混凝土裂縫的產生和防治

劉偉鵬

摘 要:混凝土是一種非均質脆性的人造石材材料?，F如今,隨著社會經濟的發(fā)展,建設規(guī)模的不斷擴大及人們對建筑工程質量重要性認識的提高,商品混凝土以其技術、 經濟上的優(yōu)越性,尤其是穩(wěn)定、可靠、優(yōu)良的質量深受建設單位的青睞,國內建筑工程中混凝土工程的體量不斷增大,使得混凝土成為當前最廣泛使用的建筑結構材料之一。

關鍵詞:混凝土;裂縫

在現實的建筑中,只要仔細觀察不難發(fā)現,隨著溫度、濕度等環(huán)境條件的影響下會形成肉眼看不到的微裂縫,隨著裂縫的發(fā)展變化,結構構件的耐久性和適用性會不同程度的降低,嚴重的甚至會導致結構構件超過正常使用極限狀態(tài)而破壞。所以現在混凝土裂縫的防治已經成為擺在我們面前的重要課題。

1 混凝土裂縫產生主要原因

1.1 主觀因素

材料質量。由于混凝土的材料構成多樣性和復雜性,所以混凝土材料選擇很重要。實際中因材料選用不當產生質量缺陷或裂縫,一般認為是因為混凝土材料變形受約束所引起的內應力大于材料抗拉強度的緣故。材料選用不當的常見因素有水泥過期或品種選用不當;混凝土配比不合理;水泥、骨料含有過量有害物質;水泥水化熱過高;拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質含量較高等。

結構改變使用功能。結構設計師做結構設計時,建筑物的使用功能是確定設計荷載的依據之一。普通鋼筋混凝土構件在承受了30～40%的設計荷載時,就可能出現裂縫,肉眼一般不易察覺,而構件的極限破壞荷載往往是在設計荷載的1.5倍以上,所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的。

1.2 客觀原因

商品混凝土由于流動性、和易性的要求,使得坍落度增加、水灰比增大、水泥標號提高、水泥用量增加、骨料粒徑減小、外加劑增多等因素的變化,導致混凝土的收縮及水化熱作用多比以往的低流動性混凝土大幅增加地基不均勻沉降。由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成的結構基礎不均勻沉降會引起沉陷裂縫;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。隨著沉降的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。溫度變形。混凝土具有熱脹冷縮的性質,其線膨脹系數一般為1×10-5/°C。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結構中。這種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化、降低混凝土的抗疲勞及抗?jié)B能力。濕度變形 ?；炷猎诳諝庵薪Y硬時,體積會逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見于現澆墻板式結構、現澆框架結構等,通常是因為養(yǎng)護不良造成?；炷恋氖湛s值一般為0.2～0.4‰。其發(fā)展 規(guī)律 是早期快,后期緩慢。

2 控制

一般分為兩個控制階段,設計階段和施工階段。設計階段由設計人員對混凝土強度等級、鋼筋的品種、規(guī)格、建筑物的結構形式等統(tǒng)籌設計,有效進行裂縫控制。施工階段采取加入外加劑改善混凝土性能、降低水泥水化熱、降低混凝土內外溫差、設置施工縫或變形縫、加強混凝土中的配筋率等措施來減少混凝土的收縮,防止混凝土產生有害裂縫。

