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摘要:在现代工程建设中,混凝土占有十分重要的地位。而在当今,混凝土的裂缝较为普遍,几乎无处不在。本文主要分析了混凝土裂缝的成因、分布、走向及防患措施。 关键词:混凝土;裂缝;原因;控制
Abstract: In modern engineering construction, the concrete occupies a very important position. But in today, the concrete crack is common, almost everywhere. This paper mainly analyzes the causes of concrete cracks, the distribution, trend and preventive measures.
Keywords: concrete; crack; reason; control
中图分类号：TQ178文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
随着社会的发展和城市建设步伐的加快,混凝土在城市建筑施工中的应用越来越广泛。但是,由于混凝土是一种脆性材料,早期强度低,施工过程中极易出现裂缝缺陷,影响建筑结构的整体性和耐久性,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉纠纷以及索赔等。如何更好地预防混凝土裂缝的产生,保证施工工程的质量,是工程界普遍关注的问题。
一. 钢筋混凝土梁裂缝产生原因
探究裂缝产生的原因,有针对性的采取措施,其实很多裂缝是可以克服和控制的。事实上,混凝土裂缝产生的原因非常复杂而繁多,有时甚至有多种因素共同影响。对混凝土裂缝的产生因素,大体可有以下几种:
(一)收缩引起裂缝 在工程实际中,混凝土因收缩引起裂缝是最常见的。这类收缩可分为两个阶段。在混凝土浇筑后,水泥水化反应剧烈,分子链逐漸形成,水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,这是第一个阶段。在混凝土结硬以后,因其表层水分损失快,内部水分损失慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生裂缝,这是第二个阶段。
混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝,裂缝宽度一般较小,且纵横交错,呈龟裂状。虽然这种裂缝一般较细较浅,但对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。要控制此类裂缝,施工时应做到严格控制水灰比,确保振捣密实等,尤其要注意加强养护条件,以及正确掺入外加剂。
混凝土的早期养护,主要目的在于:一方面使混凝土免受不利温度与湿度变形的侵袭,防止有害收缩;另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要求。
例如使用减水防裂剂,可起到以下作用:改善水泥浆稠度,减少混凝土泌水,减小收缩变形;增强水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能;提高混凝土抗拉强度和抗裂性能;改善混凝土和易性,表面易抹平,减少水分蒸发。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,应在工程实践中多进行试验对比研究,以确定合理的外加剂类型及掺量。
(二)冻胀引起裂缝 当气温低于0℃时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变为冰,体积膨胀,混凝土产生膨胀应力,导致裂缝出现,并使混凝土强度降低。 冬季施工时,采用电加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和时掺入防冻剂等,都可有效防止冻胀裂缝的出现。
(三)基础变形引起裂缝 由于基础的变形,使结构中产生附加应力,当超出混凝土结构的抗拉强度时,便可导致混凝土出现裂缝。要避免此类裂缝,应切实掌握地质情况,深入进行地质勘察,以及严密监控基础变化,采取相应措施防止基础变形。
(四)施工不当引起裂缝 在结构混凝土浇筑及预制构件制作、吊装、运输的过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,容易出现各种各样的裂缝,如: 已绑扎的上层钢筋受到踩踏,使钢筋保护层过厚,导致构件有效高度减小,形成方向与受力钢筋垂直的裂缝;施工时拆模过早,导致混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝;现浇混凝土模板支架刚度不足,浇筑混凝土后支架发生不均匀沉降,导致混凝土出现裂缝;混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不当,致使新旧混凝土施工缝处出现裂缝;对装配式结构,悬臂过长,运输中受到剧烈碰撞,吊装点位置不当等,均有可能使混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实,不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,成为裂缝的起源;混凝土搅拌、运输时间过长,引起坍落度过低,致使出现收缩裂缝;混凝土养护环境达不到要求,致使表面出现不规则的收缩裂缝。
(五)荷载过大引起裂缝
混凝土结构在设计时均有其特定的承受荷载限制,如果结构承受过大负荷,超出其允许范围,则极易产生裂缝,这种裂缝往往是混凝土结构破坏的开始,如果没有引起足够重视,甚至可能带来灾难性的后果。 在设计阶段,结构设计时荷载漏算,计算模型不够合理,受力假设与实际情况不符,配筋计算有误,设计断面过小等等都有可能使结构混凝土产生裂缝。
在施工阶段,过多地堆放施工机具材料,对预制结构不考虑其结构受力特点随意翻转起吊,不按设计图纸进行施工,擅自更改结构施工顺序等等,也很有可能使结构混凝土产生裂缝。 在使用阶段,承受的荷载超出设计范围,受到剧烈碰撞,发生大风、地震等,都极有可能使结构混凝土产生裂缝。二. 裂缝的控制措施
设计方面
① 在建筑设计中对于处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,应采取的有力措施防止裂缝发生,对于结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时亦应采取措施防止裂缝。
② 设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
③ 积极采用补偿收缩混凝土技术在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好。
④ 重视对构造钢筋的认识在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。 材料选择和混凝土配合比设计方而
① 根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。
② 选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。
③ 积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
④ 正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
现场操作方面
① 浇捣工作 浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
② 混凝土养护 在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。
③ 混凝土的降温和保温工作 对于大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
④ 避免在雨中或大风中浇灌混凝土
⑤ 对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。
总结总之,混凝土结构从建成到使用,应严格按照国家有关规范和技术标准进行设计、施工与监理,在实践中多观察,多比较,出现问题后多分析,多总结,综合运用多种预防处理措施,就可以避免混凝土结构出现裂缝,确保结构安全使用。
参考文献:
[1] GB50204—2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S];
[2] 黄海,浅谈混凝土裂缝成因及控制[J],建厂科技交流,2005,32(4):37-38;
Abstract: In modern engineering construction, the concrete occupies a very important position. But in today, the concrete crack is common, almost everywhere. This paper mainly analyzes the causes of concrete cracks, the distribution, trend and preventive measures.
