浅谈混凝土裂缝原因及防治.doc

浅谈混凝土裂缝原因及防治引言：在经济不断发展的今天，城市化建设越来越快，而在建设城市的工程中，混凝土的运用早已普及全球。大量土木工程结构性能的衰退直到最终退出工作均与混凝土结构开裂有关。而混凝土材料本身的特点是：在荷载和外界环境及不确定因素的影响下混凝土内部的裂缝形成、发展,并影响混凝土结构的耐久性与服役寿命。因此,工程中混凝土裂缝控制问题备受关注。关键词：混凝土、裂缝、原因、防治 在实际工程中，混凝土裂缝产生的原因很多，下面我们选择其中的几种产生裂缝的原因并且运用一些防治措施。一、引起裂缝的原因：1、因为原材料质量而引起的裂缝 配制混凝土时所采用原材料质量不合格,也可能导致结构出现裂缝。1.2.1、水泥 如果水泥安定性不合格,其中的游离氧化钙含量超标,则由于氧化钙在凝结过程中水化很慢,在混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝土抗拉强度下降。若水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,亦可能使混凝土强度不足,导致混凝土开裂。1.2.2、砂、石集料1)、砂石的粒径、级配、杂质含量 如果砂石粒径太小、级配不良,将导致水泥和拌和水用量加大,使混凝土收缩加大,影响混凝土的强度;如果使用超出规定的特细砂,后果将更加严重。当砂石中含泥量高时,将造成水泥和拌和水用量加大,降低混凝土强度以及抗冻性和抗渗性。2)、碱骨料反应 混凝土中的碱与集料中的某些成份发生碱骨料反应,其生成物容易吸水膨胀,导致混凝土开裂。碱骨料反应裂缝的分布与钢筋限制有关。当限制力小时,常出现地图状裂缝,并在缝中有白色或透明的浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。1.2.3、拌和水及外加剂 拌和水或外加剂中氯化物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。2、在有害荷载下产生的裂缝2.1、设计施工因素, 由于设计人员考虑不足,造成结构承载力不足,钢筋应力过大,从而使混凝土产生较大裂缝。比如钢筋混凝土,由于钢筋承载力不足,变形过大,造成混凝土承受过大拉应力,从而产生贯穿性裂缝;2.2、由于结构受到的不可抗力作用大于其极限承载能力,从而使结构产生裂缝,比如建筑物受到地震作用后出现的结构性裂缝;2.3、施工方面的原因,施工质量控制不好和不合适的施工进度也会引起结构性裂缝的产生,比如,楼层过快的施工进度可能导致在混凝土强度还没有达到可以承受的荷载之前,由于超负荷而出现裂缝。3、施工及养护原因3.1、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。3.2、高空浇注混凝土, 风速过大、烈日暴晒, 混凝土收缩值大。3.3、对大体积混凝土工程, 缺少两次抹面, 易产生表面收缩裂缝。3.4、大体积混凝土浇注, 对水化热计算不准、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。3.5、现场养护措施不到位, 混凝土早期脱水, 引起收缩裂缝。4、 其他因素4.1、温度应力由于混凝土材料是由水泥砂浆与粗细骨料混合而成的混合物,其混合物具有水化凝结硬化过程,特有的水化性质使得混凝土结构在施工中产生温度变化。由于水泥砂浆与骨料的热膨胀系数不同,在水化升温过程中,温度荷载作用下水泥砂浆与骨料所形成的界面首先产生损伤,并随着温度增加而发展,形成界面裂纹,当继续增加的温差达到某一数值后,界面裂纹便向水泥砂浆内部延伸,在以后的温度变化过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展,以致发展成宏观裂缝。4.2、塑性收缩变形试验研究表明,在塑性阶段,混凝土只有极低甚至没有抗拉强度,即使较低的收缩变形受到约束时,所产生的拉应力都足以使混凝土开裂或形成大量的微裂缝。混凝土塑性收缩裂缝产生于表层,所受约束主要是内约束,这与混凝土表面快速失水有关。按照规定,炎热气候环境下,当混凝土表面水分蒸发速率达到1 kg/(m2#h)时,就必须采取措施,以防止塑性裂缝的产生。4.3、干燥收缩变形干燥收缩是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小,因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和夹层水学说等,不论哪种学说,都是水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸发干燥过程是由外向内逐步进行的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有的甚至会在数月或1年2年以后产生。4.4、使用原因(外界因素) 构筑物基础不均匀沉降, 产生沉降裂缝;使用荷载超负;野蛮装修, 随意拆除承重墙或凿洞等, 引起裂缝;周围环境影响, 酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀, 引起裂缝;意外事件, 火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。