鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)裂縫及防治措施

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)裂縫及防治措施

□□ 姚文平(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原030006)

摘要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及外部環(huán)境影響和人為因素等，常常會(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的裂縫，從形成原因和特征進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；成因；防治

文章編號(hào)：1009-9441(2015)02-0024-03

中圖分類(lèi)號(hào)：TU 375

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Because of its structural characteristics，the external environment，human factors and so on，reinforced concrete structure often cracks.For common concrete structure crack，this paper analyzes its formation and characteristics，and corresponding prevention and treatment measures are put forward.

作者簡(jiǎn)介：姚文平(1968-)，女，山西應(yīng)縣人，從事建筑材料教學(xué)與研究工作。

收稿日期：2015-02-04

引言

鋼筋混凝土具有抗壓強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)及其質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久性好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用。但由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及外部環(huán)境的影響和人為因素等，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常常會(huì)產(chǎn)生裂縫。本文對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的裂縫，從形成原因和特征進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的防治措施。

1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)塑性沉降裂縫

1.1　塑性沉降產(chǎn)生的原因

在新攪拌的混凝土拌合物中，骨料懸浮在水泥漿體中，水泥漿起膠結(jié)作用。但如果拌合物稠度大(即坍落度大)，或者本身配合比設(shè)計(jì)不合理，很容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象。加之混凝土拌合物中骨料的密度大于水泥漿的密度，這樣就會(huì)發(fā)生骨料下沉，而水分會(huì)在水平鋼筋底部以及粗骨料底部大量集聚，隨著水分的蒸發(fā)，混凝土硬化后就形成了空隙，致使接近混凝土表面的部分強(qiáng)度下降。當(dāng)固體顆粒下沉遇到水平鋼筋或摩擦側(cè)模板時(shí)，會(huì)引起不均勻沉降，這樣就在混凝土表面形成了塑性沉降裂縫。

1.2　鋼筋混凝土構(gòu)件塑性沉降裂縫的特征

鋼筋混凝土構(gòu)件塑性沉降裂縫一般表現(xiàn)為表面開(kāi)裂，走向縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有一定的規(guī)律，形似龜紋；縫隙寬度和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似。

1.3　塑性沉降裂縫的防治措施

防止塑性裂縫最根本的辦法是解決混凝土拌合物的和易性，增加保水性和粘聚性，降低泌水性。在實(shí)際施工中可采取以下辦法：

(1)在施工之前，應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境、施工方式和方法、材料的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)際混凝土配合比設(shè)計(jì)，在水灰比不變的情況下，減少水泥的用量。

(2)選擇合理的砂率，增強(qiáng)混凝土拌合物的保水性、粘聚性。

(3)在施工中經(jīng)常摻加適量的外加劑(如減水劑)，以提高混凝土的和易性，但要控制好其用量，用量不能太大，用量大了保水性降低，泌水性增加，粘聚性就變差，容易產(chǎn)生離析。

(4)采用高性能減水劑，保證良好的流動(dòng)性，同時(shí)有效地改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性。

(5)根據(jù)實(shí)際情況，正確選用水泥品種。

(6)在施工中還要考慮攪拌時(shí)間，若攪拌時(shí)間短了攪拌不均勻，攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又會(huì)造成離析泌水。另外，施工中還需考慮澆筑高度，澆筑高度對(duì)塑性沉降裂縫有影響。

2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫

2.1　受力裂縫產(chǎn)生的原因

受力裂縫是混凝土強(qiáng)度較低的情況下，由于人為因素和自然環(huán)境在施加力或振動(dòng)下產(chǎn)生的，它的危險(xiǎn)是很難預(yù)測(cè)的。其形成原因有：

(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度低或者彈性模量不很高的情況下，人為地施加了超過(guò)其本身所能承載的施工荷載。

(2)就鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身而言，在沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的情況下而過(guò)早地拆除了底部模板，使其過(guò)早地承受荷載，致使受拉區(qū)出現(xiàn)不能恢復(fù)的裂縫。

(3)在鋼筋混凝土地下工程結(jié)構(gòu)中，由于措施不力或施工方法欠妥而使得地下水位上升，底部混凝土結(jié)構(gòu)在凝結(jié)之前過(guò)早地受到了水壓作用，造成受力不均，也可能形成裂縫。

