摘 要：針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是建設(shè)工程中常見的通病這一現(xiàn)狀,結(jié)合工程實踐和理論研究,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害性表現(xiàn)、形成原因及治理措施進行了論述,指出從設(shè)計到施工及材料選購各環(huán)節(jié)都應(yīng)采取預防措施,對不同的裂縫采取相對應(yīng)的措施,及時治理,減少裂縫的出現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土裂縫；危害；原因；治理措施
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：
引言
裂縫可以說是混凝土建筑物的“多發(fā)病”和“長發(fā)病”，而且隨著結(jié)構(gòu)服役時間的增長，裂縫的數(shù)目和寬度有逐漸增大的趨勢。而產(chǎn)生裂縫的原因眾多，大致可劃分為荷載引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫、收縮引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、施工材料質(zhì)量以及施工工藝引起的裂縫等。
1.裂縫的危害
混凝土由骨料、水泥、水分以及存留其中的氣體組成的非均質(zhì)脆性材料。在溫度、濕度變化的條件下,混凝土硬化產(chǎn)生體積變形,由于各組分材料的線膨脹系數(shù)不同,使各種材料變形不一致,產(chǎn)生相互約束應(yīng)力,骨料與水泥粘結(jié)面或水泥本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微細裂縫(微觀裂縫),且分布不規(guī)則、不連貫。但在荷載作用下或進一步溫差、干縮情況下,這些裂縫開始擴展,其長度、寬度及數(shù)量均有所增加,并逐漸互相貫通,出現(xiàn)肉眼可見的縫寬大于等于0.03 mm~0.05 mm的裂縫。
在一般工業(yè)與民用建筑中,寬度小于等于0.05 mm的裂縫對使用無多大危害,且微細裂縫在混凝土中是不可避免的。因此,GBJ 10-89混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定,按結(jié)構(gòu)所處條件的不同,除對裂縫有嚴格要求的構(gòu)件外,對一般構(gòu)件允許存在一定寬度的裂縫,應(yīng)對寬度進行驗算,對最大寬度允許存在一定寬度的裂縫,應(yīng)進行寬度驗算,由最大寬度允許值控制。過寬的裂縫對結(jié)構(gòu)有較大的危害,主要表現(xiàn)在如下幾方面：
1.1冰凍的影響
混凝土有了裂縫,水可滲入,當氣溫降到-2℃以下時,水分就會結(jié)成冰,結(jié)成冰的水分膨脹,會導致沿裂縫邊緣散裂。凍融循環(huán)每重復一次,這種散裂現(xiàn)象就會發(fā)生一次,這樣裂縫將逐漸加寬。
1.2鋼筋銹蝕
由于空氣中二氧化碳長期作用使混凝土中性作用物質(zhì)的堿度降低,喪失保護作用。當碳化到達鋼筋表面時,若鋼筋上有水溶液。氧和電位差,就會發(fā)生電化學腐蝕,使受力鋼筋截面積不斷削弱。另外,銹蝕的產(chǎn)物大約是鋼筋被侵蝕體積的2倍~3倍,這種膨脹效應(yīng)足以使外圍混凝土產(chǎn)生相當大的拉應(yīng)力,致使混凝土裂縫繼續(xù)擴張,影響鋼筋和混凝土的粘結(jié)力。
1.3破壞結(jié)構(gòu)整體性,降低結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)承載力、耐久性,發(fā)生滲漏。
1.4加快混凝土碳化剝落,降低抗疲勞能力。
2.混凝土裂縫原因分析
裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產(chǎn)生體積變形,由于各種材料變形不一致,互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力,造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的,但是在荷載作用下或進一步產(chǎn)生溫差、收縮的情況下,裂縫開始發(fā)展,并逐漸互相串通,從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。
混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增強的主要膠結(jié)材料。水泥的化學收縮與水泥的品種、標號、細度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說,水泥的標號越高、細度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加。混凝土在經(jīng)過收縮階段后,總的收縮率應(yīng)控制在0.05%左右。混凝土收縮是其固有的物理特性,也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同,產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確認識、及時處理,將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。
混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。
