混凝土裂縫的原因及預(yù)防措施

馬洪偉　孔凡興

摘 要:大量的工程和實(shí)踐理論分析表明,鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細(xì),甚至肉眼看不見(縫寬<0.5mm),一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學(xué)因素作用下,不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋混凝土強(qiáng)度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制。

關(guān)鍵詞:混凝土;溫度變形;裂縫

1 混凝土裂縫的成因:

1.1 原材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用材料的質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1.2 砂石含泥量超過規(guī)定,不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性,還會(huì)使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差,或砂顆粒過細(xì),用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇,水、硅反應(yīng)會(huì)生成膨脹的膠質(zhì),吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力,則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫,在潮濕地方較為多見。

1.3 拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

1.4 施工違反操作規(guī)程

常見因素有攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長;振搗不良;澆筑速度過快;塑性混凝土下沉;施工縫接茬處理不好;初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng),早期受凍;鋼筋骨架構(gòu)造不當(dāng)(主箍筋配置、主箍筋間距、主筋搭焊接錨固、輔筋和預(yù)埋件問題等);亂踩配筋致使保護(hù)層減小;模型板剛度不足;模板支架下沉或失穩(wěn);過早拆模等;其中多數(shù)屬物理性缺陷。

1.5 構(gòu)件受力、變形使內(nèi)應(yīng)力超越材料強(qiáng)度

常見的受力有拉伸(中、偏拉)、壓縮(中、偏壓局壓)、彎曲(少筋、適筋、超筋)、剪切(少箍、適箍、超箍、沖切)、扭轉(zhuǎn)等狀態(tài);常見的變形有因過大不均勻沉降、因收縮和溫度變形受到約束待狀態(tài)。它們所造成的缺陷均屬物理性缺陷。

1.6 溫度變形

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/℃。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形,由此產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見,譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫,大體積混凝土的裂縫等。

1.7 濕度變形

混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí),體積會(huì)逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等,通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)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。因此對于超長的建筑物或構(gòu)筑物,通常是每隔20～40m設(shè)置一道后澆帶,或采用在混凝土中摻加微膨脹劑等,這樣可基本解決混凝土的早期干縮。

2 預(yù)防措施

2.1 材料選用

水泥:應(yīng)選用水化熱較低的水泥,嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料。級配良好,空隙率小,無堿性反應(yīng);有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。細(xì)骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小,含泥量較低的中砂。外摻料:宜采用堿水劑等外加劑,以改善混凝土工作性能,降低用水量,減少收縮。

2.2 配料

配合比設(shè)計(jì):應(yīng)采用低水灰比、低用水量,以減少混凝土的收縮;禁止任意增加水泥用量;配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,攪拌要均勻,離析的混凝土必須重新拌勻后,方可澆灌。

2.3 模板工程

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防,在模板工程中應(yīng)注意以下各點(diǎn):模板構(gòu)造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(特別是動(dòng)荷載)作用下,模板變形過大造成開裂。例題掌握拆模時(shí)機(jī),拆模時(shí)間不能過早,應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或開裂。但也不能太晚,盡可能不要錯(cuò)過混凝土水化熱峰值,即不要錯(cuò)過最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。

2.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析現(xiàn)象,振搗應(yīng)均勻、適度。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下,更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難,或者不能保證其充分濕潤時(shí),可采用覆蓋保溫材料等方法。

2.5 施工技術(shù)

加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作,基坑開挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到場驗(yàn)收。對較復(fù)雜的地基,設(shè)計(jì)方在基坑開挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探,當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時(shí),必須先對其加固處理,并經(jīng)驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行下一步施工。

開挖基槽時(shí),要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。

合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建(構(gòu))筑物間距較近時(shí),一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ),以防止基坑開挖破壞已建基礎(chǔ)的地基。當(dāng)建(構(gòu))筑物各部份荷載相差較大時(shí),一般應(yīng)先施工重、高部分,后施工輕、低部分。

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

2.7 設(shè)計(jì)構(gòu)造

建筑平面選型在滿足使用要求的前提下,力求簡單。平面復(fù)雜的建筑物,容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。

合理布置縱橫墻,縱墻開洞應(yīng)盡可能小?？刂平ㄖ锏拈L高比。長高比越小,整體剛度越大,調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。減少地基的不均勻沉降。除了前述的措施外,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中還可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度、不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法,來調(diào)整地基的不均勻變形。層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱,可以增加建筑物的整體性,提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度,防止或減少裂縫。即使出現(xiàn)了裂縫,也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展。

正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定合適,構(gòu)造要合理,可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。