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Abstract: In order to further strengthen the understanding of concrete bridge crack, try to avoid the harmful cracks in engineering, this paper analyzes the classification of concrete cracks, the harm and the basic principles, and the processing method of the common concrete cracks are discussed.
Key words: concrete crack; hazards; processing method
中圖分類號:TU71
前言
混凝土由于其施工變量,價格便宜,承載力大被廣泛應用在建筑工程中。而混凝土裂縫是混凝土工程主要的病害之一,混凝土裂縫不僅影響混凝土的外觀,更重要的是會降低混凝土的強度和耐久性,從而影響到結(jié)構(gòu)的承載力和使用安全,很多混凝土破壞都是從裂縫開始的。因此,對混凝土裂縫的成因及防治措施進行研究具有明顯的現(xiàn)實意義。
1、混凝土裂縫的分類及危害
1.1混凝土裂縫分類 混凝土常見的早期裂縫主要可分為兩類:一是干縮裂縫,置于飽和空氣中的混凝土因水份散失而引起體積縮小而變形,混凝土表面產(chǎn)生干縮,而其內(nèi)部混凝土干縮起約束作用,使混凝土表面產(chǎn)生拉應力,當這種拉應力大于混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生干縮裂縫,干縮裂縫一般在混凝土澆筑后1~3d出現(xiàn);二是溫度裂縫,混凝土澆筑期環(huán)境溫度驟降,表層混凝土急劇收縮,而內(nèi)部混凝土仍處于高溫狀態(tài),限制表面混凝土收縮,當收縮產(chǎn)生的拉應力大于混凝土極限拉應力后就會發(fā)生溫度裂縫,溫度裂縫在澆筑后5~20d出現(xiàn)。
1.2混凝土裂縫的危害
1)混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)的嚴重病害。貫穿裂縫和深層裂縫會破壞結(jié)構(gòu)的整體性,改變混凝土的受力條件,從而有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能,嚴重影響建筑物的質(zhì)量和運行安全性?;炷猎缙诒砻媪芽p在以后氣溫驟降形成的溫度應力和外力作用下,表現(xiàn)裂縫可發(fā)展成具有破壞性的貫穿裂縫和深層裂縫。
2)裂縫的產(chǎn)生會使鋼筋表面生銹時,其體積要膨脹,在膨脹壓力作用下混凝土保護層會因擠壓而剝落,如果沒有了保護層,鋼筋更容易銹蝕,這對耐久性是很不利的。 3)裂縫過多或過寬, 常給人以不安全感和危險感,造成不良的視覺沖擊力, 影響了人們的感觀舒適度,影響建筑物的美觀形象, 破壞了建筑物、構(gòu)筑物的美感效果。在不僅追求混凝土內(nèi)在質(zhì)量好, 而且外觀質(zhì)量也倍受關注的今天, 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成了影響建筑物美觀的疑難雜癥。
2、處理裂縫的基本原則
2.1處理問題前,應該認真細致的了解形成裂縫的原因和性質(zhì),針對不同的成因提出不同的解決方法。要找到問題的源頭,處理只是一種手段而不是目的,處理裂縫的最好方法就是盡量控制不出或者少出現(xiàn)裂縫。
2.2要擺正出態(tài)度,以解決問題的根本為出發(fā)點,不能單純追求掩飾問題,要從根本上解決問題。
2.3治理裂縫以科學原理為依據(jù),各種處理方法都必須依據(jù)規(guī)范和設計要求而來,不能違背規(guī)范和設計要求。堅決避免不必要的第二次傷害,要對各種處理方案進行針對性的對比和優(yōu)化。
2.4在保證質(zhì)量的情況下,盡量簡化施工的步驟,簡單的方法是最經(jīng)濟適用的。
3、常見的混凝土裂縫的處理方法
裂縫的存在不但會影響工程美觀,更重要的是會影響到施工工程的質(zhì)量。而且由于裂縫的存在會加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞以及抗?jié)B能力,由此還可能會導致混凝土無法對鋼筋起到有效的保護的作用,從而引起鋼筋的銹蝕膨脹,進一步破壞工程的結(jié)構(gòu)。因此必須及時和盡可能完善的處理好裂縫。根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況,我們應該區(qū)別對待,運用不同的處理方法解決各種各樣的難題,以保證建筑物的安全使用。
以下是總結(jié)的幾種在施工中經(jīng)常運用的混凝土裂縫處理方法:
3.1低壓注漿法修補裂縫
低壓注漿法適用于寬度為0.2mm~0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。當裂縫數(shù)量較多時,先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布,再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫,使裂縫封閉,大約10分鐘后,揭去膠布條,露出小縫,粘貼注漿嘴用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口,必須反復用漿補上,以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行,若氣溫高的話,半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液,插入注漿嘴,用手推動補縫器活塞,使?jié){液通過注漿嘴壓入裂縫,當相鄰的嘴中流出漿液時,就可拔出補縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿,在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。
3.2開槽法修補裂縫
開槽法修補法是裂縫封堵中經(jīng)常使用的一種方法,該法適合于修補寬度大于 0.5mm裂縫。通常采用采用環(huán)氧樹脂:10,聚硫橡膠:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后,將環(huán)氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中,再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度(約0.4斤丙酮就可以了)。及時將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的砼鑿槽內(nèi)進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入砼縫內(nèi),一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后兩小時以內(nèi)及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿進行覆蓋,待完全初凝后,開始用水養(yǎng)護。需要注意的是,鑿槽完畢以后一定要用潔凈的水沖洗干凈,然后等到充分干燥后才進行下一步工作,這樣的話能起到加強后期混凝土與前期混凝土的有效粘結(jié)的作用。開槽法修補法的適用面很廣泛,基本上非受力裂縫都適用,而且處理的效果也是相對較好。
3.3表面修補法
表面修補法是一種最為常用也是最方便快捷的修補法。它主要適用于受力穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面淺層細微裂縫的處理。通常的處理措施只是在裂縫的表面涂抹水泥漿或是環(huán)氧膠泥,或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料。有的時候在防護裂縫的同時為了防止混凝土受各種作用的影響而使得裂縫繼續(xù)發(fā)展,則可以通過在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施來改善。表面修補法在實際中運用和廣泛,但是這種方法也有著很大的缺陷。一就是這種方法可能會掩飾掉一些原因不明的裂縫對延伸的裂縫無法追蹤其變化;二就是這種處理方法無法深入到裂縫的內(nèi)部,可能會留下隱患。所以在運用這種看似簡單方法的時候也要經(jīng)過科學的論證。
3.4結(jié)構(gòu)加固法
