起的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土内部裂缝,甚至最后有可能形成贯穿裂缝。为解决上述2种裂缝的问题,必须进行合理的温度控制。
2.2 地下室混凝土墙板及楼板的裂缝分析
地下室墙板的裂缝产生,与基础大体积混凝土产生裂缝的原因,有着相同之处,即混凝土在硬化过程中由于失水会产生收缩应变,在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程会产生温度应变。但又有其特点: 一是墙板受到基础、外围楼板受到地下室外墙的极大约束,这种约束远大于桩基对基础的约束,产生贯穿裂缝的机率大。二是内墙板及楼板受环境温度影响较大。三是内外温差小,产生表面裂缝的机率小。四是养护困难,散热快、降温速率大,混凝土的松驰徐变优势难以利用,在气温骤变季节尤其注意。
2.3 高强混凝土裂缝分析
如今高层建筑中已已经普遍使用C40~C60中高强混凝土,随着科学技术的迅速发展,C80~C120的高强混凝土在施工中已有应用。高强混凝土由于采用的配合比设计多为低水灰比、水泥高标号、高水泥用量、使用高效减小剂及掺加超细矿粉。这样其收缩机制与普通混凝土就有所不同。
2.4 施工不当造成的楼板裂缝
钢筋和混凝土施工造成楼板裂缝的原因有很多,其中包括钢筋、混凝土、模版等各方面。钢筋位置的保证及保护,钢筋位置的不准确也是混凝土楼板裂缝的主要因素。一般高层混凝土都是由泵机运输,由于装载不当等原因造成的裂缝。例如使用2次接力泵送混凝土的时候,泵机在没有经过加固的楼板上运行,地板的振动冲击载荷,在一定程度上给处于弱势的地位造成裂缝,荷载也是造成楼板裂缝的原因之一。模板方面的原因包括没有按规范要求进行搭设及模板支撑体系的刚度偏小,过早拆除也是造成裂缝的主要原因。
3、混凝土裂缝预防措施
3.1 设计方面
首先在设计上尽量采用小直径小间距板筋配筋方式;尽量采用双层双向的配筋方式,并对楼板阳角等容易产生裂缝的部位采取加强措施;对楼板中管线直径较大的或较集中的部位采取有针对性的处理,例如;架设钢筋网片,特别是对管线集中的部位尽量避免立体交叉,如果确实无法避免应采用适当加大楼板厚度或按预留空洞的方式进行处理。
3.2 施工方案的制定
建设施工方案应主要确定某些灌注量,施工缝间距,位置和结构,浇注时间,运输和振动等。一次浇筑长度施工由垂直施工缝分割,最好安排在变截面或能承受拉伸,剪切,弯曲应力小的部分。层次定位应该是在变截面,或远距离受拉伸钢筋混凝土受压区中的位置,确定浇注时间应尽量避免日夜温差大时施工。
3.3 施工方面
(1)对钢筋片网的保护,特别是上层钢筋,按要求布置绑扎马镫铁,其纵横的间距不超过600。(2)混凝土配合比优化设计。强度设计指标要求的情况下,添加粉煤灰25%-40%减少水泥用量,降低混凝土水化热温升,提高混凝土的后期强度和抗裂性。(3)钢筋和模板的安装位置应准确,安全,避免施工变形。钢和铁的氧化物去除污垢,以免影响粘结应力。(4)加强混凝土浇注过程中的振动控制,确保混凝土内部组织密度,提高可扩展性的混凝土;钢筋混凝土温度控制。高强度混凝土在高层建筑比其他低强度混凝土更难控制。高强度混凝土温度控制有其特殊性,低强度混凝土相比,龄期3~7的左右温度增加远远大于其强度的增加。因此有必要采取较平均,强度低的混凝土温度控制措施。在混凝土施工降低浇注温度,最高温升降低,初始温差,减少表面张力目的。
4、结语
通过对混凝土裂缝产生的原因及防治措施进行观察、分析、总结,相信随着高层建筑中混凝土在民用工程中的普遍应用,对其裂缝的防治措施会不断的提高。
参考文献
【关键词】混凝土;裂缝;原因;防治;处理
1.混凝土裂缝产生的主要原因
1.1主观因素
(1)设计不当产生的裂缝。为追求建筑物的外观样式,建筑物表面存在过多凹凸角,产生的凹角应力集中导致出现裂缝。一些超长建筑物,很易出现伸缩裂缝。此外,因设计的承重板件厚度太小,刚度减弱,板中受拉钢筋和受压混凝土应力增大,致使板件出现穿透性裂缝。
(2)混凝土材料使用不当产生的裂缝,比如:使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥及水泥标号低或水灰比高均易产生裂缝。
(3)施工方法不规范会导致混凝土产生裂缝。
1.2客观因素
(1)温度应力引起的裂缝,温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的。
(2)收缩引起的裂缝,收缩包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。
2.防治措施
2.1温度的控制
(1)优先采用水化热低的水泥,如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等。