2.1 主觀控制

混凝土材料方面。選用收縮性較低的水泥,合理搭配水泥強度等級與混凝土強度等級之間關系。一般情況下,水泥強度比所使用的混凝土強度大一個等級。如配置C30混凝土,使用強度等級為42.5的水泥比較合適,可以達到合理的水灰比,保證施工質量。切記不能只為片面追求經濟效益,使用高標號水泥、大水灰比的配合比。在現場一定要設置與施工規(guī)模和進度相匹配的水泥庫,嚴禁不同廠家的水泥混用。選用級配良好的粗、細骨料,粗骨料中針片狀石子嚴禁超標,細骨料不能使用細砂,含泥量嚴格控制在規(guī)范要求以內。采用合理的施工方法。供應單位和施工單位雙方密切配合并嚴格遵照國家標準《混凝土泵送施工技術規(guī)程》JGJ/T10-95及《混凝土質量控制標準》GB50164-92有關標準、規(guī)范進行管理生產和施工才能切實保證混凝土的質量?；炷恋陌柚?要嚴格控制原材料計量準確,同時嚴格控制混凝土出機塌落度,要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度?；炷翝沧⑦^程質量控制。澆注過程中要進行振搗方可密實,振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜,間距要均勻,以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜,澆注完畢后,表面要壓實、抹平,以防止表面裂縫。另外,澆注混凝土要求分層澆注,分層流水振搗,同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。設計部門應明確建筑物的安全第一的宗旨。在保證安全的前提下對建筑物的實用性、裝飾性進行改進,不可片面追求建筑物的經濟性和裝飾效果。

2.2 技術控制

對因使用及環(huán)境條件變化而發(fā)生的裂縫,要根據其不同性質區(qū)別采用不同的防治措施。

加強地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到場驗收。對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探,當探出有不利地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收合格后,方可進行下一步施工。 開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結構。盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。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,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。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。改善混凝土的攪拌加工工藝,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,推遲熱峰的出現時間。

2.3 混凝土裂縫的處理

裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據裂縫的性質和具體情況我們要區(qū)別對待、及時處理,以保證建筑物的正常使用?；炷亮芽p的修補措施主要有以下一些方法:

表面處理法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,包括表面涂抹法和表面貼面法。它主要適用于修補穩(wěn)定裂縫,同時裂縫寬度較細、較淺(寬度小于0.3mm)。當表面裂縫不多時,可在裂縫處用水沖洗,然后涂刷水泥凈漿或將混凝土表面清洗干凈并干燥后涂刷環(huán)氧樹脂、瀝青、油漆等;當表面有較多裂縫時,可沿裂縫附近用鋼絲刷刷干凈再用壓力水清洗并濕潤后,用1:(1～2)水泥砂漿抹平或在表面刷洗干凈并干燥后涂抹2～3mm厚的環(huán)氧樹脂水泥。

填充法(嵌縫法)。填充法主要適用于修補水平面上較寬的裂縫(大于0.3mm),根據裂縫的情況,可以直接向縫內填入不同粘度的樹脂。寬度小于0.3mm的裂縫則應先將開裂部位剔鑿成V形或U形槽口,然后清除浮灰,沖洗干凈后先涂上一層界面劑或低粘度的樹脂,以增加填充材料與混凝土的粘結力。

結構加固法。結構加固法是在結構構件外部或結構裂縫四周澆鑄鋼筋混凝土圍套或包鋼筋、型鋼龍骨,將結構構件箍緊,以增加結構構件受力面積,提高結構的剛度和承載力的一種結構補強加固方法。這種方法適用于對結構整體性、承載能力有較大影響的深進及貫穿性裂縫的加固處理。

電化學防護法。電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土中的離子分布狀態(tài),提高鋼筋周圍的PH值,鈍化鋼筋,以達到有效防腐的目的。

仿生自愈合法。仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,此法模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質,而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統(tǒng)組成部分中加入某些特殊組成部分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經 網絡 系統(tǒng),當混凝土出現裂縫時分泌部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

綜上所述,混凝土結構裂縫的發(fā)生的原因很復雜也是不可避免的,混凝土裂縫的防治重點在于“防”,而不在于“治”。當這些裂縫發(fā)生后,必須先查明裂縫產生的原因,判明裂縫的類型,才能選擇正確的處理方法,同時要通過合理設計混凝土配合比、正確選用原材料、合理設計建筑結構、加強施工監(jiān)控、嚴格遵守施工技術規(guī)程、提高施工技術水平,這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產生,把裂縫寬度控制在設計范圍內,盡量減少裂縫造成的危害。