混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及控制淺析
摘 要 在建筑工程中混凝土構(gòu)件容易產(chǎn)生裂縫,本文結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn),從設(shè)計(jì)、材料、施工等幾個(gè)方面分析裂縫產(chǎn)生的原因并提出防治措施,供技術(shù)人員參考。
關(guān)鍵詞 混凝土裂縫;原因;控制
由于混凝土的組成及脆性特征,導(dǎo)致其抗裂性能差,抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右,在施工過程中,裂縫的產(chǎn)生不可能完全避免,只要裂縫的數(shù)量、形狀及發(fā)展趨勢不會影響建筑物的受力及表面感觀,就可以不進(jìn)行處理。如果裂縫的發(fā)展有可能對建筑物的整體受力造成嚴(yán)重影響,或建筑物表面裂縫影響了人們的感觀舒適度,給人造成危險(xiǎn)感,那就有必要對裂縫進(jìn)行控制和治理。目前,不同規(guī)范對建筑物所要求的耐久性、美觀度不同,對需要處理的裂縫規(guī)定也有所不同。以下從幾方面對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和防治措施進(jìn)行論述,供技術(shù)人員參考。
1 裂縫產(chǎn)生的原因和特征
1.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫
為追求建筑物的外觀樣式,建筑物表面存在過多凹凸角,產(chǎn)生的凹角應(yīng)力集中導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。一些超長建筑物,很易出現(xiàn)伸縮裂縫。此外,因設(shè)計(jì)的承重板件厚度太小,剛度減弱,板中受拉鋼筋和受壓混凝土應(yīng)力增大,致使板件出現(xiàn)穿透性裂縫。
1.2 混凝土材料使用不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫
(1)使用導(dǎo)致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥及水泥標(biāo)號低或水灰比高均易產(chǎn)生裂縫。此外,在施工過程中,將不同廠家的水泥混用,都是產(chǎn)生裂縫的重要因素。
(2)混凝土中粗骨料的用量大,針片狀石子含量高,會造成混凝土內(nèi)部孔隙增多。細(xì)骨料的粒徑及含泥量超標(biāo),夏季施工時(shí)骨料溫度偏高,到達(dá)施工面上的混凝土質(zhì)量得不到保證,從而使混凝土出現(xiàn)裂縫。此外,不同集料對混凝土的收縮有不同影響。
(3)混凝土出現(xiàn)離析、泌水等不良現(xiàn)象,造成混凝土各種組份分布不均勻,水化反應(yīng)差異性大,混凝土整體強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生裂縫。另外,混凝土中大量加入粉煤灰以減少水泥用量,此時(shí)混凝土強(qiáng)度不足以抵抗早期的內(nèi)部拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。
1.3 施工過程容易產(chǎn)生的裂縫
(1)混凝土鋼筋保護(hù)層較小、混凝土坍落度較大以及混凝土表面收漿不好,易產(chǎn)生沉淀裂縫。外觀表現(xiàn)為沿鋼筋縱向出現(xiàn)條狀規(guī)則裂縫,在預(yù)埋件正上方以預(yù)埋件為中心出現(xiàn)輻射狀裂縫,裂縫部位略高于周圍混凝土表面。
(2)塑性收縮是由于混凝土澆筑完畢后
養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成的,在混凝土表面形成伸向四面八方的裂縫。塑性收縮所產(chǎn)生的量級很大,可達(dá)1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。
(3)干縮裂縫發(fā)生在塑性收縮之后。在干縮過程中,混凝土遇到如鋼筋或其他預(yù)埋件的約束,在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會產(chǎn)生裂縫。在配筋率較大(超過3%)的構(gòu)件中,鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂。另外,骨料的大小和級配對干縮也有影響,如使用偏細(xì)砂時(shí),會使混凝土收縮值增大。一般來說,水泥用量越多、構(gòu)件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小,干縮量則越大。干縮的特征是表面開裂,走向?yàn)榭v橫交錯(cuò),沒有一定的規(guī)律,裂縫寬度和長度都很小。
(4)由于水泥水化產(chǎn)生的熱量不均勻或環(huán)境的溫度變化,或兩者的共同作用,使混凝土內(nèi)外產(chǎn)生溫差,導(dǎo)致混凝土體積的變化,當(dāng)體積變化引起的拉伸應(yīng)變超過混凝土的極限拉伸時(shí),混凝土將會開裂。