2.1在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導致結(jié)構(gòu)變形,從而出現(xiàn)裂縫。
2.2由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下:
2.2.1混凝土的收縮
收縮是混凝土的一個主要特征,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。
2.2.2溫度應(yīng)力
混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量,使混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,其大小與溫差有關(guān),并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。
2.2.3配筋不足
配筋間距大,配筋率小的混凝土結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護層過大或過小都有可能導致混凝土開裂。
2.2.4混凝土材料及配合比
配合比設(shè)計不當,直接影響混凝土的抗拉強度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不當,骨料種類不佳,選用外加劑不當?shù)?這幾個因素也是互相影響的。
2.2.5養(yǎng)護條件
養(yǎng)護是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但是只適應(yīng)于試塊或是工廠的預制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件。現(xiàn)場混凝土養(yǎng)護越接近標準條件,混凝土開裂的可能性就越小。
2.2.6施工質(zhì)量
混凝土澆筑施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會造成混凝土離析、密實度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強度。混凝土內(nèi)部氣泡不能完全排除時,鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會大大降低粘結(jié)力。
3.鋼筋混凝土裂縫的處理措施
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不可能不出現(xiàn)微觀裂縫,而即使出現(xiàn)宏觀裂縫,我們也希望將其控制在規(guī)范規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。這就需要從設(shè)計到施工及材料選購等各個環(huán)節(jié)采取有效預防措施。裂縫,則應(yīng)對裂縫的形態(tài)、規(guī)律性、發(fā)生部位和分布區(qū)域進行調(diào)查、描述,測量其寬度、長度和深度及其穩(wěn)定性,并對裂縫產(chǎn)生的原因進行分析。然后根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因、性質(zhì)、程度、部位、受力情況及使用要求等,采取相應(yīng)的有效措施,及時治理。一般有以下幾種方法:
3.1對承載能力無影響的表面裂縫和大面積細裂縫,防滲水處理時可采用表面修補方法,如表面涂抹砂漿法、表面涂抹環(huán)氧膠泥法、表面鑿槽嵌補法和表面貼條法等。
3.2當裂縫對結(jié)構(gòu)整體性有影響時,或者結(jié)構(gòu)有防滲防水要求時,可采用內(nèi)部修補法,如水泥灌漿法和化學灌漿法。
3.3對結(jié)構(gòu)整體性和承載能力有較大影響的裂縫,采用結(jié)構(gòu)加固方法。有圍套加固、鋼箍加固、預應(yīng)力加固、粘結(jié)鋼板加固和噴漿加固等辦法。
3.4對結(jié)構(gòu)耐久性有影響的縱向鋼筋銹蝕裂縫,應(yīng)把主筋周圍含鹽混凝土鑿除,用噴砂法清除鐵銹,然后用灌漿或加圍套方法修補。
4.結(jié)語
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是影響建筑物滿足安全性、適用性和耐久性的一個非常重要的方面,建筑物的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件常常由于各種不同的原因?qū)е赂鞣N裂縫出現(xiàn),其有害程度是可以控制的。因此加強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因的分析是非常重要的,設(shè)計、施工、材料等方面因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的影響是相互聯(lián)系、相互制約的,必須全面系統(tǒng)的考慮。從裂縫的分類入手,弄清裂縫出現(xiàn)的原因,對裂縫采取措施加以正確的處理,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題將會逐漸得到圓滿的解決。
參考文獻
[1] 徐 雷,趙 偉,成勝利.混凝土裂縫成因與控制[J].河南建材,2007(4):74.
[2] 曾力軍.淺析混凝土裂縫的原因、預防和處理[J].江西建材,2007(3):32.
[3] 張海峰.淺析混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預防措施[J].今日科苑,2008(6):93.
