浅论混凝土裂缝成因及其防治措施.doc

浅论混凝土裂缝成因及其防治措施 内容提要：本文将对混凝土裂缝的原因及危害，混凝土裂缝的防治，从混凝土裂缝的种类入手，提出混凝土裂缝的危害，对混凝土裂缝成因进行分析，并对如何防治混凝土裂缝谈一些个人见解。主题词：混凝土 裂缝 原因分析 防治措施混凝土裂缝是混凝土建筑领域一贯的质量通病，轻者造成渗漏，影响建筑美观、舒适，重者影响建筑结构的承载力、稳定性和耐久性，甚至会导致整体倒塌的重大质量事故，因此，如何采取有效的措施控制裂缝，减少裂缝的出现一直都是困扰建筑工程技术人员的技术性难题。一、混凝土裂缝的种类建筑物中出现的裂缝形式各有不同，一般将其划分为：表面形式、贯穿形式、水平形式、垂直形式、对角线形式及斜向形式等。其形态可能是上宽下窄形、下宽上窄形、枣形、外宽内窄形、纵深形等。裂缝的方向通常与主应力的方向垂直。二、混凝土裂缝的特征（1）变形裂缝。一般在施工后不久就会出现，并随着时间的发展而发展，有的延续数月，有的延续数年才稳定。（2）混合结构的门窗洞口上常设置钢筋混凝土圈梁、过梁等构件，在梁端部的墙面上常出现局部竖向或稍倾斜的裂缝。裂缝通常中间宽上下窄，有的还通至窗口下角附近。当过梁不露(暗梁)时，裂缝细微或不明显，过梁外露者裂缝都很明显，过梁愈大，裂缝亦较宽长。(3) 不均匀沉降裂缝。当地基变形不一致时,如产生了不均匀沉降,结构各部位受力不同,如果沉降量达到一定数量就会引起钢筋混凝土梁板的裂缝。不均匀沉降裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉降情况有关,有的在结构或构件上部,有的在下部,一般与地面垂直,或呈30度至45度角方向发展,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。(4) 大体积混凝土的裂缝。大体积混凝土的裂缝称之为内约束裂缝,裂缝走向无一定规律性,梁板式或长度较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。多发生在施工期间,冬季缝宽,夏季较细。三、混凝土裂缝的原因分析3.1原材料质量引起的裂缝混凝土是一种收缩性材料。虽然其收缩的绝对值不大，但由于其较高的弹性模量和很低的抗拉强度，即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土即出现开裂。因此，我们应该做的事情就是设法尽最大可能地降低混凝土的收缩值和最大程度地提高混凝土的抗拉强度。一是要尽量少用收缩量大的水泥，如矿渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的收缩比普通硅酸盐水泥大25%左右。二是在满足施工和易性的条件下，应尽量减小混凝土的水灰比，尽量减小单位体积水泥浆量和砂浆量。众所周知，混凝土水灰比越大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。(1）砂石含泥量超过规定不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应，骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。（2）拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。3.2施工施工工艺及流程造成的裂缝（1）混凝土施工过程中由于施工不当、模板支撑下沉，或过早除梁板模和支撑等形成的裂缝；施工控制不严，由于施工荷载过大而导致出现裂缝。（2）在施工中，不规范的浇捣过程对裂缝产生也有直接影响。振捣时间过短，或振捣不到位，混凝土都无法达到密实状态；而如果振捣时间过长，石子下沉上面砂浆偏多，该处水泥较多，干缩变形也就较大，收缩不均匀也容易产生裂缝。（3）模板、垫层过于干燥。模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够，过于干燥，则模板吸水过大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。（4）抹干压光造成的裂缝。过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。（5）养护不当造成的裂缝。过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，如干燥过快，则通常在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝。开始养护的时间应该考虑气温、湿度、风速等等因素，一般情况下，在混凝土初凝时，需开始养护。养护措施要合理，应该采用麻袋覆盖浇水养护，以保证混凝土表面能够充分的湿润，养护时间应在7 天以上。养护不好则对混凝土整体质量影响特别显著，特别是在冬季和夏季施工期间，更要注意混凝土内外温差和湿度的控制。3.3环境影响或变化产生裂缝建筑物所处的环境如温度、湿度的变化，建筑物荷载及地基的变形等都会造成裂缝。四、混凝土裂缝的预防4.1混凝土裂缝控制的基本原理 混凝土的裂缝控制原理是：从混凝土产生裂缝的几个主要原因入手，在设计和施工阶段进行有针对性的计划，从设计方案即开始考虑工程裂缝的防治方法，从材料的选用到材料的应用都严格把关，力求降低混凝土外约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸，以确保抗裂安全度要求。采取控制混凝土内外温差与减小温度应力的方法，避免结构物出现温度裂缝，同时调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。勘测地基的实际情况利用合理的设置施工缝或变形缝等手段处理好地基不均匀沉降问题引起的裂缝。4.2 混凝土裂缝的预防措施4.2.1 混凝土材料选用1)水泥：应尽量选用水化热低的水泥，具体可以采用中热硅酸盐水泥等水化热较低的水泥。且可以在水泥中添加定比例的粉煤灰，既降低水化热，又可使混凝土变得细密从而提高密实度。2)集料：在施工中避免使用含泥量高的集料，因使用含泥量高的集料会导致集料表面与水泥石的机械粘结力降低，而且会增加混凝土拌合物的用水量，不仅增加了混凝土的收缩，同时降低了混凝土的抗拉强度，导致收缩裂缝发生。粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬的石料；级配良好，孔隙率小，无碱性反；有害物质及粘土含量不超过规定，细骨料采用颗粒较粗、孔隙较小，含泥量较低的中砂。3)外加剂：在混凝土中适当掺入减水剂可以降低用水量、减少收缩，提高了混疑土的强度，而且减少水泥用量，相应的减少水热化。4.2.2 混凝土的施工1)混凝土配合比：混凝土的制备需要严格控制混凝土的配合比设计，混凝土应根据实际采用的原材料按工程要求进行配合比设计，并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行试验、试配，以满足混凝土强度、耐久性和工作性能(坍落度等)的要求，严格控制水灰和水泥用量，选择符合工程强度要求的级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。2)混凝土搅拌：为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选择搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。这些细节部分都会影响到混凝土工程的质量，应该严格按照工程要求做好设计。3)混凝土浇筑：在混凝土浇筑前，模板的缝隙和孔洞应堵严。混凝土的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实、结构的配筋情况等因素确定。a、在浇筑竖向结构混疑土前，应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。b、浇筑中不得发生离析现象，当浇筑高度超过3m时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。c、在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。d、混凝土浇筑后，必须保证混凝士均匀密实，充满整个模板空间，新旧混凝土结合良好，拆模后，混凝土表面平整光洁。为保证混疑土的整体性，浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝土凝结前将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。4）混凝土养护：混凝土早期处于潮湿环境下，对收缩变形很大影响。施工中采用草帘浇水法养护，是比较行之有效的。五、混凝土裂缝处理措施混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。 5.1表面修补法 表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于对稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。5.2灌浆、嵌逢封堵法 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、丁基橡胶等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。5.3结构加固法 当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。 5.4混凝土置换法 混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。5.5电化学防护法 电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。5.6.仿生自愈合法 仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不