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混凝土裂缝的成因及预防措施

作者 :李永峰 李晓娜更新时间:2019-09-11

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孟凡玲 (菏泽市牡丹区公路管理局  山东 菏泽  274000) 

摘要:大量的工程和实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂 缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时 甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制。    

关键词:混凝土裂缝;成因;预防措施;处理方法   

 一、混凝土裂缝的种类及成因   

      混凝土裂缝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,广义的可 分为无害裂缝和有害裂缝两大类,根据其成因,又分为如下几类:

(一)干缩裂缝    

      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 完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩,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分蒸发程度不同而 导致变形不同的结果。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 0.05-0.2mm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。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、外加剂的用量等有关。    

(二)塑性收缩裂缝   

      塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收 缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽两端 细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为:混凝土在终凝 前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受 高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较 大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗 其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有 水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。  

(三)沉陷裂缝    

      沉陷裂缝的产生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降所致,或者因为模板刚度不足,模板支撑间距 过大或立撑底部松动等导致,特别是在冬季模板支撑在冻土上,冻土 化冻后产生不均匀沉降,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,  一般沿与地面垂直或呈 30o-45o角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度 往往与沉降量成正比关系。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。   

(四)温度裂缝    

      温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温度变化较大地区的混 凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝经常 纵横交错,梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边,深入和 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裂缝通常是中间粗两端 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、抗渗能力等。

(五)化学反应引起的裂缝   

      混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产 生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨 胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补 救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。  

二、混凝土裂缝预防措施    

       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,可从以下几个方面着手:   

(一)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。   

(二)施工方案   

      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。   

(三)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。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。后是浇筑、振捣操作合理,特别 是振捣操作技术,往往不被人们重视,过分地振捣对混凝土均匀性有 害,振捣不足也不能保证混凝土应有的密实度,要恰到好处。   (四)养护   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。技术关键是设法使混凝土温度缓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,防止裂缝的产生。    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快的阶段为准,即 7 至 28 天,好 能长些。  

三、混凝土裂缝的处理方法    

(一)经过调查分析,确认在裂缝不降低承载力的情况下,采取 表面修补法、充填法、注入法等处理方法:   

1、表面修补法。该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和 提高耐久性时所采用,常用的是沿砼裂缝表面铺设薄膜材料,一般可 用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。  

2、充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝砼表面凿成 V形或 U形槽, 使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。    

3、注入法。当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入 砼内部的修补方法,首先裂缝处设置注入用管,其他部位用表面处理 法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补。   

 (二)如果裂缝影响到结构安全,可采取围套加固法、钢箍加固法、 粘贴加固法等结构加固法。此方法属结构加固,须经设计验算同意后 方可进行。  

1、围套加固法。在周围尺寸允许的情况下,在结构外部一侧或 数侧外包钢筋砼围套,以增加钢筋和截面,提高其承载力;对构件裂 缝严重,尚未破碎裂透或一侧破裂的,将裂缝部位钢筋保护层凿去, 外包钢丝网一层;大型设备基础一般采取增设钢板箍带,增加环向抗 拉强度的方法处理。   

2、钢箍加固法。在结构裂缝部位四周加 U型螺栓或型钢套箍将 构件箍紧,以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载力。加固时,应 使钢套箍与混凝土表面紧密接触,以保证共同工作。   

3、粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂,粘结 到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。粘结前,钢材表面进行喷砂除锈,混凝土刷净干燥,粘结层厚度 为 l-4毫米。   

四、结语 

      以上对混凝土裂缝的成因及预防措施和处理方法进行了初步的 探讨,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,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。 

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