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【摘要】混凝土裂缝问题是一个普遍存在而又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问题进行了分析探讨,并针对具体情况提出一些预防、处理措施。
【关键词】混凝土;裂缝;预防;处理措施
Prevention and treatment of concrete cracks
Liu Xiao-ping
(Lishu County Water Conservancy Survey and Design DepartmentLishuJilin136500)
【Abstract】Concrete crack problem is a common but difficult to tackle practical engineering problems. In this article, a number of concrete projects in the common analysis of crack problems, and to submit a number of specific prevention measures.
【Key words】Concrete; Crack; Prevention; Treatment measures
1. 前言
混凝土是一种砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝。正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土显现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其它一些使用功能不产生危害,但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断扩展和联通,最终形成我们肉眼看见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命。严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致,近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的。只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝,但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度。尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。混凝土裂缝产生的原因很多有变形引起的裂缝,有外载作用引起的裂缝,有养护不当和化学作用引起的裂缝等等,在实际工程中需区别对待,根据实际情况解决处理。
2. 混凝土工程中常见裂缝及预防
2.1干缩裂缝及预防。
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑后,水泥浆中水份的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水份蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响,表面水份损失过快变形较大,内部温度变化较小,变形较小,较大的表面干缩裂缝变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝,相对湿度越低水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.02mm之间。大体积混凝土中平面部位多见。较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性。在水压力的作用下,会产生水利劈裂影响混凝土的承载力,混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量有关。
主要预防措施:
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,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的选用。同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给出的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时需适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂涮养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
2.2沉陷裂缝及预防。
沉陷裂纹的产生主要是由于结构地基土质不匀。松软或回填土不实,或浸水而造成不均匀沉陷所致,或者因为模板钢度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。是在冬季模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉陷,致使混凝土结构产生裂缝,此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沉陷是与地面垂直或呈30°- 45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位。裂缝宽度往往与沉陷量成正比关系,裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施:
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钢度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆卸的时间不能过早,且要注意先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一些防治措施。
2.3温度裂缝及其预防。
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量水化热(当水泥用时在350~550Kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500Kg的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散热,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生定向拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内使会产生大约10MPa左右的拉应力)当拉应力超过混凝土的拉应力强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工后期。在混凝土的施工中温差变化较大时,或者是混凝土受到寒潮的袭击时,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩。表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅地范围产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错。梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边,深入贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行。裂缝沿着长边分段出现,中间较密,裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显。冬季较宽,夏季较窄,高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细。而冷缩裂缝的粗细变化不太明显,此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
主要预防措施:
一是尽量适用低热或中热水泥。如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥的用量尽量控制在450Kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土地水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料匹配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺。在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺和一定量的具有减水、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。七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度上升,降低浇筑混凝土的温度。八是在体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关。混凝土结构尺寸超载 大温度应力越大。因此要合理安排施工工序、分层、分块浇筑,以利于散热,减少约束。
3. 裂缝处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和钢度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况,我们区别对待,同时处理,以保证建筑物的安全使用。
3.1表面修补法。
表面修补法是一种简单的、常见的修补法。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深进裂缝的处理,通常的处理措施只在裂缝和表面涂抹水泥浆,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。
3.2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防治需求的混凝土的裂缝的修补。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。它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌塑性和钢性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。
3.3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。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积,在构件的角部处包型钢,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。
3.4混凝土置换法。
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其它材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆,聚合物或 钾聚合物混凝土或砂浆。
4. 结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。因此,要对混凝土裂缝问题进行认真研究,区别对待,采用合理的方法处理,保证建筑物及构件的安全和稳定性。
[文章编号]1006-7619(2009)11-24-1026
[作者简介]刘小平 (1955.1.15-),1988年毕业于吉林省建筑工程学院,水利工程师。
【关键词】混凝土;裂缝;预防;处理措施
Prevention and treatment of concrete cracks
Liu Xiao-ping
(Lishu County Water Conservancy Survey and Design DepartmentLishuJilin136500)
【Abstract】Concrete crack problem is a common but difficult to tackle practical engineering problems. In this article, a number of concrete projects in the common analysis of crack problems, and to submit a number of specific prevention measures.
【Key words】Concrete; Crack; Prevention; Treatment measures
1. 前言
混凝土是一种砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝。正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土显现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其它一些使用功能不产生危害,但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断扩展和联通,最终形成我们肉眼看见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命。严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致,近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的。只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝,但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度。尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。混凝土裂缝产生的原因很多有变形引起的裂缝,有外载作用引起的裂缝,有养护不当和化学作用引起的裂缝等等,在实际工程中需区别对待,根据实际情况解决处理。
2. 混凝土工程中常见裂缝及预防
2.1干缩裂缝及预防。
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑后,水泥浆中水份的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水份蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响,表面水份损失过快变形较大,内部温度变化较小,变形较小,较大的表面干缩裂缝变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝,相对湿度越低水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.02mm之间。大体积混凝土中平面部位多见。较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性。在水压力的作用下,会产生水利劈裂影响混凝土的承载力,混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量有关。
主要预防措施:
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,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的选用。同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给出的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时需适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂涮养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
2.2沉陷裂缝及预防。
沉陷裂纹的产生主要是由于结构地基土质不匀。松软或回填土不实,或浸水而造成不均匀沉陷所致,或者因为模板钢度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。是在冬季模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉陷,致使混凝土结构产生裂缝,此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沉陷是与地面垂直或呈30°- 45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位。裂缝宽度往往与沉陷量成正比关系,裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施:
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钢度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆卸的时间不能过早,且要注意先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一些防治措施。
2.3温度裂缝及其预防。
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量水化热(当水泥用时在350~550Kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500Kg的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散热,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生定向拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内使会产生大约10MPa左右的拉应力)当拉应力超过混凝土的拉应力强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工后期。在混凝土的施工中温差变化较大时,或者是混凝土受到寒潮的袭击时,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩。表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅地范围产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错。梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边,深入贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行。裂缝沿着长边分段出现,中间较密,裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显。冬季较宽,夏季较窄,高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细。而冷缩裂缝的粗细变化不太明显,此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
主要预防措施:
一是尽量适用低热或中热水泥。如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥的用量尽量控制在450Kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土地水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料匹配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺。在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺和一定量的具有减水、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。七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度上升,降低浇筑混凝土的温度。八是在体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关。混凝土结构尺寸超载 大温度应力越大。因此要合理安排施工工序、分层、分块浇筑,以利于散热,减少约束。
3. 裂缝处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和钢度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况,我们区别对待,同时处理,以保证建筑物的安全使用。
3.1表面修补法。
表面修补法是一种简单的、常见的修补法。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深进裂缝的处理,通常的处理措施只在裂缝和表面涂抹水泥浆,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。
3.2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防治需求的混凝土的裂缝的修补。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。它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌塑性和钢性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。
3.3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。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积,在构件的角部处包型钢,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。
3.4混凝土置换法。
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其它材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆,聚合物或 钾聚合物混凝土或砂浆。
4. 结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。因此,要对混凝土裂缝问题进行认真研究,区别对待,采用合理的方法处理,保证建筑物及构件的安全和稳定性。
[文章编号]1006-7619(2009)11-24-1026
[作者简介]刘小平 (1955.1.15-),1988年毕业于吉林省建筑工程学院,水利工程师。