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摘 要:在建筑物施工、使用过程中,混凝土出现裂缝是一个普遍的问题。这不仅对构筑物外观产生较大影响,同时对构筑物的使用功能和耐久性产生影响,严重时对构筑物的安全性构成威胁,甚至于完全丧失其使用功能。因此,如何克服混凝土裂缝是一件非常重要的事,本文将对混凝土裂缝的成因进行分析,并提出防治措施。
关键词:混凝土;裂缝;成因;防治措施
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝宽度一般在0.05mm以下,这种砼本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度一般在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
1.设计因素
(1)设计结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,所产生的构件裂缝;
(2)设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝偏心、应力过大等;
(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝;
(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形;
(5)设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利;
(6)各种结构缝设置不当等因素容易导致砼开裂;
2.材料因素
(1)粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大;集料颗粒级配不良容易增大混凝土收缩,使混凝土产生裂缝;
(2)骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土用灰量、用水量增多,收缩量增大;
(3)混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩;
(4)水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大;
(5)水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
3.施工因素
(1) 混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接成因;
(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因;
(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝;
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝;
(5)避免在极端天气条件下施工,可以减少砼结构的开裂情况。
4.外界因素
(1)地基变形
在钢筋砼结构中,造成开裂主要原因是地基的不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
(2)温度变形
砼具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/0C°。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过砼的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(3)湿度变形
砼在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般称之为干缩。收缩裂缝较普遍,通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2~0.4‰,其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决砼的早期干缩问题。
(4)结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。如:拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。
三、混凝土裂缝的防治措施
根据混凝土裂缝的成因,采取适当措施进行防治要比事后补救有效的多。
1.设计方面
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等原因而不得已时, 应充分考虑采用加强措施。在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
2.材料选择和混凝土配合比设计方面
(1)材料选择
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。选用级配优良的砂、石原材料, 含泥量应符合规范要求。
(2)配合比设计
选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。积极采用掺合料和混凝土外加剂。
3.混凝土施工方面
好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。同时加强模板施工的过程管理。模板及其支架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性, 在振捣过程中派专人进行看模, 防止松扣下沉现象发生;试块强度达到设计允许值时方能拆模。钢筋绑扎施工加强对负弯矩筋的管理。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。
4.混凝土养护方面
养护的目的是使混凝土正常硬化, 强度增长, 不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温, 缩小降温过程中的温差, 以便减小温度应力, 阻止裂缝的产生。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施,以防止寒潮袭击。养护期应以砼强度增长最快的阶段为准,即7至28天,最好能长些。
四、結语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量, 裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲劳、抗渗能力,给人们的使用带了极大的不便。因此在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取防治措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝, 使结构尽量不出现裂缝, 或尽量减少裂缝的数量和宽度, 特别是避免有害裂缝的出现, 以确保工程质量, 使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
参考文献:
[1]曾力军.浅析混凝土裂缝的原因、预防和处理[J].江西建材,2007,(03):33-35.
[2]鞠丽艳,混凝土裂缝抑制措施的研究进展[ J ],混凝土, 2002,(5)
[3]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施.今日科苑, 2008,(04):20-24.
[4]富文权.混凝土工程裂缝分析与控制[M].中国铁道出版社,2002.
[5]《混凝土结构工程施工规范》 GB50666—2011
[6]《混凝土质量控制标准》 GB50164-2011
[7]王铁梦.《工程结构裂缝控制》.中国建筑工业出版社.1999.
关键词:混凝土;裂缝;成因;防治措施
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝宽度一般在0.05mm以下,这种砼本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度一般在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
1.设计因素
(1)设计结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,所产生的构件裂缝;
(2)设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝偏心、应力过大等;
(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝;
(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形;
(5)设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利;
(6)各种结构缝设置不当等因素容易导致砼开裂;
2.材料因素
(1)粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大;集料颗粒级配不良容易增大混凝土收缩,使混凝土产生裂缝;
(2)骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土用灰量、用水量增多,收缩量增大;
(3)混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩;
(4)水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大;
(5)水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
3.施工因素
(1) 混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接成因;
(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因;
(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝;
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝;
(5)避免在极端天气条件下施工,可以减少砼结构的开裂情况。
4.外界因素
(1)地基变形
在钢筋砼结构中,造成开裂主要原因是地基的不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
(2)温度变形
砼具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/0C°。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过砼的抗拉强度时,就会产生裂缝。
(3)湿度变形
砼在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般称之为干缩。收缩裂缝较普遍,通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2~0.4‰,其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决砼的早期干缩问题。
(4)结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。如:拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。
三、混凝土裂缝的防治措施
根据混凝土裂缝的成因,采取适当措施进行防治要比事后补救有效的多。
1.设计方面
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等原因而不得已时, 应充分考虑采用加强措施。在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
2.材料选择和混凝土配合比设计方面
(1)材料选择
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。选用级配优良的砂、石原材料, 含泥量应符合规范要求。
(2)配合比设计
选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。积极采用掺合料和混凝土外加剂。
3.混凝土施工方面
好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。同时加强模板施工的过程管理。模板及其支架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性, 在振捣过程中派专人进行看模, 防止松扣下沉现象发生;试块强度达到设计允许值时方能拆模。钢筋绑扎施工加强对负弯矩筋的管理。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。
4.混凝土养护方面
养护的目的是使混凝土正常硬化, 强度增长, 不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温, 缩小降温过程中的温差, 以便减小温度应力, 阻止裂缝的产生。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施,以防止寒潮袭击。养护期应以砼强度增长最快的阶段为准,即7至28天,最好能长些。
四、結语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量, 裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲劳、抗渗能力,给人们的使用带了极大的不便。因此在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取防治措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝, 使结构尽量不出现裂缝, 或尽量减少裂缝的数量和宽度, 特别是避免有害裂缝的出现, 以确保工程质量, 使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
参考文献:
[1]曾力军.浅析混凝土裂缝的原因、预防和处理[J].江西建材,2007,(03):33-35.
[2]鞠丽艳,混凝土裂缝抑制措施的研究进展[ J ],混凝土, 2002,(5)
[3]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施.今日科苑, 2008,(04):20-24.
[4]富文权.混凝土工程裂缝分析与控制[M].中国铁道出版社,2002.
[5]《混凝土结构工程施工规范》 GB50666—2011
[6]《混凝土质量控制标准》 GB50164-2011
[7]王铁梦.《工程结构裂缝控制》.中国建筑工业出版社.1999.