摘要:大量的工程和實踐理論分析表明,鋼筋混凝土基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細,甚至肉眼看不見(縫寬<0.5mm),一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學因素作用下,不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋混凝土強度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制,因此研究混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預防措施是非常重要而迫切的。 

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土 裂縫 類型 成因 預防措施 

  1 前言 

  大量的工程和實踐理論分析表明,鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細,甚至肉眼看不見(縫寬<0.5mm),一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學因素作用下,不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋 混凝土強度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制, 因此研究商品混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預防措施是非常重要而迫切的。   

  2、混凝土裂縫類型及成因 

  大部分混凝土結(jié)構(gòu)采用商品混凝土一次澆注成型。實際上,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復雜而繁多,甚至多種因素互相影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種原因,其中最常見的是混凝土早期裂縫,混凝土早期裂縫有以下幾種: 

  2.1、塑性沉降裂縫 

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土骨料沉降時受到阻礙(如鋼筋、模板)而產(chǎn)生的。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5小時至3小時之間,混 凝土尚處在塑性狀態(tài),混凝土表面消失水光時立即產(chǎn)生,沿著梁及板上面鋼筋的走向出現(xiàn),主要是混凝土塌落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板綁扎 的不好、模板沉陷、移動時也會出現(xiàn)此類裂縫。 

  2.2、塑性收縮裂縫 

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑后,在塑性狀態(tài)時表 面水分蒸發(fā)過快造成的。這類裂縫多在表面出現(xiàn),形狀不規(guī)則、長短寬窄不一、呈龜裂狀,深度一般不超過50mm。產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆注后3―4小時左 右表面沒有被覆蓋,特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風天氣混凝土表面水分蒸發(fā)過快,或者是基礎(chǔ)、模板吸水過快,以及混凝土本身的水化熱高等原因造成混凝土產(chǎn)生急 劇收縮,此時混凝土強度趨近于零,不能抵抗這種變形應力而導致開裂;炷林姓舭l(fā)和吸收水分的速 度越快,塑性收縮裂縫越容易產(chǎn)生,而商品混凝土由于為了滿足可泵性、流動性、出機時混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期強度低所以其水分特別容 易散失,表面容易形成裂縫。 

  2.3、溫度應力裂縫 

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土澆筑后,聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),造成混凝土的內(nèi)部溫度升高,而混凝土表面散熱較快,這樣形成較大 的內(nèi)外溫差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力,表面產(chǎn)生拉應力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度,就會引起較大的表面拉應力,此時混凝土的齡期很短,抗拉 強度很低,如果溫差產(chǎn)生的表面拉應力,超過此時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早,多呈不規(guī)則狀態(tài),深度較淺, 屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應力集中,能促使裂縫進一步開展。 

  2.4、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫 

  在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆注、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質(zhì)量低劣,可能產(chǎn)生各種形式的裂縫,特別是細長 薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異,比較典型且常見的如下:①鋼筋混凝土保護層過厚,或亂踩綁扎的上層鋼筋,使承受 負彎矩的鋼筋保護層加厚,導致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。②混凝土震搗不密實(灌注樁樁身較長,一般大于10m)、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導致鋼筋銹蝕或形 成其它荷載裂縫的起源點。③混凝土澆注過快,混凝土流動性較低在硬化前因混凝土振搗不足,硬化后沉實過大,容易在澆注數(shù)小時后發(fā)生裂縫,即塑性收縮裂縫。 ④混凝土攪拌、運輸時間過長,水分蒸發(fā)過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。⑤用泵送混凝土施工時,為保證混凝土的流動性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加,混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。⑥混凝土分層或分段澆注時,接頭部位處理不好,易在新、舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑦混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。⑧施工時模板剛度不足,在澆注 混凝土時,因側(cè)向壓力的作用使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑨施工時拆模過早,混凝土強度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。 

  2.5、原材料質(zhì)量引起的裂縫 

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成;炷了捎貌牧系馁|(zhì)量不合格,可能導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。①砂石含泥量超過規(guī)定,不僅降低混凝土的強度和抗?jié)B性,還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差,或砂顆粒過細,用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇,水、硅反應會生成膨脹的膠質(zhì),吸水后造成局部膨脹和拉應力,則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫,在潮濕的地方較為多見。②拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應有影響。 