當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能時,就要考慮從力學的角度采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面積,在構(gòu)件的角部處包型鋼,采用預應力法加固,粘貼鋼板加固,增設支點加固以及噴射混凝土補強加固等。結(jié)構(gòu)加固法牽涉到對結(jié)構(gòu)的形態(tài)和受力方式的改變,因此在運用時應該先跟設計及監(jiān)理進行溝通,找出原因,通過受力計算后提出解決方案,在經(jīng)過綜合論證認為可行后才付諸實施。
3.5混凝土置換法
關鍵詞:混凝土;裂縫;產(chǎn)生;處理;
中圖分類號:TV543+.6 文獻標識碼:A 文章編號:
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有很多種,要根據(jù)不同的產(chǎn)生原因,來分析處理的方法。常見的裂縫有以下幾種:
荷載裂縫
荷載裂縫是最常見的裂縫,均出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)拉應力最大位置附近,例如梁的跨中下部和支座附近。
沉降裂縫:
地基的不均勻沉降,在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的附加內(nèi)里,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
溫度裂縫
混凝土和絕大多數(shù)材料一樣,具有熱脹冷縮的性質(zhì)。環(huán)境溫度的顯著變化可引起混凝土的收縮和延長,使混凝土產(chǎn)生裂縫。
收縮裂縫、干縮裂縫
收縮裂縫包括凝縮裂縫、冷縮裂縫。凝縮裂縫是混凝土在硬結(jié)中因為體積的收縮而引起的裂縫;冷縮裂縫是因為構(gòu)件的周圍溫度降低而收縮、且在構(gòu)件的兩端受到較大的約束力而引起的,因此它一般出現(xiàn)在低溫時期。干縮裂縫是因為混凝土內(nèi)多余水分的蒸發(fā)導致混凝土體積縮小所致。
施工裂縫
由于施工工藝不當,混凝土在施工過程中會產(chǎn)生干裂。例如:混凝土在澆筑時,模板比較干燥,施工中,模板吸收水份后膨脹,對混凝土產(chǎn)生拉應力,導致混凝土開裂。同時,混凝土構(gòu)件在吊裝、運轉(zhuǎn)過程中,因人為操作不當,也容易使構(gòu)件開裂產(chǎn)生裂縫。
因為混凝土抗拉應力弱的物力特性,一級影響混凝土裂縫產(chǎn)生與否的因素很多,因此對于一般的民用核工業(yè)建筑而言是允許其帶縫工作的。之所以要對裂縫進行處理,是基于以下兩方面的因素:一是外觀要求,二是耐久性能的要求。
從外觀要求考慮,裂縫總會給人不安全的感覺,同時也將影響對結(jié)構(gòu)的評價;從耐久性能考慮,裂縫處容易進水,裂縫處的鋼筋受到外界潮濕環(huán)境的影響極易銹蝕,從而影響結(jié)構(gòu)的耐久性能。銹蝕嚴重的,甚至會危害結(jié)構(gòu)的安全。因此必須對混凝土自身的裂縫,特別是較寬的裂縫加以處理,使其能夠更好的滿足結(jié)構(gòu)性能的要求。混凝土裂縫的處理,因該根據(jù)裂縫產(chǎn)生的不同因素,采取不同的預防和治理措施。
荷載裂縫
荷載裂縫的產(chǎn)生主要是和結(jié)構(gòu)的拉應力有關,在相同的條件下,受拉較大的構(gòu)件容易產(chǎn)生裂縫。同時混凝土和鋼筋的接觸面積越大,裂縫產(chǎn)生的幾率越小。因此,混凝土結(jié)構(gòu)的設計要盡可能準確的預見機構(gòu)的受力情況;構(gòu)件的配筋在滿足桂芬和結(jié)構(gòu)性能安全的前提下,要盡可能的選取小直徑的鋼筋,以使鋼筋和混凝土的結(jié)構(gòu)面積增加,減少裂縫的產(chǎn)生。
沉降裂縫
建筑物的沉降在施工中是無法避免的,為了減少沉降裂縫的產(chǎn)生,要求地質(zhì)勘查部門在地質(zhì)的款擦過程中,增加勘探點的選取,使勘查準確無誤。同時設計部門要根據(jù)地質(zhì)部門的勘探情況產(chǎn)區(qū)相應的措施,減少沉降。施工企業(yè)在施工過程中,嚴格按照和規(guī)范的要切進行施工。
溫度裂縫
混凝土澆筑后,應該采取有效地降溫(或保持表面溫度)的措施,使混凝土在內(nèi)外溫差保持允許的范圍內(nèi):對于大體積的混凝土,主要是降低內(nèi)部溫度,可以采取埋管道通水降低混凝土的室外溫差;同時,加強混凝土表面的養(yǎng)護。也可以設置分隔線(6~12米一道),來避免溫度裂縫的產(chǎn)生。
收縮裂縫、干縮裂縫、施工裂縫
收縮裂縫、干縮裂縫通常數(shù)量較多,但其深度和寬度都較小,危害不大。施工裂縫,可以加強對施工中人為因素的控制來加以避免。對于已經(jīng)產(chǎn)生的、危害較大的裂縫,說裂縫已經(jīng)損害建筑物的使用功能和結(jié)構(gòu)安全,寬度超過規(guī)范的極大值,沿鋼筋的縱向裂縫以及嚴重降低結(jié)構(gòu)剛度、影響建筑物的整體性能和嚴重危害建筑美觀的裂縫,應采取相應的措施進行修補。
裂縫的修補有多種法防,實現(xiàn)中多采取化學灌漿法?;瘜W灌漿法就是將化學材料配制成具有高粘結(jié)強度的漿液,通過儀器將其灌注到混凝土裂縫內(nèi),利用其高粘結(jié)性能,使其和混凝土粘結(jié)在儀器,恢復混凝土的整體性,提高建筑物的耐久性能,談不縫隙,防止鋼筋銹蝕,提高結(jié)構(gòu)的安全性能。
用于結(jié)構(gòu)修補的化學漿液主要有兩種:一類是以環(huán)氧樹脂為主的環(huán)氧樹脂漿液;另一類是以甲基丙烯酸甲脂為主的甲凝液。因環(huán)氧樹脂凝液施工方便,收縮小、穩(wěn)定性能好,使用年度較大,一般來修補官渡大于0.1mm的裂縫;甲凝液的可灌性強,擴散能力強,粘度較低,多用于細微的裂縫。
采用化學灌漿法修補混凝土裂縫,第一步要把裂縫進行清理,用鋼絲刷將表面的浮塵清理干凈;然后在裂縫處埋設灌漿嘴(一般縫寬1mm以下時,灌漿嘴間距在350~500mm;縫寬1mm以上時,灌漿嘴間距在500~1000mm);灌漿嘴設好以后,就要把裂縫封?。毫芽p封好以后,將配制好的漿液灌入灌漿工具,灌漿封縫。
關鍵詞:混凝土 裂縫原因 處理措施
混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有極其重要的地位。而混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象較為普遍,盡管我們在施工中采取各種措施,小心謹慎,但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因,我們對混凝土溫度應力的變化注意不夠是其中之一。在大體積混凝土中,溫度變化對結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)具有顯著的影響溫度應力及溫度控制非常重要。溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫,因此本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施進行一些探討。
一、裂縫的原因
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應),模板變形,基礎不均勻沉降等。
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導致裂縫?;炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10到1/20左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×10-4MM,長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×10 -4 MM.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設計和施工極為重要。
二、溫度應力的分析
1. 根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:
(1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應力。
(2)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝的彈性模量變化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。
2. 根據(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類:
(1)自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。
