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【摘 要】本文对混凝土工程中常见的一些裂缝产生的原因及防治措施进行了简单分析,并针对部分具体情况提出了一些预防、处理措施。
【关键词】裂缝;原因;防治措施
Synopsis analysis concrete crack creation of reason and prevention and cure measure
Li Xiao-feng
(Shanxi mingtai engineering construction limited liability company Xi-an Shanxi 710000)
【Abstract】This text to concrete engineering a little bit familiar crack creation of reason and prevention and cure the measure carried on simple analysis, and aim at part concrete the circumstance put forward some prevention, processing measure.
【Key words】Crack;Reason;Prevention and cure measure
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又比较难于解决的工程实际问题,本文对混凝土工程中常见的一些裂缝产生的原因及防治措施进行了简单分析,并针对部分具体情况提出了一些预防、处理措施。
1. 前言
混凝土是一种由水泥、细集料、粗集料、水等多种材料组成的人造石材。它虽具有抗压强度高与耐久性良好等特性,但也存在着抗拉强度很低,受拉时变形能力小,容易开裂等缺点。好多工程中由于混凝土用量大,工程条件比较复杂(有时是现浇钢筋混凝土超静定结构,有时是地下或半地下结构,有时悬臂结构等),施工难度大等,所以混凝土的裂缝较为普遍,几乎无所不在。究其原因,是我们对混凝土温度应力、养护、结构所受荷载等的注意不够所造成的。
2. 混凝土裂缝产生的原因
在众多工程实例中,混凝土裂缝的产生有多种原因,主要可分为以下几个方面:
(1)混凝土热学、力学性能的影响:热膨胀系数及绝热温升,抗拉、抗压、强度、弹性模量,极限拉伸值等对裂纹的产生影响较大。
(2)环境的影响:寒潮、早龄期受洪水或干缩等不利环境因素造成混凝土裂缝。
(3)结构形成与分缝、分块的影响:结构形成不当,体积复杂,孔洞较多会使结构出现较多的应力集中区、分缝、分块不合理给混凝土容易带来裂缝。
(4)基岩约束的影响:基岩约束的存在,形成大面积拉应力区使混凝土产生裂缝。
(5)施工工艺的影响:混凝土原材料品质、拌和、运输、平仓振捣、养护、表面保护及养护不严格控制,施工工艺低下造成混凝土产生裂缝。
(6)工程运营的影响:工程运营不当,运营条件恶劣造成混凝土裂缝。
3. 预防混凝土裂缝的措施
3.1 水泥的选择 。
尽量少选用强水泥,早强水泥水化热高,早期需水量大,凝结硬化快,在大体积混凝土中易产生温度裂缝;
3.2 外加剂的选择。
混凝土外加剂的一个重要指标是收缩率比。普通外加剂的收缩比为135%,添加外加剂的混凝土收缩性能起码要与普通混凝土相当,而不能低于普通混凝土。这里介绍一种高性能液体高效减水剂,其掺量为水泥用的2.5%的情况下,其减水率为25%,收缩率比仅为67%,也就是说掺加了高性能外加剂,其收缩值只是普通混凝土的67%。
3.3 掺合料的选择。
在混凝土中掺加抗裂性能好的活性掺合料,不仅可以降低水泥厂用量,减少混凝土收缩,耐用可以缓解混凝土早期开裂的危险性。因为掺加抗裂性能好的活性掺合料可以降低混凝土早期强度,减少混凝土的早期收缩,从而缓解混凝土早期开裂的危险性。并能增进混凝土的后期强度。
3.4 养护措施。
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。事实上的适当的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。
3.5 施工措施。
在混凝土浇注成型后,应及时覆盖,避免水分蒸发。混凝土浇灌1-2小时后,有条件的工地可对混凝土二次复振,可提高混凝土强度5%-20%。据日本一些资料介绍,在气候条件不好的季节施工,可在楼板混凝土浇注后1小时左右再进行振捣,其用意是待混凝土沉缩一阶段后,再振捣将其裂纹消除。应该指出,根据最新的研究表明:良好的早期养护,对混凝土的强度极其密实性是和要的,然而过度的湿养护,对混凝土的抗裂性能具有副面影响。要获得具有良好抗裂性能的混凝土,只有适当的养护,才能使混凝土的早期强度不至于过高,从而能使早期的混凝土具有良好的松驰性能,释放混凝土早期收缩圈套而产生的强拉应力,同时能保持较多的未水化的水泥颗粒,使其具有良好的裂缝自愈能力。
4. 混凝土裂缝的处理措施
由于裂缝的存在和发展通常会使钢筋混凝土工程内部的钢筋产生锈蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,影响结构物的外观及使用寿命,严重的将威胁到人民群众的生命、财产。这就需要对已经产生的裂缝进行处理,常见的有以下四种处理方法:
4.1 表面覆盖法修补裂缝。
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。
4.2 注浆法修补裂缝。
注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理——试漏——配制注浆液——压力注浆——二次注浆——清理表面。当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
4.3 开槽法修补裂缝。
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:聚硫橡胶:水泥:砂为10:3:12.5:28的比例,首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约200g丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。
4.4 结构加固法。
当混凝土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。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
5. 结束语
裂缝对混凝土结构物的危害很大,在施工过程中,我们应尽力避免混凝土裂缝的产生。以上是对混凝裂缝产生的原因及防治措施所做的简单分析,在实践和具体施工过程中还要靠我们勤观察、勤比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,我们相信混凝土的裂缝是完全可以避免和处理的。
参考文献
[1] 王华生,赵惠如,《混凝土技术禁忌手册》, 北京:机械工业出版社,2002
[2] 尹双增,《断裂判据与在混凝土工程中应用》,北京:科学出版社,1996
[文章编号]1006-7619(2010)06-02-491
【关键词】裂缝;原因;防治措施
Synopsis analysis concrete crack creation of reason and prevention and cure measure
Li Xiao-feng
(Shanxi mingtai engineering construction limited liability company Xi-an Shanxi 710000)
【Abstract】This text to concrete engineering a little bit familiar crack creation of reason and prevention and cure the measure carried on simple analysis, and aim at part concrete the circumstance put forward some prevention, processing measure.