Keywords: concrete; crack; reason; control
中图分类号：TQ178文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
随着社会的发展和城市建设步伐的加快,混凝土在城市建筑施工中的应用越来越广泛。但是,由于混凝土是一种脆性材料,早期强度低,施工过程中极易出现裂缝缺陷,影响建筑结构的整体性和耐久性,特别是住宅工程楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉纠纷以及索赔等。如何更好地预防混凝土裂缝的产生,保证施工工程的质量,是工程界普遍关注的问题。
一. 钢筋混凝土梁裂缝产生原因
探究裂缝产生的原因,有针对性的采取措施,其实很多裂缝是可以克服和控制的。事实上,混凝土裂缝产生的原因非常复杂而繁多,有时甚至有多种因素共同影响。对混凝土裂缝的产生因素,大体可有以下几种:
(一)收缩引起裂缝 在工程实际中,混凝土因收缩引起裂缝是最常见的。这类收缩可分为两个阶段。在混凝土浇筑后,水泥水化反应剧烈,分子链逐漸形成,水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,这是第一个阶段。在混凝土结硬以后,因其表层水分损失快,内部水分损失慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生裂缝,这是第二个阶段。
混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝,裂缝宽度一般较小,且纵横交错,呈龟裂状。虽然这种裂缝一般较细较浅,但对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。要控制此类裂缝,施工时应做到严格控制水灰比,确保振捣密实等,尤其要注意加强养护条件,以及正确掺入外加剂。
混凝土的早期养护,主要目的在于:一方面使混凝土免受不利温度与湿度变形的侵袭,防止有害收缩;另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要求。
例如使用减水防裂剂,可起到以下作用:改善水泥浆稠度,减少混凝土泌水,减小收缩变形;增强水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能;提高混凝土抗拉强度和抗裂性能;改善混凝土和易性,表面易抹平,减少水分蒸发。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,应在工程实践中多进行试验对比研究,以确定合理的外加剂类型及掺量。
(二)冻胀引起裂缝 当气温低于0℃时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变为冰,体积膨胀,混凝土产生膨胀应力,导致裂缝出现,并使混凝土强度降低。 冬季施工时,采用电加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和时掺入防冻剂等,都可有效防止冻胀裂缝的出现。
(三)基础变形引起裂缝 由于基础的变形,使结构中产生附加应力,当超出混凝土结构的抗拉强度时,便可导致混凝土出现裂缝。要避免此类裂缝,应切实掌握地质情况,深入进行地质勘察,以及严密监控基础变化,采取相应措施防止基础变形。
(四)施工不当引起裂缝 在结构混凝土浇筑及预制构件制作、吊装、运输的过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,容易出现各种各样的裂缝,如: 已绑扎的上层钢筋受到踩踏,使钢筋保护层过厚,导致构件有效高度减小,形成方向与受力钢筋垂直的裂缝;施工时拆模过早,导致混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝;现浇混凝土模板支架刚度不足,浇筑混凝土后支架发生不均匀沉降,导致混凝土出现裂缝;混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不当,致使新旧混凝土施工缝处出现裂缝;对装配式结构,悬臂过长,运输中受到剧烈碰撞,吊装点位置不当等,均有可能使混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实,不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,成为裂缝的起源;混凝土搅拌、运输时间过长,引起坍落度过低,致使出现收缩裂缝;混凝土养护环境达不到要求,致使表面出现不规则的收缩裂缝。
(五)荷载过大引起裂缝
混凝土结构在设计时均有其特定的承受荷载限制,如果结构承受过大负荷,超出其允许范围,则极易产生裂缝,这种裂缝往往是混凝土结构破坏的开始,如果没有引起足够重视,甚至可能带来灾难性的后果。 在设计阶段,结构设计时荷载漏算,计算模型不够合理,受力假设与实际情况不符,配筋计算有误,设计断面过小等等都有可能使结构混凝土产生裂缝。
在施工阶段,过多地堆放施工机具材料,对预制结构不考虑其结构受力特点随意翻转起吊,不按设计图纸进行施工,擅自更改结构施工顺序等等,也很有可能使结构混凝土产生裂缝。 在使用阶段,承受的荷载超出设计范围,受到剧烈碰撞,发生大风、地震等,都极有可能使结构混凝土产生裂缝。二. 裂缝的控制措施
设计方面
① 在建筑设计中对于处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,应采取的有力措施防止裂缝发生,对于结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时亦应采取措施防止裂缝。
② 设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
③ 积极采用补偿收缩混凝土技术在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好。
④ 重视对构造钢筋的认识在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。 材料选择和混凝土配合比设计方而
① 根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。
② 选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。
③ 积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
④ 正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
现场操作方面
① 浇捣工作 浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
② 混凝土养护 在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护。
③ 混凝土的降温和保温工作 对于大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
④ 避免在雨中或大风中浇灌混凝土
⑤ 对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。
总结总之,混凝土结构从建成到使用,应严格按照国家有关规范和技术标准进行设计、施工与监理,在实践中多观察,多比较,出现问题后多分析,多总结,综合运用多种预防处理措施,就可以避免混凝土结构出现裂缝,确保结构安全使用。
参考文献:
[1] GB50204—2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S];
[2] 黄海,浅谈混凝土裂缝成因及控制[J],建厂科技交流,2005,32(4):37-38;