(2)約束應力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力。
這兩種溫度應力往往和混凝土的干縮所引起的應力共同作用。
三、溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
1. 控制溫度的措施如下:
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5)規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;
(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;
2. 改善約束條件的措施是:
(1)合理地分縫分塊;
(2)避免基礎過大起伏;
(3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
3. 混凝土的早期養(yǎng)護
實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成的,寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
(1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。
(2)防止混凝土超冷,應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
關鍵詞:混凝土;裂縫成因;控制處理
一、水工混凝土裂縫的分類
水工混凝土裂縫是水利工程一種常見現(xiàn)象,其原因復雜多變,從裂縫外觀可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。
微觀裂縫是指肉眼看不到的、混凝土內(nèi)部固有的一種裂縫,它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下,但是要比肉眼可見的宏觀裂縫多得多。這種水工混凝土本身固有的微觀裂縫,在荷載不超過規(guī)定的條件下,一般無害。
宏觀裂縫寬度在0.05mm以上,寬度小于0.2-0.3mm的裂縫是無害的,但必須是裂縫不再擴展,為最終寬度。
1、宏觀裂縫可分為以下幾種:
1.1收縮裂縫:在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起水工混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀,很少交叉。常發(fā)生在變截面處,往往與受力鋼筋平行。水工混凝土收縮裂縫危害較大,尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物,影響更大。
1.2超載裂縫:當混凝土構(gòu)件超荷載使用時,造成變形、失穩(wěn)或因疲勞等原因產(chǎn)生的裂縫。另外,溫度應力影響也是原因之一。
1.3沉降裂縫:因地基差異沉降或構(gòu)件接合不良、剪應力超過設計強度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫,多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎與墻體。這種裂縫一般與地面垂直,或成30°-40°角方向發(fā)展,寬度因荷載大小而異,與成降值成比例。沉降裂縫危害極大,難處理。因此必須在設計上采取有效措施,施工、使用中也要加強觀測、監(jiān)視。
1.4龜裂裂縫:施工階段因配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)的操作不當均能產(chǎn)生,其中以養(yǎng)護環(huán)節(jié)為關鍵。裂縫成龜殼狀或散射狀,無規(guī)律。
1.5疏松裂縫:混凝土澆筑時因下料不均,致使材料離析,或因漏振、過振而產(chǎn)生的疏松狀態(tài)裂縫。如果它延續(xù)到混凝土表面,容易發(fā)現(xiàn),如果只產(chǎn)生在混凝土內(nèi)部,則不能直接表現(xiàn)出來。這種疏松帶長度不等,視下料或振搗情況而異。
二、裂縫的成因
混凝土裂縫成因很多,主要歸納為以下幾點:
1、地基不穩(wěn)定引起的裂縫。地基的凍脹、沉陷等使水工混凝土產(chǎn)生裂縫。
2、構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫。構(gòu)件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫,構(gòu)件在較大剪力作用下產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。大多產(chǎn)生于大梁、樓板等建筑物。
3、水泥凝結(jié)或膨脹不正常引起的裂縫。如水泥安定性不穩(wěn)定,水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后出現(xiàn)體積膨脹,產(chǎn)生裂縫。也就是人們常說的材料的伸縮裂縫。
4、水灰比、塌落度過大,或使用過量粉砂引起的裂縫。混凝土強度值對水灰比的變化十分敏感,基本上是水和水泥計量變動對強度影響的疊加。因此,水、水泥、外摻混和材料、外加劑溶液的計量偏差,將直接影響混凝土的強度。
5、化學反應引起混凝土開裂。例如,混凝土在施工過程中材料里有堿性物質(zhì)引起混凝土體積膨脹而產(chǎn)生裂縫;氯離子的侵蝕引起鋼筋銹蝕,也會造成混凝土開裂。如高層建筑物的立柱、排架等。
6、混凝土施工過分振搗,模板、墊層過于干燥引起的裂縫。混凝土澆筑振搗后,粗骨料沉落,擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之時灑水不夠,過于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫。
7、溫度變化引起的裂縫。混凝土引起收縮的原因很多,硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一種新的水泥結(jié)晶體,這種結(jié)晶體化合物較原材料體積小,因而引起混凝土體積的收縮,即凝縮。后期主要是混凝土內(nèi)自由水蒸發(fā)而引起的干縮。而且,如果混凝土處在一個溫差變化較大的環(huán)境下,將會使其收縮更為加劇。
8、養(yǎng)護條件引起的裂縫。養(yǎng)護是使混凝土正常硬化的重要環(huán)節(jié)。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但只適用于試塊或是工廠的預制件生產(chǎn), 現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?,F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護越接近標準條件,混凝土開裂可能性就越小。
三、混凝土裂縫控制措施
根據(jù)混凝土裂縫成因,采取適當?shù)目刂拼胧?,采取以防為主的方法,歸納起來有以下幾點:
1、從設計方面控制裂縫。水工混凝土的強度等級宜在C20-C35范圍內(nèi)選用。由于水工大體積混凝土設計強度過高,水泥用量過大,必然造成混凝土水化熱過高,混凝土內(nèi)外溫差超過30℃,溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度,產(chǎn)生開裂。因此,對大體積混凝土底板應在滿足設計強度要求下,采用C20-C35的混凝土,避免設計上“強度越強越好越安全”錯誤設計理念。同時設計時應避免在結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變)處應力集中現(xiàn)象,考慮在轉(zhuǎn)角和孔洞處增設構(gòu)造鋼筋。
2、從材料方面控制裂縫。在材料方面控制混凝土裂縫主要措施是從混凝土減熱和散熱兩方面處理。一是采用減水劑等外加劑降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低,也可降低保溫養(yǎng)護的費用,這是水工大體積混凝土配合比選擇的特殊性。二是優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥等低熱水泥配制水工大體積混凝土,減少混凝土收縮引起的拉引力。三是改善骨料級配,采用中、粗砂和5-40mm顆粒級配的石子,并且控制其含泥量小于1.5%。四是采用冰水或地下水拌和混凝土,以降低混凝土溫度,防止裂縫產(chǎn)生。
3、從施工方面控制裂縫?;炷翝仓r采用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑,施工時不得留施工縫,并應嚴格控制混凝土的攤鋪厚度,且澆筑間隔時間應盡量縮短,須在前層混凝土初凝之前,將其次層混凝土澆筑完畢。