(2)用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量,降低水化热,将水泥用量尽量控制在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)改善骨料级配,在浇筑时投入适量的毛石。
(5)掺加外加剂。为了改善混凝土的拌和性,在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。
(6)浇筑混凝土时,放慢浇筑速度和减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热或采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。
(7)大体积混凝土更容易产生裂缝,因为温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,所以在混凝土中埋设水管,通入冷水降温,减小混凝土的内外温差,减小约束。
(8)采用人工降温措施,如拌制混凝土时,用低温水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度,浇筑混凝土时,预留温度收缩缝。
(9)减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。
(10)加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,以控制内外温差,减缓奖温速度;并注意洒水养护,或养护时用循环水冷却,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施,以防止寒潮袭击。
(11)在混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
(12)规定合理的拆模时间,气温降低时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度骤降。
2.2采用合理的施工方法
(1)混凝土的拌制,要严格控制原材料计量准确,同时严格控制混凝土坍落度,并尽量降低混凝土拌合物的温度。
(2)混凝土浇筑过程质量控制。浇筑过程中要振捣密实,振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜,间距要均匀,以振捣力波及范围重叠二分之一为宜,浇筑完毕后,表面要压实、抹平,以防止表面裂缝。另外,浇筑混凝土要求分层浇注,分层流水振捣,同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。尽量避开在太阳辐射较高的时间浇筑,若由于工程需要在夏季施工,则尽量避开正午高温时段,浇筑尽量安排在夜间进行。混凝土强度达到设计强度的75%以上,混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内,预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上方可拆模。在混凝土在拆模后,特别是冬季施工,在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大,引起裂缝。另外,当日平均气温在2~3d内连续下降不小于6~8℃时,28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
2.3设计单位应明确建筑物的安全第一的宗旨
在保证安全的前提下对建筑物的实用性、装饰性进行改进,不可片面追求建筑物的经济性和装饰效果。
2.4混凝土材料方面
(1)选用收缩性较低的水泥,合理搭配水泥强度等级与混凝土强度等级之间关系。一般情况下,水泥强度比所使用的混凝土强度大一个等级。如配置C30混凝土,使用强度等级为P.O.42.5的水泥比较合适,可以达到合理的水灰比,保证施工质量。切记不能只为片面追求经济效益,使用高标号水泥、大水灰比的配合比。在现场一定要设置与施工规模和进度相匹配的水泥仓库,严禁不同厂家的水泥混用。
(2)选用级配良好的粗、细骨料,粗骨料中针、片状石子严禁超标,细骨料不能使用细砂,含泥量、泥块含量严格控制在规范要求以内。尽量选用收缩率小的骨料。夏季骨料温度高时,采用洒水等降温措施,减缓混凝土水化反应速度,降低混凝土入模温度。
3.混凝土裂缝的处理方法
3.1表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。
3.2填充法
用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝,或是裂缝中有充填物、用灌浆法很难达到效果的裂缝,以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。
3.3灌浆法
此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。