(5)在混凝土內(nèi)部的一些危害性化學(xué)反應(yīng)也可導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。如水泥熟料存在較多游離氧化鈣,當(dāng)混凝土已凝結(jié)硬化,而其中的氧化鈣繼續(xù)水化產(chǎn)生體積膨脹,就可以導(dǎo)致在混凝土表面出現(xiàn)龜裂等。另外,混凝土集料中的活性材料與水泥中的堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成遇水膨脹的凝膠體,也會造成混凝土結(jié)構(gòu)破壞。
(6)由于混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞;鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。
(7)施工方法不規(guī)范會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。
2 預(yù)防裂縫產(chǎn)生的控制措施
針對上述裂縫產(chǎn)生的原因分析,可采取以下幾項(xiàng)措施進(jìn)行控制:
(1)設(shè)計(jì)部門應(yīng)明確建筑物的安全第一的宗旨,在保證安全的前提下對建筑物的實(shí)用性、裝飾性進(jìn)行改進(jìn),不可片面追求建筑物的經(jīng)濟(jì)性和裝飾效果。
(2)選用收縮性較低的水泥,合理搭配水泥強(qiáng)度等級與混凝土強(qiáng)度等級之間關(guān)系。一般情況下,水泥強(qiáng)度比所使用的混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級。如配置C30混凝土,使用強(qiáng)度等級為42.5的水泥比較合適,可以達(dá)到合理的水灰比,保證施工質(zhì)量。切忌不能只為片面追求經(jīng)濟(jì)效益,使用高標(biāo)號水泥、大水灰比的配合比。在現(xiàn)場一定要設(shè)置與施工規(guī)模和進(jìn)度相匹配的水泥庫,嚴(yán)禁不同廠家的水泥混用。
(3)選用級配良好的粗、細(xì)骨料,粗骨料中針片狀石子嚴(yán)禁超標(biāo),細(xì)骨料不能使用細(xì)砂,含泥量嚴(yán)格控制在規(guī)范要求以內(nèi)。盡量選用收縮率小的骨料。夏季骨料溫度高時(shí),采用灑水等降溫措施,減緩混凝土水化反應(yīng)速度,降低混凝土入模溫度。
(4)對于大型工程,施工單位應(yīng)建立自己的攪拌系統(tǒng),并嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工。為改善混凝土的和易性,可加入適量保水劑,保水性越好,混凝土收縮越小。
(5)要嚴(yán)格控制鋼筋和模板尺寸,選用小坍落度混凝土(高層以下建筑坍落度不大于120mm,高層建筑坍落度不大于150mm為宜),保證保護(hù)層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
(6)盡量避開在干旱高溫天氣澆筑大體積混凝土。對澆筑完畢的混凝土要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)或用塑料薄膜對混凝土進(jìn)行覆蓋。
(7)應(yīng)盡可能采用最小的用水量和最大的集料數(shù)量。針對大體積混凝土,可以設(shè)置合理的伸縮縫,或在混凝土中摻加適量膨脹劑等。及時(shí)灑水覆蓋,補(bǔ)充適當(dāng)水分也可預(yù)防干縮裂縫的產(chǎn)生。
(8)在構(gòu)件內(nèi)埋置降溫管道、選用水化熱低的水泥等措施降低混凝土內(nèi)部溫度,避免混凝土內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差。夏季及時(shí)對混凝土覆蓋灑水,冬季施工應(yīng)及時(shí)覆蓋保溫,控制混凝土與外部環(huán)境之間出現(xiàn)較大溫差和溫度變化。
(9)選用質(zhì)量穩(wěn)定、信譽(yù)好的水泥廠家及骨料產(chǎn)地,嚴(yán)格按照試驗(yàn)抽檢程序?qū)λ嗪凸橇线M(jìn)行檢查,合格后方能投入使用??刂七\(yùn)輸車輛的整潔,防止運(yùn)輸工具對原材料的污染。
(10)采用透水性小的混凝土、保證鋼筋保護(hù)層厚度、在鋼筋表層應(yīng)用阻銹劑等方法都可以有效避免鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫。
(11)制定切實(shí)可行的施工組織設(shè)計(jì)并嚴(yán)格執(zhí)行;工人應(yīng)增強(qiáng)質(zhì)量意識,熟知操作規(guī)程,施工中做到一絲不茍,嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)。
3 結(jié)束語
本文分析了在施工中混凝土裂縫的主要形成原因,產(chǎn)生裂縫的原因除設(shè)計(jì)外,多為施工質(zhì)量控制措施不得當(dāng)、不到位或經(jīng)驗(yàn)不足等原因造成,因此,要求施工單位在編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)實(shí)際施工條件,將各種情況考慮周全,嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,把裂縫的數(shù)量和危害壓縮到最小范圍內(nèi)。
參考文獻(xiàn)
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