合理安排施工工序?;炷涟柚茣r可對骨料采取預冷,同時滿足混凝土連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度,縮短混凝土運輸時間,并在澆筑前用水沖洗模板降溫。在混凝土澆筑過程中,應及時清除混凝土表面的泌水,否則,將會降低結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。
4、養(yǎng)護方面。養(yǎng)護的目的是使水泥混凝土正常硬化,強度增長,不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使水泥混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫,縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力,阻止裂縫的產(chǎn)生。
常規(guī)養(yǎng)護方法是噴水,對一般水泥混凝土結(jié)構(gòu),減小表面收縮,防止龜裂是可行的。大體積水泥混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致,強度增長不同,常常是在強度增長慢的表面開裂,其養(yǎng)護就不能只滿足于用常規(guī)方法。具體說,盡量晚拆模,拆模后要立即覆蓋或及時回填,避開外界氣候的影響,養(yǎng)護期應以水泥混凝土強度增長最快的階段為準,即7至28天,最好能長些。
四、混凝土裂縫常見的修補方法
1、壓力注漿法修補裂縫。(1)機械動力法:利用壓送設備將補縫漿液注入混凝土裂隙,達到閉塞的目的,該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好。(2)低壓注漿法:利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想。
2、開槽填補法修補裂縫。沿混凝土裂縫開鑿成槽,用聚合物水泥砂漿將其填補封閉的方法稱為開槽填補修補法。適用于結(jié)構(gòu)允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫,如墩臺混凝土的裂縫。
3、涂膜封閉法修補裂縫。在混凝土表面涂刷防水涂膜以封閉微細裂縫的修補方法稱涂膜封閉法,適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補。
在水工建筑施工過程中,對于混凝土的使用是比較重要的一種類型,這種混凝土結(jié)構(gòu)的應用確實具備著極強的應用效果,但是相對應的裂縫問題也應該引起人們的高度重視,本文就重點針對水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及其處理進行了簡要的分析和探討。
關鍵詞:
水工建筑;混凝土結(jié)構(gòu);裂縫;成因;處理措施
眾所周知,在水利水電工程項目的實施過程中,其主體結(jié)構(gòu)是比較核心的一個方面,只有保障其主體結(jié)構(gòu)具備著較為理想的穩(wěn)定性,才能夠保障水工建筑發(fā)揮出較為理想的價值,基于這種穩(wěn)定性來說,合理的應用水工混凝土結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建顯得極為有效,其應用的效果和價值是比較理想的,但是這也需要以控制好相應的裂縫問題為基本前提條件,因此,全面分析水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因,并且據(jù)此進行相應的控制是極為必要的一個方面。
1水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析
針對水工建筑施工中對于混凝土結(jié)構(gòu)的使用來說,其常見的裂縫問題影響極為惡劣,其成因主要涉及到的以下幾個方面的內(nèi)容:
(1)混凝土材料方面的影響,無論是對于任何一種類型建筑項目中使用的混凝土結(jié)構(gòu)而言,其最終的實施質(zhì)量效果都會受到自身材料的影響和干擾,并且這種混凝土材料自身的影響和干擾還是比較突出的一個方面,其影響的范圍是比較廣的,尤其是因為混凝土材料涉及到的基礎原材料是比較多的,并且這些原材料之間的配比也比較復雜,因此,更容易造成其相應的使用效果受到影響,也就會形成裂縫問題。
(2)收縮裂縫,對于水工建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的使用來說,在具體的實施過程中必然會存在著一定的收縮問題,這些收縮現(xiàn)象的產(chǎn)生也就必然會對于最終混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成造成較大的影響和干擾,這一方面的影響也是在水工建筑中比較常見的一個問題,其伴隨著混凝土施工技術的使用而存在,尤其是對于一些暴露于空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)來說,這種收縮問題更是極為明顯。
(3)受力裂縫,在水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的使用過程中,因為受力問題而造成的裂縫也是比較常見的,并且這種受力問題形成的裂縫其具體的表現(xiàn)也是多方面的,不僅僅有我們比較常見的不規(guī)則沉降裂縫,還包括著一些超載裂縫和應力裂縫,這些裂縫在現(xiàn)階段的水工建筑中都是比較常見的,對于沉降裂縫來說,主要就是指因為混凝土結(jié)構(gòu)的樁基礎不穩(wěn)定所造成的,而對于超載裂縫來說,主要就是作用于水工建筑混凝土上的作用力超出了其本身的承受能力,進而導致了裂縫問題的出現(xiàn),應力裂縫則主要就是指混凝土結(jié)構(gòu)在施工中因為應力的產(chǎn)生而使其出現(xiàn)了一定的裂縫問題。
(4)溫度裂縫,對于混凝土結(jié)構(gòu)的使用來說,其實施過程中溫度裂縫的出現(xiàn)也是比較常見的一個問題,對于這種溫度裂縫的形成來說,其在水工建筑混凝土施工中也是比較常見的,并且溫度裂縫的出現(xiàn)還是不可避免的一個成因,雖然可以在后續(xù)的養(yǎng)護中采取相應的措施進行弱化和處理,但是這種溫度裂縫的形成機制卻不能夠完全根治,其產(chǎn)生的危害性也是極為突出的一個方面。
2水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理措施
2.1加強對于混凝土材料的控制保障混凝土施工材料的質(zhì)量符合于水工建筑施工中對于混凝土結(jié)構(gòu)的基本需求是比較核心的一個方面,這種混凝土施工材料的質(zhì)量保障難度其實是比較大的,不僅僅需要相應的施工人員針對材料的選擇和配置全過程進行嚴格的控制和把關,還要求其應該具備較為全面準確的相關知識,對于如何保障整個混凝土材料的使用效果和價值具備著較為準確的認知,并且還應該針對該方面的一些具體標準和規(guī)范進行全面詳細的把握,最終也就能夠較好的提升其相應的施工效果,避免因為混凝土材料自身的問題導致裂縫問題的產(chǎn)生。
2.2優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)施工設計規(guī)劃對于水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制和處理來說,針對其具體的施工組織設計規(guī)劃進行嚴格的控制和把關是極為必要的一個方面,也是相關管理人員應該重點關注的一個核心要點所在,因為這種設計規(guī)劃工作確實在較大程度上影響著其最終的施工效果,也會在較大程度上對于裂縫的形成產(chǎn)生一定的促進作用。具體到混凝土結(jié)構(gòu)施工設計規(guī)劃的優(yōu)化中來說,其實主要就是針對相關設計人員做好的設計圖紙進行詳細全面的審核,確保其具備著較為理想的可操作性,保障按照這一設計規(guī)劃內(nèi)容進行實際操作能夠具備較為理想的實施效果;此外,在具體的設計規(guī)劃中,為了更好的避免一些裂縫問題的產(chǎn)生,還應該通過詳細的分析和思考來設置恰當?shù)氖┕たp,進而保障其能夠發(fā)揮出較好的作用和價值。
2.3規(guī)范施工操作盡可能的避免水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的產(chǎn)生,還應該重點從實際的操作過程中入手,切實針對各個環(huán)節(jié)的操作進行嚴格的控制和把關,提升其操作的規(guī)范性和標準化,避免因為施工不到位而影響其施工的質(zhì)量效果。從這一方面來看,其實主要就是針對相應的施工人員而言的,只有施工人員的施工操作水平得到了較好的提升,才能夠保障其操作的規(guī)范化和標準化,也才能夠避免施工操作失誤的產(chǎn)生,因此,針對施工人員進行及時有效地培訓和教育也就顯得極為必要,并且還應該針對施工人員以及施工單位的選擇進行慎重把關,保障其確實具備較為理想的施工效果。
