混凝土裂縫產生的原因及控制措施論文

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混凝土裂縫產生的原因及控制措施論文

摘要:在建設工程中,混凝土結構與構件出現不同程度的裂縫,對結構造成一定的損傷,這嚴重影響了混凝土的強度和變形,甚至對結構的安全造成一定的威脅。嚴重的可能會威脅到人們的生命和財產安全,所以預防和處理好混凝土的裂縫就尤爲重要了。

關鍵詞:收縮裂縫;溫度裂縫;沉陷裂縫;措施

隨着時代進程的迅猛發展,我國的建設市場規模正日益增大,混凝土在現代建築工程中佔有重要地位。混凝土裂縫不僅影響使用功能,而且影響混凝土的強度和變形,進一步會引起鋼筋的繡蝕,最終影響結構的持久性和耐久性。因此本文對混凝土裂縫的成因、處理措施和補救方法進行探討。

1、混凝土裂縫的成因

混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的一種非均質脆性材料,由於其組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同,所以混凝土的裂縫產生原因也是各種各樣的:

1.1收縮裂縫

混凝土收縮是混凝土材料本身固有的一種物理現象,據測試混凝土的收縮值一般在(4—8)×l0一4,混凝土抗拉強度一般在2~3Mpa,彈性模量一般在(2—4)×l04 Mpa。由公式8=盯/E(式中8:爲應變值、盯:爲混凝土應力、E:爲混凝土彈性模量)可知混凝土的允許變形範圍僅在萬分之一左右,而混凝土的實際收縮在(4—8)×l0_4,混凝土實際收縮大於混凝土允許變形範圍,因此混凝土的裂縫是不可避免的',關鍵在於控制裂縫的寬度。

混凝土表面有可能失去水分而產生收縮,而塑性收縮產生的主要原因就是混凝土在凝結前的強度很小或者幾乎沒有,還可能是混凝土在剛剛凝結強度很小的時候,被大風或者高溫所影響,其表面的水分流失過快,造成較大的負壓從而使混凝土的體積急劇的收縮,因此發生龜裂狀況。

1.2溫度裂縫

溫度裂縫是混凝土內部約束引起的,多發生在大體積混凝土、高強混凝土或溫度變化較大地區的混凝土施工過程中。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯。大體積混凝土從澆注時起,到達設計強度爲止,即施工期間產生的結構裂縫主要是由水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土工程,水泥用量多,結構截面大,因此,混凝土澆注以後,水泥放出大量水化熱,混凝土溫度升高。由於混凝土導熱不良,體積過大,相對散熱較小,混凝土內部水化熱積聚難以散失到環境中,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快。升溫階段,混凝土表面溫度總是低於內部溫度。由於熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力。中心部分混凝土膨脹的速度要比表面混凝土快,中心部分與表面質點間形成相互約束,中心屬於約束膨脹,不會開裂;表面屬於約束收縮,當表面拉應力(t)超過混凝土的極限抗拉強度時,混凝土表面就產生裂縫。隨着水泥水化反應的減慢及混凝土的不斷散熱,混凝土由升溫階段過度到降溫階段,溫度降低,體積收縮。由於混凝土內部熱量是通過表面向外散發,降溫階段,混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值,如果過大,同升溫階段一樣產生表面裂縫。降溫過程,混凝土體積收縮,同時,考慮到邊界條件和地基的約束,屬於約束收縮。

1.3結構裂縫

雖然現澆樓板承載力均能滿足設計要求,但由於預製多孔板改爲現澆板後,牆體剛度相對增大,樓板剛度相對減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處,往往產生一些結構裂縫。例如牆角應力集中處的450斜裂縫,板端負彎距較大處的板面拉裂縫等。

1.4結構基礎不均勻沉降引起的裂縫

當結構的基礎沉降不均勻時,結構構件受到強迫變形,導致結構物中構件與構件之間產生斜拉和剪切左右,從而使得結構構件開裂,隨着不均勻沉降的進一步發展,裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決於地基變形的情況。由於地基變形造成的應力一般較大,因此裂縫寬度較大,多呈450,並且通常是貫穿性的。

2、混凝土裂縫的防治措施

控制收縮裂縫的措施如下:

幹縮裂縫的主要預防措施:選用收縮量較小的中低熱水泥和粉煤灰水泥,這樣會減少水泥的用量。另外水灰比會影響混凝土的幹縮,所以在混凝土的設計中應控制好水灰比,還要添加適量的減水劑。在混凝土攪拌配合中要嚴格控制用水量。在結構中設置合適的收縮縫。塑性收縮裂縫的主要預防措施:選用收縮強度較小的水泥,比如硅酸鹽或者普通的硅酸水泥,另外在混凝土最後凝結前可以採取覆蓋塑料薄膜的方法來保持表面的水分,減少大風高溫條件下水分的嚴重流失。控制溫度裂縫的措施如下:

採用底水化熱、高強度水泥,以減低水泥水化熱,提高混凝土的抗裂能力;水泥使用前進行水化熱測定,水泥水化熱測定按現行國家標準《水泥水化熱實驗方法(直接法)》測定;改善骨料級配,採用導熱性好、線膨脹係數小、級配合理的骨料,減少混凝土溫度應力。在混凝土的施工中,爲了提高模板的週轉率,往往要求新澆築的混凝土儘早拆模。當混凝土溫度高於氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆築早期拆模,在表面引起很大的拉應力,出現“溫度衝擊”現象。在混凝土澆注初期,由於水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫爲高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土幹縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板後及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對於防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。摻用混合材料以減少用水量、節約水泥,降低混凝土的抗裂能力。

摻用外加劑減緩水化熱的發生速率。爲保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。

控制沉陷裂縫的措施:

對於鬆軟不結實的土質進行加深鞏固,保證進入凍土裏的支撐模板有足夠的硬度,一定要結實牢固支撐均勻,使其處於平穩均勻的狀態。

3、裂縫產生後常見的補救辦法

3.1表面修補法。適用於對承載力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理,亦適用於大面積細裂縫防滲、防漏的處理。表面塗抹水泥砂漿、環氧膠泥、油漆和瀝青。

3.2內部修補發。用壓漿泵將膠結材料壓入裂縫中,由於其凝結、硬化而起到補縫作用,以恢復結構的整體性。

3.3結構補強加固法。用錨杆、鋼板、鋼筋混凝土等材料對結構做補強加固,可扼制裂縫進一步發展,恢復結構的整體性。

4、總述

以上對混凝土裂縫產生的原因進行了初步的探討,收縮裂縫和溫度裂縫是混凝土結構中普遍存在的問題,但是應用我們本文提到的措施結合實際工程通過採取相應的措施,對溫度有效控制,混凝土的收縮裂縫和溫度裂縫是完全可以避免的。沉陷裂縫通過合理的設計,嚴格把好材料進料關,系統控制施工工藝,嚴格操作程序,沉陷裂縫是可以得到解決的。此外,遇到大體積混凝土的澆注,合理地分縫分塊,避免過大的高差和側面長期暴露,確保工程質量。

參考文獻

[1]羅先兵,現澆鋼筋混凝土樓板裂縫產生的原因及防治措施[J].西部探礦工程,2006.

[2]中華人民共和國建設部,混凝土結構設計規範(GB50010-2010)

[3].北京:中國建築工業出版社,2010.