混凝土裂缝成因分析与控制论文_吕平

混凝土裂缝成因分析与控制论文_吕平

吕平

大冶有色金属集团控股有限公司技术工程部 湖北 黄石 435000

【摘 要】混凝土的裂缝是目前工业与民用建筑、桥梁、隧道、水利等工程中较难克服的质量通病之一。混凝土结构、构件出现裂缝,轻者影响建筑外观,使人观瞻难以接受,造成恐惧心理压力,重者影响构件刚度和结构整体性。当裂缝宽度超出一定限度,会造成钢筋锈蚀,保护层脱落,降低混凝土强度,严重工程耐久性,缩短工程使用寿命。根据现场工程实践,查阅相关资料并经过长时间观察、总结,现就混凝土裂缝的成因与分析进行简单探讨。

【关键词】混凝土;裂缝;分析;控制

一、混凝土裂缝的分类

从外观可分成微观裂缝和宏观裂缝两大类。

砼本身固有微观裂缝,这种裂缝是指肉眼看不到的,一种不连贯的裂缝,宽度一般在0.05mm以下,但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。用实体显微镜观察、X射线或超声波探测仪等物理检验手段都可鉴定出这种裂缝。另外一种最直接的方法就是用渗水观察,一定压力的水可以从砼内部的裂缝中渗透出来。这种裂缝,在荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。

宏观裂缝宽度在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、裂缝的成因

混凝土产生裂缝有多种原因,主要是设计原因、混凝土配合比设计原因、施工及现场养护原因、使用原因(外界因素)等。

(一)设计原因

1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

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(如墙板、楼板)。

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。

(二)混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。

2.配合比中水灰比(水胶比)过大。

3.单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。

4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。

5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

(三)施工及现场养护原因

1.现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。

2.高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。

3.对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。

4.大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。

5.现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。

6.现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。

7.现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。

(四)使用原因(外界因素)

1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。

2.使用荷载超负。

3.野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。

4.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。

5.意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

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三、裂缝的控制措施

根据砼裂缝成因,采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取

以防为主的方法,归纳起来,可以从以下几个方面着手:

⑴设计

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。

⑵施工方案

良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。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。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。

⑶施工质量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝,则在使用阶段开裂的可能性就很小了。因此,施工阶段是裂缝预防的主要阶段,在施工阶段要注意以下几个问题:首先砼要有合适的配合比,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。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。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害,振捣不足也不能保证砼应有的密实度,要恰到好处。

⑷养护

养护的目的是使砼正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。技术关键是设法使砼温度级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,阻力裂缝的产生。

常规养护方法是喷水,对一般砼结构,减小表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积砼由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于用常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,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、管理方面

应当确定科学的控制裂缝标准,合理的选择施工进度,避免在混凝土施工中过分抢修工期,监督混凝土施工中制定的各项技术措施,必须严格执行。不应当预先指定设计及施工方法,设计图纸上不应指定施工单位采用尚不成熟的外加剂。施工过程中及验收后发现有少量的裂缝,应当采取化学灌浆方法和封闭方法加以处理,轻微的收缩裂缝不应作为“事故”处理,不应降低工程质量标准,采取适当措施以确保结构物的正常耐久使用,完全满足设计要求。除非承载力严重不足,不要轻易打掉重建,耗费巨资补强加固。注意到同一设计单位设计,同一材料供应单位,同一施工单位施工,在相同环境中,裂缝程度却完全不同,这是常遇到的现象,其要害是“非均质性”,裂缝控制的作用效应及抗力都是高度离散性和随机性的问题。

五、结语

混凝土裂缝的控制与防治是一个综合性的问题,对混凝土裂缝的看法应报以客观的态度,避免走两个极端:既不能对于工程中出现的裂缝视而不见,不采取积极的措施加以修补和控制,也不能盲目地扩大裂缝的可怕性。工程中一旦发现裂缝存在,首先必须冷静地加以分析找出裂缝形成的主要原因以及对建物的危害程度,也就个定性的问题,然后采用义积极的措施加以处理。从某种意上说,裂缝的提早出现也有其‘可爱’的一面,它能够使我们及早地发现工程内在的一些质量问题,以便及时地采取措施加以控制,使之不进一步对建筑物产生更为严重危害。目前,关于混凝土裂缝问题已成为许多施工企业内在的质量通病,这与目前的材料、工期、工程造价、施工水平等也都存在着一定的关联性,因为裂缝的产生有着众多的影响因素,相互推诿不是解决问题的办法,混凝土裂缝的防治与控制工作具有针对性和渐进性,要从问题产生的根源做起,有针对性地采取措施,才能有效地加以控制,逐步降低其发病率。随着混凝土配制技术和施工技术的不断发展,对于混凝土裂缝的防治也将赋予新的内容,混凝土的耐久性问题必将引起进一步的重视。

论文作者:吕平

论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期

论文发表时间:2016/8/30

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