2.4切實做好養(yǎng)護工作水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理還應該從養(yǎng)護階段入手,合理有效的實施養(yǎng)護操作能夠在較大程度上避免裂縫問題的產(chǎn)生,尤其是對于溫度裂縫的形成來說,其控制效果是比較明顯的。具體來說,在養(yǎng)護環(huán)節(jié)中,其相對應的操作要點主要就是圍繞著混凝土結(jié)構(gòu)自身的變化狀況以及外界環(huán)境的變化進行恰當分析,進而才能夠有效地采取相應的措施進行控制和保護。
3結(jié)語
綜上所述,水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生對于整個水工建筑的使用來說影響較大,也極為惡劣,從這一方面來看,針對這些裂縫的形成原因進行分析,并且采取恰當?shù)拇胧┻M行處理控制也就顯得極為關鍵。
參考文獻
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論文摘要:在施工中由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題,使混凝土裂縫成了建筑工程中最常見的工程病害。輕者使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕,降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等,嚴重的將威脅到人民的生命、財產(chǎn),因此對混凝土裂縫的控制極為重要。
引言,要了解混凝土裂縫的原因。從微觀上看,混凝土是由水泥、砂、石、空氣、水組成的多相結(jié)合體,由于混凝土的組成材料、微觀構(gòu)造以及所收外界影響的不同,混凝土裂縫產(chǎn)生的原因可分為以下幾種:
1、大體積混凝土水化時產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā),導致混凝土內(nèi)外溫差較大使混凝土的形變超過極限而引起的裂縫。
2、混凝土在硬化的過程中由于干縮引起的體積變形受到約束時產(chǎn)生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構(gòu)件。
3、在大厚度的構(gòu)件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗后數(shù)小時會發(fā)生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。
4、當有約束時,混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積脹縮因為受到約束力的限制,在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂從而產(chǎn)生溫度裂縫。(由于太陽曝曬產(chǎn)生裂縫是工程中最常見的現(xiàn)象)
5、混凝土加水拌和后,水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起反應,析出的膠狀大街一硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹,體積增大到三倍從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。
6、在炎熱或大風天氣,混凝土表面水分蒸發(fā)過快以及混凝土水化熱高等,在混凝土澆筑后數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài)時易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。
7、構(gòu)件承受荷載所產(chǎn)生的裂縫:如、構(gòu)件在均布荷載或集中荷載作用下次生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫;構(gòu)件在較大剪力作用下,產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。
8、當結(jié)構(gòu)的基礎出現(xiàn)不均勻沉降時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強迫變形,而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂,隨著不均勻沉陷的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。
9、當鋼筋混凝土構(gòu)件處于不利的環(huán)境中,如海洋等時,由于混凝土保護層厚度過薄,特別是混凝土的密實性不良,環(huán)境中的氯離子和溶于海水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹生成氧化鐵。氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。這種裂縫一般沿鋼筋方向,比較容易識別。順鋼筋方向的裂縫發(fā)生后,更加速了鋼筋銹蝕過程,最后導致保護層成片剝落,這種順筋裂縫對耐久性的影響較大。
其次,要根據(jù)施工過程中可能產(chǎn)生使混凝土裂縫的因素,積極主動的采取相應的措施預防裂縫的出現(xiàn)。以減少不必要的損失和使用缺陷。通過和現(xiàn)場工作人員的交流,我大致總結(jié)出以下幾點預防混凝土裂縫的建議:
1、設計單位應該提出混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝施工養(yǎng)護的基本要求,確定外加劑的品種和摻量,確保混凝土收縮與膨脹相抵消;
2、混凝土配合比控制要求嚴格,計量要準確,坍落度抽檢工作要加強,不能流于形式;
3、混凝土振搗要密實,拆模后須掛草簾或麻布澆水養(yǎng)護保持濕潤狀態(tài)兩天。
4、施工過程中應經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振,且在第一次振搗后要進行第二次振搗。
5、配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥,如礦渣水泥,此外可摻加膨脹劑,同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋以確保混凝土內(nèi)外溫差小于25℃。
6、對于商品混凝土,則要在滿足其可泵性、各易性的前提下盡量減小出機時的塌落度、降低砂率、并嚴格控制骨料的含泥量等。
最后要掌握混凝土裂縫的修補方法。問題出現(xiàn)了,解決它的方法自然而然也隨之產(chǎn)生。隨著施工經(jīng)驗的發(fā)展,現(xiàn)在混凝土裂縫修補的方法有很多:如表面修補法、灌漿嵌縫封堵法、結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法等等,其中灌漿嵌縫封堵法又可分為壓力注漿法、開槽填補法和涂膜封閉法三種。
低壓注漿法適用于寬度為0.2~0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理一粘貼注漿咀和封閉裂縫一試漏一配制注漿液一壓務注漿一二次注漿一清理表面。
當裂縫數(shù)量較多時,先要在預計要貼的裂縫位置貼上醫(yī)用白膠布,再用窄毛刷將封縫用漿沿裂縫來回涂刷。使裂縫封閉,大約10分鐘后,揭去膠布條,露出小縫,粘貼注漿咀用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口,必須反復用漿補上,以避免注漿時漏漿。注漿操作一般在粘咀的第二天進行,若氣溫高的話半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液,插入注漿咀,用手推動補縫器活塞,使?jié){液通過注漿咀壓入裂縫,當相鄰的咀中流出漿液時,就可以拔出補縫器,使?jié){液通過注漿咀壓入裂縫,當相鄰的咀中流出漿液時,就可以拔出補縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端向另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿,在注漿后約半小時可以對每個注漿咀再次補漿。
