混凝土裂缝成因及预防处理措施

分析施工中混凝土裂缝成因及预防处理措施裂缝是现浇混凝土工程中常遇到的一种质量通病。我国著名的裂缝研究专家王铁梦在工程结构裂缝控制一书中首先指出：根据大量的工程实践和近代工程材料的细观研究表明，建筑结构的裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的材料特征。分析其成因有利于我们在施工中对裂缝的控制和预防。一、 裂缝特征及种类现浇楼板裂缝中大部分表现为：表面龟裂，垂直、水平裂缝，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝，出现的裂缝不规则，不均匀，长度从几公分到几十公分不等；宽度大多数在0.2以内,深515左右,个别也有12宽的贯穿性的裂缝；混凝土强度等级越高,出现的裂缝数量越多；板面双层配筋的部位出现的裂缝少；仅有单层配筋的部位，出现的裂缝较多。裂缝是固体材料中的某些不连续现象。混凝土拌和物是由固、液气三相组成的非均质复合材料，成型之后在自然环境中受多种因素影响，形成肉眼看不到的微小缝隙，当缝隙继续发展，则称之为裂缝。根据裂缝宽度、深度和使用功能不同，其裂缝的分类主要有以下几种：1、 塑性收缩裂缝混凝土摘初凝前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间产生不均匀的收缩变形，由于它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段故称之为塑性收缩，其收缩量可达1%左右。由塑性收缩产生的裂缝称之为塑性裂缝。当外界气温高，风速大，气候很干燥时尤为严重。2、 沉陷收缩裂缝沉陷收缩裂缝简称沉陷裂缝。产生自身沉陷裂缝的主要原因是：混凝土拌合料太稀，坍落度过大，沉陷量过高。这种裂缝在坍落度过大的泵送商品混凝土浇筑的结构中，特别是表面系数大的现浇结构中容易出现。在混凝土沉陷时受到钢筋抑制或新浇混凝土表面未认真压实导致沉陷所致。多在混凝土浇筑后23小时，表面明水消失时出现。3、 干燥收缩裂缝干燥收缩裂缝简称干缩裂缝。水分蒸发是造成干缩和塑性裂缝的主要原因。但塑性是在水泥硬化前短期内产生的，而干缩是在水泥硬化后较长时间产生的。这种干燥、蒸发是由表及里逐渐发展的。这种裂缝发生在表层很浅的位置，常被人们所忽视，但其危害性却不容人们所忽视。所以，当混凝土强度等级越高，水泥用量越大，则产生的干燥收缩值将越大，出现的裂缝会越多，这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。4、 温度收缩裂缝水泥水化过程中产生大量的热能，内部温度会超过30以上；一般在13天即释放50%以上热能。由于散热的传递、积存，混凝土内最高温度多数发生在浇筑后35天，因内外散热条件不同，中心温度高，表面温度底，形成温度梯度，产生温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比，温差越大应力越大；当温度应力大于内外约束应力则产生裂缝。二、裂缝的危害裂缝的存在是混凝土工程的隐患。裂缝分为有害裂缝和无害裂缝，虽然这些裂缝一般被认为对结构使用无多大危害。但在使用时仍需进一步控制，如表面细微裂缝，极易吸收侵蚀性气体或水份，当气温低于-3时，水分结冰体积膨胀会进一步扩大裂缝宽度和深度；受水分和气体侵蚀，会直接锈蚀钢筋，所以在实际施工中仍应对其进行有效控制。特别是避免有害裂缝的产生，以确保结构的可靠性。三、 裂缝产生的原因裂缝的类型甚多，其产生的原因有：外荷载引起的裂缝；物理因素引起的裂缝；化学因素引起的裂缝；施工操作引起的裂缝。主要有1、混凝土水灰比、坍落度过大，或使用收缩率较大的水泥，水泥用量过大，或使用过量粉砂。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此，水、水泥、粉煤灰、减水型泵送溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。采用含泥量大的粉砂配制的混凝土由于砂粒径小收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送混凝土为了满足泵送条件：混凝土坍落度大，流动性好，浇筑时为图施工方便，采用集中放料，振动棒赶料，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象（使用地泵时比较普遍），此时，混凝土脱水干缩，就会产生表面裂缝。泵送混凝土供应商为了保证混凝土的强度和可泵性、和易性往往采取加大水泥用量、减小骨料粒径，这样就会使混凝土因水泥用量过大而产生收缩、因骨料粒径过细而无法抵抗混凝土的收缩应力，最终混凝土因收缩而产生裂缝。2、 混凝土施工过分振捣，木模板过于干燥在高层设计中，为尽量压缩墙厚，剪力墙中的连梁、暗柱的配筋粗而密，插入式振捣棒难以插入到每个部位进行恰倒好处的振捣，为防梁、柱底部砼出现蜂窝、狗洞，振捣手往往在能插振捣棒的地方过分振捣，造成粗骨料沉落砂浆上浮混凝土离析，表面呈现泌水,而形成竖向体积缩小沉落，造成楼板表面有较厚的砂浆层，待水分蒸发后，导致混凝土表面因收缩过大而形成凝缩裂缝。而木模板面层在浇筑砼之洒水不够，过于干燥，导致混凝土因失水过快而引起混凝土的塑性收缩，产生塑性收缩裂缝。特别是在春夏干燥季节，模板吸水量更大，必须要加强浇水和防范，控制裂缝。3、 混凝土浇捣后过分抹平压光和养护不当当水泥浆浮在现浇楼层板时，如果再在表面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的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。