  3 混凝土裂縫常見預防措施 

  3.1、塑型沉降裂縫預防措施 

  此類裂縫預防的措施如下:①在滿足泵送和施工的前提下盡可能減小混凝土塌落度;②保證混凝土均質(zhì)性,攪拌運輸卸料前先高速運轉(zhuǎn)20―30秒,然 后反轉(zhuǎn)卸料;③施工過程中應經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振使混凝土離析分層;④施工過程中嚴禁隨意加水。 

  3.2、塑性收縮裂縫預防措施 

  此類裂縫預防的措施如下:①施工單位在澆注混凝土后要及時覆蓋養(yǎng)護,增加環(huán)境濕度;②商品混凝土公司在滿足可泵性、和易性的前提下盡量減小出機塌落度、降低砂率、嚴格控制骨料的含泥量。 

  3.3、溫度應力裂縫預防措施 

  此類裂縫預防措施如下:①降低混凝土發(fā)熱量。選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥,以降低混凝土的溫度;摻加緩凝劑或高效減水劑,以提高混凝土強度并減少用水量及水泥用量,延長混凝土達到最高溫度時間,減少干縮;盡可能選用最大粒徑較大,顆粒形狀好且級配良好的粗骨料,避免砂量過多以減少水泥用量及 用水量;在滿足泵送和施工的前提下用低流動性混凝土,嚴格控制水灰比,減少單位體積混凝土用水量。②降低混凝土澆筑溫度。在高溫季節(jié)要降低原材料溫度,在 環(huán)境溫度較低的早晚澆筑;避免吸收外部環(huán)境熱量,運輸工具、泵送管路盡量遮蔭,防止混凝土升溫;埋設(shè)冷卻水管,通入冷水降溫。③分層分塊澆筑。④表面保溫與保濕。要盡量長時間地保溫和保持混凝土表面濕潤,讓其表面慢慢冷卻、干燥,使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂拉應力。主要有蓄水養(yǎng)護和覆蓋灑水養(yǎng)護兩種方 式,養(yǎng)護時間一般不少于14d。 

  3.4、施工方面原因造成的裂縫預防措施 

  此類裂縫預防措施如下:①加強模板施工的過程管理。模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性,在振搗過程中派專人進行看模,防止松扣下沉現(xiàn)象發(fā)生;試塊強度達到設(shè)計允許值時方能拆模。②混凝土的成品保護。對澆筑好的板面,必須在混凝土強度達到1.2N/MM2后方可上人。③鋼筋綁扎施工加強對負彎矩筋的管理。加密支撐馬凳的間距、確保板面負彎矩筋的保護層厚度。④振搗方式方法必須正確。振搗易快插、慢拔。振搗時間過短,混凝土不均勻;時間過長,易導致嚴重浮漿。   

  4 實際應用效果 

  750kV賀蘭山~黃河輸電線路工程中有三基灌注樁基礎(chǔ)跨越黃河。這三基灌注樁基礎(chǔ)深度為10~30米,樁直徑為1.6~2.0米。在同類規(guī)模的灌注樁中屬于大直徑樁。施工震搗工作很難做到滿意。本工程按照裂縫預防措施細致嚴格的施工,結(jié)果非常理想。所有樁體表面光滑平整,沒有任何裂縫。 

  三基灌注樁實際效果充分說明裂縫預防措施是非常有效的。在考慮到所有可能出現(xiàn)裂縫的因素后,逐項的解決是最根本的方法。缺點是施工麻煩,工藝煩瑣,容易增加施工費用。施工單位往往做不全,尤其是溫度應力裂縫預防措施時效性很強,不容易做到。   

  5 結(jié)語 

  綜上所述,裂縫不僅影響美觀而且對結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。而設(shè)計上只能通過提高砼的等級來控制裂縫的大小。在有腐蝕性的地區(qū)混凝土裂縫問題一直嚴重困擾著混凝土的施工質(zhì)量,在混凝土生產(chǎn)以及施工過程中有針對性地采取預防措施,盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫,使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫, 或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現(xiàn),以確保工程質(zhì)量,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 

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