涂膜封閉法適用于寬度小于0.2mm的微細裂縫的修補,也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理,以及防止混凝土保護層的炭化和有在離子對混凝土的腐蝕。工序為:清掃一刮膩子一涂刷底層涂料一涂刷主層涂料一涂罩面層。
混凝土表面裂縫、氣孔和缺陷先用膩子(混凝土修補膠:粉料=1:0.7~0.8),涂料在使用前要通過鐵窗紗過濾,除去雜質(zhì)和團塊。主層涂料要涂刷三遍,每遍涂刷都要等上遍涂料干后再涂,且兩次涂刷方向最好是相互垂直。
開槽填補法適用于結(jié)構(gòu)允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫,如墩臺或路面混凝土的裂縫。工序為:開槽一涂刷界面處理漿一壓抹聚合物砂漿一養(yǎng)護。
先用鑿子和扁鏟沿裂縫開槽,槽深和寬約3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿,在界面處理漿尚未硬化之前,將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓入槽中,壓實抹平。在養(yǎng)護時不需要澆水,在濕空氣中即可。養(yǎng)護期間不得淋雨、日曬或風吹,最好覆蓋一層塑料薄膜。
關鍵詞:混凝土裂縫;產(chǎn)生;處理措施
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A 文章編號:
混凝土由其自有的特性,被大量的使用,可見其性能之好。但是在施工的時候還是會有很多的問題出現(xiàn),混凝土的裂縫就是其中比較常見的現(xiàn)象。混凝土的裂縫直接導致了工程的質(zhì)量問題。
一、常見混凝土裂縫
1、沉陷裂縫沉陷裂縫的出現(xiàn)主要是由于結(jié)構(gòu)基層施工質(zhì)量不科學、土質(zhì)處理不合理,且在施工的過程中對于土質(zhì)處理不均、回填不實等問題,從而造成了結(jié)構(gòu)沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生,也形成了極大的裂縫現(xiàn)象。在一般來說,沉降裂縫都是為貫穿性裂縫現(xiàn)象,其走向與混凝土沉陷情況有著必然的關系,也是一個與地面垂直或者成30~45度角的方向發(fā)展。較大的不均勻沉降裂縫往往都是在豎直方向和水平方向上存在著一定的差異。2、溫度裂縫溫度裂縫大多都是由于大體積混凝土表面或者內(nèi)部溫度發(fā)生較大的變化而產(chǎn)生的。這種裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)大多都是在那些溫差變化較大的地區(qū),主要是由于混凝土內(nèi)外溫差變化較大,造成了熱脹冷縮的影響而產(chǎn)生的一種裂縫現(xiàn)象。在目前的建筑工程項目中,混凝土結(jié)構(gòu)因為溫差而造成的裂縫現(xiàn)象越來越多,產(chǎn)生的裂縫隱患影響也越來越嚴重。3、塑性裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中塑性裂縫的出現(xiàn)多是在一些新澆筑的混凝土中,主要是由于混凝土暴露在空氣之中產(chǎn)生的。一般來說,混凝土在出現(xiàn)塑性收縮之前,表面經(jīng)常會因為失水而出現(xiàn)一定的收縮縫,而收縮縫在干熱和大風的空氣中會出現(xiàn)長短不一、互不連通的裂縫現(xiàn)象。就目前塑性裂縫產(chǎn)生的原因進行分析,其主要在于混凝土在終凝之前幾乎沒有強度,或者是存在強度也很小,在這種情況下,受到高溫或者大風等天氣的影響,混凝土表面必然會因為失水過快而造成內(nèi)部產(chǎn)生大量負壓,使得混凝土體積急劇收縮,進而產(chǎn)生混凝土龜裂現(xiàn)象。
二、混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析1、材料及半成品質(zhì)量問題
較常見的是水泥或碎石質(zhì)量不合格。例如某單層廠房鋼筋混凝土基礎施工時,發(fā)現(xiàn)基礎混凝土爆裂,經(jīng)檢查水泥安定性不合格;某工程的混凝土采用泥灰質(zhì)巖做碎石,浸水后膨脹,以后又受凍,使混凝土發(fā)生裂縫;某宿舍使用三年后,混凝土大面積地爆裂,爆裂點的直徑5―120mm,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),混凝土所用碎石混有經(jīng)過鍛燒、但未燒透的石灰石,這種碎石在己硬化的混凝土中逐漸熟化,體積膨脹,而引起混凝土爆裂。因混凝土的堿一骨料反應而造成混凝土結(jié)構(gòu)的破壞,在我國某些地區(qū)己有破壞實例。這是因為近年來我國水泥含堿量增加,混凝土中的水泥用量提高,不少工程又使用含堿外加劑,在這種條件下,若使用活性骨料,就會產(chǎn)生堿一骨料反應,從而造成結(jié)構(gòu)裂縫。2、建筑與結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理
當建筑與結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設計和施工處理不當時,比較容易出現(xiàn)裂縫。較常見的有:斷面突變,構(gòu)件中開洞、鑿糟引起應力集中,構(gòu)造處理不當?shù)纫痖_裂;現(xiàn)澆主梁在與次梁相交處沒有設置附加箍筋而造成開裂:門式剛架轉(zhuǎn)角處應力復雜,該處彎矩較大,過大的偏心距使受拉區(qū)加大,而造成轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生斜裂縫;各種變形縫設置不當造成裂縫等。3、應力裂縫
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在靜荷載或動荷載作用下而產(chǎn)生的裂縫,稱為應力裂縫,這類裂縫較多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動嚴重部位。造成這類裂縫的原因很多,施工或使用中都可能出現(xiàn)。最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件,在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同的裂縫。從結(jié)構(gòu)試驗中可以看到,普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受30%-40%的設計荷載時,就可能出現(xiàn)裂縫,而這類構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍以上。普通鋼筋混凝土的裂縫不一定都是質(zhì)量問題,只要裂縫寬度符合規(guī)范的規(guī)定,都屬正常情況。但對寬度超過規(guī)范規(guī)定,或降低構(gòu)件的承載能力,或有失穩(wěn)破壞可能,或影響耐久性等方面的裂縫,以及不允許開裂的建筑物上的裂縫等,都應認真分析、慎重處理。應強調(diào)指出:對受壓區(qū)的混凝土裂縫必須認真對待,因為受壓區(qū)混凝土的明顯豎向裂縫,往往是結(jié)構(gòu)接近極限承載能力,或結(jié)構(gòu)破壞的前兆。
三、混凝土裂縫的處理措施
1、嚴格控制施工原料的質(zhì)量
所選用的混凝土原料應按照工程標準要求,如沙石的質(zhì)量、水泥的等級、水泥的使用量等均應與工程結(jié)構(gòu)標準相符合,嚴格控制施工原料的質(zhì)量,提高混凝土原料的合格率,防止在工程施工中出現(xiàn)混凝土裂縫。此外,骨料最好選用級配好、粒徑大、強度高的優(yōu)質(zhì)骨料,這樣獲得的混凝土表面積較小,其空隙率也較低,大大減少了水泥的用量,從而使混凝土內(nèi)部的水化熱得到降低,避免了混凝土裂縫的形成。
2、合理設計混凝土的配合比
在采用混凝土原料進行試拌時,應盡量降低水泥的用量。添加適量的粉煤灰有利于減少收縮,緩解溫差,增強混凝土的抗腐蝕性,提高混凝土的和易性。如果在混凝土易出現(xiàn)裂縫的部位放置一些鋼筋,這樣混凝土中的拉應力將會直接由鋼筋承擔,從而抑制了裂縫的進一步發(fā)展。當然,為了防止混凝土產(chǎn)生裂縫,在進行工程結(jié)構(gòu)設計時應充分考慮結(jié)構(gòu)約束度的降低,同時混凝土中鋼筋保護層的厚度值盡可能取小些,保護層的厚度越大,裂縫越容易產(chǎn)生。
加強混凝土的早期養(yǎng)護
只有加強混凝土的養(yǎng)護,才可能減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。對于大體積的混凝土構(gòu)件,可以通過流水或者蓄水進行養(yǎng)護,同時控制好養(yǎng)護的周期。在施工過程中,要采取有效的措施減少水泥水化熱的出現(xiàn)。當混凝土澆筑完畢后,必須采取蓄水保溫的措施。