而养护不当也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因。过早养护会影响混凝土的胶结能力,使混凝土表面跑砂、泛黄。过迟养护，由于受风吹日晒，混凝土板表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度底，不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季，因昼夜温差大，养护不当最易产生温差裂缝。4、 楼板的弹性变形及支座处的负弯矩为赶工期，混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载等。这些因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形，致使混凝土早期强度底或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂。施工中不注意钢筋的保护，把板面负筋踩弯等。将会造成支座的负弯矩，导致板面出现裂缝。5、 减水剂的影响资料表明：自从推广商品混凝土以来，结构裂缝普遍增多。为何会出现此类现象？除了泵送混凝土的水泥用量和砂率提高有关外,人们往往忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为4610-4,而现在泵送混凝土收缩变形约为6810-4,使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明，在混凝土配合比相同情况下，掺入减水剂的坍落度可增加100150，但是它与基准混凝土的收缩值相比，却增加120130%。同时，掺入不同类型的减水剂混凝土的收缩比是不相同的，一般是：木钙减水剂三聚氰胺减水剂氨基磺酸减水剂聚丙烯酸减水剂。这说明商品混凝土浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来的负面影响有关。但其机理有待于进一步研究。6、 高强钢筋及高强混凝土的大量应用及推广带来的影响随着能源的日趋紧张和科学技术的进一步发展，目前建筑用钢筋的级别以发展到四级，混凝土强度等级以发展到C100。随着这些硬件的上升建筑设计钢筋的间距越来越大、钢筋的用量越来越小抵抗混凝土塑性开裂的能力则相对减弱；随着混凝土强度级别选用的提高，板的厚度相应减小，导致混凝土自身收缩加大而板又为簿板，无法抵抗其自身的收缩应力，使混凝土贯通性裂缝越来越普遍。四、 裂缝的预防措施为了控制钢筋混凝土楼板面出现裂缝的数量和概率，结合近几年来施工的实践经验，现从材料使用和施工操作方面，简述施工过程中的具体防治措施。在工程施工中具体抓以下几个环节：1、从根本上解决楼板面负筋踩塌问题：积极与业主和设计单位沟通，在施工工程中确定用粗点的钢筋做马凳架立现浇板的上部负筋，确保板上层负筋不被踩弯、踩塌；在楼板浇捣、泵车布管时，采用专门的门式铁架支撑泵车管道和脚手架跳板，严禁在钢筋骨架上直接走人和操作；同时专人看护钢筋，浇混凝土前必须将钢筋整理到原设计部位。2、严格控制商品混凝土的施工配合比，根据混凝土强度等级和质量检验以及和易性的要求确定配合比；严格控制水灰比和水泥用量；控制粉煤灰掺量；选择级配良好的石子、含泥量较小的中粗砂，减小空隙率和砂率，以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度；对商品混凝土的坍落度进行逐车检查也是保证施工质量的重要因素。3、在混凝土浇筑前，应先将基层和模板浇水湿润，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。4、混凝土楼板面的振捣要用平板震动器均匀、适度的振捣，防止过振使水泥浆上浮，过多时刮去表层的水泥浆，或增加粗骨料；浇筑完毕后，表面刮抹的动作力不宜过大，严禁在混凝土表面撒干水泥刮抹，或加水压光；加强混凝土早期养护；打完第二遍木壳后，立即在板面用塑料布等材料覆盖，进行保温保湿养护，防止强风和烈日报晒。5、严格施工操作程序，不盲目赶工。杜绝过早上人、上荷载和过早拆模。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片，承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝。6、控制减水剂的用量品种，在泵送混凝土配合比中，要求商品混凝土生产厂家不再使用收缩比大的木钙减水剂和萘磺酸盐减水剂等，尽量使用新型的氨基磺酸减水剂和聚炳烯酸减水剂，或有微膨胀功能的抗裂缝减水（防水）剂（中国建筑材料科学研究院研制）,产品使用前应复试合格方可使用,严禁使用“三无”产品,假冒伪劣产品。通过上述施工措施的制定和落实,施工中的混凝土裂缝会相对较少和能有效控制的。五、 裂缝的修复和处理方法“建筑结构的裂缝是不可避免的,但其有害程度是可以控制的”。也就是说,出现裂缝并不可怕,关键是如何善于总结经验,吸取教训,逐渐控制裂缝的数量和有害程度,同时要及时与业主和监理方沟通,组织工程技术人员分析原因、制定修复方案和今后施工中的控制措施。主要的修复方法有:1、对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用1:1的水泥砂浆表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时,可用木抹子再压一遍