二、混凝土裂缝的防治：1、原材料控制1.1、选用中低水化热的水泥,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或粉煤灰水泥等。充分利用混凝土的后期强度,减少水泥用量。在满足使用的条件下,大体积混凝土设计强度应就“能低不高”的原则。同时应注意水泥的质量,特别是安定性达标。1.2、尽量选用粒径较大(不超过40 mm)且级配良好的粗集料;砂和碎石的含泥量不超过1%,针片状颗粒含量不得大于15%。1.3、在混凝土中掺加超细矿粉。超细矿粉具有微珠润滑效应,有明显的减水作用,并能够提高混凝土的和易性、体积稳定性、密实性以及抗化学侵蚀性能,同时还具有增加混凝土强度,减少塌落度损失、降低水化热等性能。1.4、适当加大活性细掺料的用量,以替代部分水泥,从而降低水化热,增强硬化前后混凝土的体积稳定性。如使用大掺量粉煤灰不仅能提高混凝土的和易性,而且改善了混凝土的工作性能和可靠性。1.5、拌和水中不得有较高含量的氯化物等杂质,禁止使用海水和含碱泉水拌制混凝土。1.6、选用合适的外加剂。混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂,不仅使混凝土工作性能有了明显的改善,同时又减少10%拌和水,节约10%左右的水泥,降低了水泥水化热。又如利用膨胀剂置换等量的水泥,不仅降低了水化热,同时微膨胀剂吸收部分水化热后发生化学反应,在混凝土中产生自应力而使结构处于受压状态,提高了混凝土的抗渗和抗拉能力,避免了裂缝的产生。2、改进设计技术2.1、优化钢筋配置,根据“细而密”的原则,减小水平布筋间距,将混凝土中可能产生的收缩应力分散。2.2、由于挖孔、转角和形状突变处等部位应力集中容易产生裂缝,所以应采取有效的构造措施,例如在转角、孔边作构造筋加强;转角处增配斜向钢筋或网片;突变处做成渐变过渡等。3、改善施工技术3.1、混凝土用水量控制在170 kg/m3以下;3.2、控制胶凝材料总量在410 kg/m3以下,同时增大优质级粉煤灰的掺量;3.3、控制混凝土中胶骨比在1.3以下;3.4、在保证和易性和泵送的前提下降低砂率;3.5、在混凝土中掺入适量的复合纤维,提高基体的抗裂形变能力,阻止原始缺陷(裂纹等)的扩展;3.6、在温度较高的季节,通过对原材料和粗骨料进行遮阳、覆盖,以及采用低于5的拌和水喷淋、冷却降温来降低混凝土的浇注温度。4、在施工过程中的防护措施4.1、浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。4.2、混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为1428天。 4.3、混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。5、裂缝的修补方式5.1、化学灌浆所谓“灌”就是指化学灌浆，即将一定的化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入缝隙或孔洞中，使其扩散凝固，从而达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。化学灌浆材料有较好的可靠性，其凝胶时间可根据工程需要调节。有的可在瞬间固化，适用于大流量漏水、涌水的处理。有的胶凝时间长，起始粘度低，适用于混凝土细微裂缝和孔隙的渗漏处理。可供选择的化学灌浆材料有许多，常用的有丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酯盐等等。由于化学灌浆可将化学浆材压入很细的混凝土孔隙中，因此可有效地保护混凝土。渗漏治理施工过程中，可根据孔隙的大小和材料的可灌性选用适当的化灌材料。水溶性聚氨酯化灌材料具有良好的亲水性，遇水可分散、乳化进而凝固，适用于潮湿或带水部位的防渗堵漏处理。LW型水溶性聚氨酯的固结体是一种弹性体，伸长率达 300%，而且遇水会膨胀，其体膨胀率达273%，具有弹性止水和以水止水的双重功能，尤其适用于变形缝的处理。HW水溶性聚氨酯的可灌性好、强度高，LW和HW可以任何比例混合配制成不同强度和弹性的浆材，以满足各种工程的需要。而低粘度环氧树脂化灌材料由于其起始粘度低，适用于细微裂缝的封闭和补强加固。几种常用化灌材料的性能见表 1。几种常见化灌材料的物理力学性能 表15.2、封堵“堵”是指孔洞或缝面的封堵，这是化学灌浆施工过程中一道必不可少的工序。封堵质量的好坏会直接影响化学灌浆的效果。在干燥条件下，可供选择的封堵材料较多，如高分子涂料、聚合物水泥砂浆或普通水泥砂浆等。但在渗漏条件下，必须先采用快速堵漏材料进行封堵，将水从灌浆管中引出，必要时可在表面涂抹高分子涂料或聚合物水泥砂浆进行加强处理。水泥基快速堵漏材料如堵漏王、堵漏灵、水不漏等等，通常可在几分钟内凝固，1d的抗压强度可达30.0MPa以上，适用于渗漏的封堵。但当涌水量过大或在水下环境中，普通的快速堵漏材料由于易被水稀释、强度增长慢等原因，难以取得满意的封堵效果。PBM聚合物混凝土具有可在水中快速固化、强度增长迅速与混凝土和金属粘结强度高等特点，适用于水下或涌水条件下混凝土孔洞和裂缝的快速封堵。 结语 混凝土裂缝的控制从设计、原材料的选择、施工、养护到运营等各方面是一个有机的整体,它们不仅相互联系,而且相互制约。因此在实际工程中,应综合考虑各种影响因素,抓住主要矛盾,全面剖析,重点施制,才能收到实效。参考文