搞好裂縫的后期修補工作
良好的修補可以促使混凝土保持飽和狀態(tài),增強混凝土的安全性能和耐久性。搞好裂縫的后期修補工作具體包括以下方法:
4.1 表面覆蓋法
表面覆蓋法是在混凝土裂縫表面涂上一層薄膜,增強混凝土的耐久性及防水性。在施工時,應事先用鋼絲刷將混凝土表面打毛,再用清水沖洗干凈,待充分干燥后用樹脂將混凝土表面氣孔全部填充滿,最后在混凝土裂縫表面覆蓋上修補材料,如塑料薄膜或彩布條等。
4.2 充填法
當混凝土裂縫寬度超過0.5 mm時,可沿裂縫處將混凝土鑿成“V”或“U”形的形槽,槽頂寬控制在10 cm,然后用密封材料填滿形槽。填充材料最好選用水泥砂漿、聚合物水泥砂漿及環(huán)氧砂漿等。若鋼筋混凝土出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,可將混凝土鑿到能足夠處理生銹的鋼筋部分,待鋼筋銹除后,再將填充材料充填到混凝土槽中。
4.3 注入法
首先在裂縫的地方注入用管,然后其他部位用表面處理法封住,使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料,用電動泵或手動泵注入修補。采用修補材料注入混凝土內(nèi)部的修補方法,主要來針對寬度較小和較深的裂縫。
結(jié)束語
綜上所述,混凝土裂縫問題是項技術難題,長期困擾工程界。因此,應該從各個角度和方面對混凝土的裂縫問題進行有效的預防,一旦產(chǎn)生,也應該及時做好補救措施,只有這樣才能徹底解決工程中混凝土的裂縫問題。
參考文獻
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前言:隨著建筑技術的不斷發(fā)展,泵送混凝土施工技術得到普及和應用。泵送混凝土不僅能改善混凝土的施工性能,對薄壁密筋結(jié)構(gòu)少振搗或不振施工,具有提高抗?jié)B性、改善耐久性特點。同時,泵送混凝土骨料級配的限制,膠凝材料的大量使用,產(chǎn)生大量的水化熱,造成溫度裂縫普遍存在,在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性,應當引起足夠的重視。為此,本文就探討一下溫度裂縫產(chǎn)生機理及如何有效控制裂縫的出現(xiàn)。
1 混凝土溫度裂縫產(chǎn)生機理及特征
混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差,這些溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫??v橫交錯;梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接行,裂縫沿著長邊分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常是中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
2 影響因素和防治措施
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關。混凝土越厚,水泥用量越大,水化熱越高的水泥,其內(nèi)部溫度越高,形成溫度應力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性越大。
對于大體積混凝土,其形成的溫度應力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關,在一定尺寸范圍內(nèi),混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大,這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此,防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。
2.1 把握好混凝土原材料及配合比選用
2.1.1 盡量選用低熱或中熱水泥,減少水泥用量。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫,產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。
2.1.2 摻加摻合料大量試驗研究和工程實踐表明,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應,起到作用,可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加原狀或磨細粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高。在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現(xiàn)時間。
2.2 控制好施工工藝流程
2.2.1 改善攪拌工藝:采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大,從而提高混凝土強度10%或節(jié)約水泥5%,并進一步減少水化熱和裂縫。改善混凝土的攪拌加工工藝,降低混凝土的澆筑溫度。
2.2.2 嚴格控制澆筑流程:合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水,在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。在高溫季節(jié)泵送,宜用溫草袋覆蓋管道進行降溫,以降低入模溫度。
2.2.3 注重澆筑完畢后養(yǎng)護:混凝土養(yǎng)護主要是保持適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫?;炷翝仓?及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養(yǎng)護,適當延長養(yǎng)護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié),混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。
3 出現(xiàn)裂縫后的處理方法
混凝土裂縫的修補措施可采取以下一些方法:如嵌縫法,表面修補法,結(jié)構(gòu)加固法,混凝土置換法等。
3.1嵌縫法:嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。
3.2表面修補法:表面修補法主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼纖維布等措施。
3.3 結(jié)構(gòu)加固法:當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時,就要考慮采用加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。
【關鍵詞】水泥混凝土;裂縫;原因;分析;處理
1 混凝土裂縫的分類
混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階段,其原因復雜多變,一般可分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。
微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內(nèi)部固有的一種裂縫,它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下,這種砼本身固有的微觀裂縫,荷載不超過設計規(guī)定的條件下,一般視為無害。
宏觀裂縫寬度在0.05mm以上,并且認為寬度小于0.2~0.3mm的裂縫是無害的,但是這里必須有個前提,即裂縫不再擴展,為最終寬度。
2 混凝土裂縫的成因
裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多,有設計方面的原因,但更多的是施工過程的各種因素組合產(chǎn)生的,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。
2.1 砼的收縮
收縮是砼的一個主要特性,對砼的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)物的開裂、變形甚至破壞。產(chǎn)生收縮裂縫的原因,一般認為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀,很少交叉。常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處,往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中,梁、板、柱等小塊體構(gòu)件,預應力構(gòu)件極少產(chǎn)生收縮裂縫。砼收縮裂縫危害較大,尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物,影響更大。如不加以防止,可能會造成嚴重后果。