【Key words】Crack;Reason;Prevention and cure measure
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又比较难于解决的工程实际问题,本文对混凝土工程中常见的一些裂缝产生的原因及防治措施进行了简单分析,并针对部分具体情况提出了一些预防、处理措施。
1. 前言
混凝土是一种由水泥、细集料、粗集料、水等多种材料组成的人造石材。它虽具有抗压强度高与耐久性良好等特性,但也存在着抗拉强度很低,受拉时变形能力小,容易开裂等缺点。好多工程中由于混凝土用量大,工程条件比较复杂(有时是现浇钢筋混凝土超静定结构,有时是地下或半地下结构,有时悬臂结构等),施工难度大等,所以混凝土的裂缝较为普遍,几乎无所不在。究其原因,是我们对混凝土温度应力、养护、结构所受荷载等的注意不够所造成的。
2. 混凝土裂缝产生的原因
在众多工程实例中,混凝土裂缝的产生有多种原因,主要可分为以下几个方面:
(1)混凝土热学、力学性能的影响:热膨胀系数及绝热温升,抗拉、抗压、强度、弹性模量,极限拉伸值等对裂纹的产生影响较大。
(2)环境的影响:寒潮、早龄期受洪水或干缩等不利环境因素造成混凝土裂缝。
(3)结构形成与分缝、分块的影响:结构形成不当,体积复杂,孔洞较多会使结构出现较多的应力集中区、分缝、分块不合理给混凝土容易带来裂缝。
(4)基岩约束的影响:基岩约束的存在,形成大面积拉应力区使混凝土产生裂缝。
(5)施工工艺的影响:混凝土原材料品质、拌和、运输、平仓振捣、养护、表面保护及养护不严格控制,施工工艺低下造成混凝土产生裂缝。
(6)工程运营的影响:工程运营不当,运营条件恶劣造成混凝土裂缝。
3. 预防混凝土裂缝的措施
3.1 水泥的选择 。
尽量少选用强水泥,早强水泥水化热高,早期需水量大,凝结硬化快,在大体积混凝土中易产生温度裂缝;
3.2 外加剂的选择。
混凝土外加剂的一个重要指标是收缩率比。普通外加剂的收缩比为135%,添加外加剂的混凝土收缩性能起码要与普通混凝土相当,而不能低于普通混凝土。这里介绍一种高性能液体高效减水剂,其掺量为水泥用的2.5%的情况下,其减水率为25%,收缩率比仅为67%,也就是说掺加了高性能外加剂,其收缩值只是普通混凝土的67%。
3.3 掺合料的选择。
在混凝土中掺加抗裂性能好的活性掺合料,不仅可以降低水泥厂用量,减少混凝土收缩,耐用可以缓解混凝土早期开裂的危险性。因为掺加抗裂性能好的活性掺合料可以降低混凝土早期强度,减少混凝土的早期收缩,从而缓解混凝土早期开裂的危险性。并能增进混凝土的后期强度。
3.4 养护措施。
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。事实上的适当的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。
3.5 施工措施。
在混凝土浇注成型后,应及时覆盖,避免水分蒸发。混凝土浇灌1-2小时后,有条件的工地可对混凝土二次复振,可提高混凝土强度5%-20%。据日本一些资料介绍,在气候条件不好的季节施工,可在楼板混凝土浇注后1小时左右再进行振捣,其用意是待混凝土沉缩一阶段后,再振捣将其裂纹消除。应该指出,根据最新的研究表明:良好的早期养护,对混凝土的强度极其密实性是和要的,然而过度的湿养护,对混凝土的抗裂性能具有副面影响。要获得具有良好抗裂性能的混凝土,只有适当的养护,才能使混凝土的早期强度不至于过高,从而能使早期的混凝土具有良好的松驰性能,释放混凝土早期收缩圈套而产生的强拉应力,同时能保持较多的未水化的水泥颗粒,使其具有良好的裂缝自愈能力。
4. 混凝土裂缝的处理措施
由于裂缝的存在和发展通常会使钢筋混凝土工程内部的钢筋产生锈蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,影响结构物的外观及使用寿命,严重的将威胁到人民群众的生命、财产。这就需要对已经产生的裂缝进行处理,常见的有以下四种处理方法:
4.1 表面覆盖法修补裂缝。
这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。
4.2 注浆法修补裂缝。
注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理——试漏——配制注浆液——压力注浆——二次注浆——清理表面。当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
4.3 开槽法修补裂缝。
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:聚硫橡胶:水泥:砂为10:3:12.5:28的比例,首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约200g丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。
4.4 结构加固法。
当混凝土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。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
5. 结束语
裂缝对混凝土结构物的危害很大,在施工过程中,我们应尽力避免混凝土裂缝的产生。以上是对混凝裂缝产生的原因及防治措施所做的简单分析,在实践和具体施工过程中还要靠我们勤观察、勤比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,我们相信混凝土的裂缝是完全可以避免和处理的。
参考文献
[1] 王华生,赵惠如,《混凝土技术禁忌手册》, 北京:机械工业出版社,2002
[2] 尹双增,《断裂判据与在混凝土工程中应用》,北京:科学出版社,1996
[文章编号]1006-7619(2010)06-02-491