2.2 混凝土材料及配合比
配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度,是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不適當,骨料種類不佳,選用外加劑不當?shù)?,這幾個因素是互相關聯(lián)的。有關試驗資料顯示:用水量不變時,水泥用量每增加10%,混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時,用水量每增加10%,混凝土強度降低20%,混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%??偨Y(jié)的原因有如下方面:
2.2.1 粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當?shù)拈g斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產(chǎn)生。
2.2.2 骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大。
2.2.3 混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮。
2.2.4 水泥品種原因,礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。
2.2.5 水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
2.3 施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因
2.3.1 現(xiàn)場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產(chǎn)生。
2.3.2 高空澆注混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。
2.3.3 對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產(chǎn)生表面收縮裂縫。
2.3.4 大體積混凝土澆注,對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大,混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。
2.3.5 現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫。
2.3.6 現(xiàn)場模板拆除不當,引起拆模裂縫或拆模過早。
2.3.7 現(xiàn)場預應力張拉不當(超張、偏心),引起混凝土張拉裂縫。
這些因素都會造成砼較大的收縮,產(chǎn)生龜裂裂縫或疏松裂縫,致使砼微觀裂縫迅速擴展,形成宏觀裂縫。養(yǎng)護是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下,砼硬化正常,不會開裂,但只適用于試塊或是工廠的預制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到,現(xiàn)場砼養(yǎng)護越接近標準條件,砼開裂可能性就越小。
2.4 使用原因(外界因素)
2.4.1 構(gòu)筑物基礎不均勻沉降,產(chǎn)生沉降裂縫。
2.4.2 使用荷載超負。
2.4.3 野蠻裝修,隨意拆除承重墻或鑿洞等,引起裂縫。
2.4.4 周圍環(huán)境影響,酸、堿、鹽等對構(gòu)筑物的侵蝕,引起裂縫。
2.4.5 意外事件,火災、輕度地震等引起構(gòu)筑物的裂縫。
3 防止混凝土產(chǎn)生裂縫的預防措施
混凝土裂縫預防措施根據(jù)砼裂縫成因,采取適當措施進行預防要比事后補救有效的多。也就是說采取以防為主的方法,歸納起來,可以從以下幾個方面著手:
3.1 設計在設計上要注意到那些容易開裂的部位,如深基與淺基、高低跨處等,應考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)原因而引起的薄弱環(huán)節(jié),在設計中加以解決。在構(gòu)件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下,鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。
3.2 施工方案良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割,最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外,分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意,一般來說,因盡量留在變截面處,或遠離受拉鋼筋部位而設在砼的受壓區(qū),確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工,則應采取材料降溫措施來控制砼入模溫度。
3.3 施工質(zhì)量由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。如果在施工階段控制住了裂縫,則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此,施工階段是裂縫預防的主要階段,在施工階段要注意以下幾個問題:首先砼要有合適的配合比,選擇合適的配合比,不僅要滿足強度要求、施工要求,還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。適當?shù)剡x擇好水灰比,在滿足強度要求的原則下,盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固,以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除,以免影響粘結(jié)力。第三是澆筑、振搗操作合理,特別是振搗操作技術,往往不被人們重視。過分地振搗對砼均勻性有害,振搗不足也不能保證砼應有的密實度,要恰到好處。
3.4 養(yǎng)護養(yǎng)護的目的是使砼正常硬化,強度增長,不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使砼溫度級慢慢下降到接近外界氣溫,縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力,阻力裂縫的產(chǎn)生。常規(guī)養(yǎng)護方法是噴水,對一般砼結(jié)構(gòu),減小表面收縮,防止龜裂是可行的。大體積砼由于塊體內(nèi)外溫度不一致,強度增長不同,常常是在強度增長慢的表面開裂,其養(yǎng)護就不能只滿足于用常規(guī)方法。具體說,盡量晚拆模,拆模后要立即覆蓋或及時回填,避開外界氣候的影響,養(yǎng)護期應以砼強度增長最快的階段為準,即7至28天,最好能長些。
4 混凝土裂縫的處理方法
4.1 表面處理法:包括表面涂抹和表面貼補法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏
4.2 填充法用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業(yè)簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。
4.3 灌漿法此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。利用壓送設備(壓力0.2~0.4Mpa)將補縫漿液注入砼裂隙,達到閉塞的目的,該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想。
4.4 結(jié)構(gòu)補強法因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度可采取結(jié)構(gòu)補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗;鉆心取樣試驗;壓水試驗;壓氣試驗等。