2.2　受力裂縫的特征

(1)裂縫較大，在長(zhǎng)度和深度方向有明顯變化。

(2)裂縫與主筋方向垂直。

2.3　受力裂縫的防治措施

(1)嚴(yán)格執(zhí)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等，合理配置鋼筋，做到不偷工減料、不以次充好，施工前應(yīng)做鋼筋混凝土最大荷載的測(cè)定。

(2)施工時(shí)，鋼筋混凝土構(gòu)件所承受的外力絕不能超過(guò)其承載能力。

(3)制定嚴(yán)格的施工操作規(guī)程，并認(rèn)真實(shí)施，嚴(yán)格管理，不能為了趕工期而不等混凝土完全硬化、強(qiáng)度尚未達(dá)到要求而急于施工。

(4)不能過(guò)早地拆除模板、模具。

(5)施工前應(yīng)充分調(diào)研，了解、掌握當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)與氣象資料，如地下水位情況、施工地區(qū)的氣象環(huán)境等，根據(jù)實(shí)際情況制定施工方案，做到具體問(wèn)題具體分析。

(6)在地下防水工程中，應(yīng)做基坑的降排水，在底板混凝土澆筑時(shí)，要連續(xù)不間斷地進(jìn)行降水作業(yè)，保證地下水低于混凝土底板地面至少在7天以上。

3鋼筋混凝土塑性收縮裂縫

3.1　塑性收縮裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土塑性收縮是混凝土處于塑性階段出現(xiàn)的。這時(shí)由于基層、模板的吸水或漏水以及外界高溫或大風(fēng)造成混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快等原因，內(nèi)部的水分不斷地向表面移動(dòng)，致使混凝土體積急劇收縮，同時(shí)這種收縮又受到骨料、鋼筋的約束而引起拉應(yīng)力，由于此時(shí)鋼筋混凝土的強(qiáng)度低而引起收縮裂縫。

3.2　塑性收縮裂縫的特點(diǎn)

混凝土塑性收縮裂縫通常表現(xiàn)為順筋方向表面開(kāi)裂，多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，它是在混凝土仍處于塑性時(shí)出現(xiàn)。

3.3　防止塑性收縮裂縫的措施

(1)在混凝土澆筑施工之前應(yīng)把基層、模板澆水均勻濕透，應(yīng)避免施工后這二者過(guò)多地吸收水分。

(2)按照設(shè)計(jì)的配合比施工，嚴(yán)格控制水灰比。

(3)摻加高效減水劑，以增加混凝土的和易性，減少水泥和水的用量。

(4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，采取必要的防風(fēng)措施，防止水分過(guò)快蒸發(fā)，例如在上面覆蓋麻片、塑料薄膜和濕的草席等。

(5)保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn)，或者在表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑或涂層等養(yǎng)護(hù)，以防水分過(guò)多蒸發(fā)。

4干縮裂縫

4.1　干縮裂縫產(chǎn)生的原因

干縮裂縫往往出現(xiàn)在鋼筋混凝土構(gòu)件硬化后，其根本原因是其內(nèi)部水泥石脫水收縮體積變小引起的。混凝土拌合物中的骨料的收縮小于水泥石，所以對(duì)水泥石有約束力，在水泥石中產(chǎn)生了拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于鋼筋混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就形成了由表及里的干縮裂縫。

4.2　干縮裂縫的特點(diǎn)

(1)干縮裂縫的形狀多為平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂紋，是表面性的，寬度多在0.05~0.2 mm之間。

(2)干縮裂縫常常是較薄的梁板沿其短向分布，而大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多出現(xiàn)在平面部位。

4.3　防止干縮裂縫的措施

(1)根據(jù)施工的實(shí)際情況合理選用水泥，改用中低熱水泥或者粉煤灰水泥。

(2)減少用水量，降低水灰比。

(3)摻加合適的減水劑。

(4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，涂刷養(yǎng)護(hù)劑、防水涂料養(yǎng)護(hù)。

5水化收縮裂縫

5.1　水化收縮裂縫產(chǎn)生的原因

水泥在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中作為膠結(jié)材料，在水化反應(yīng)中生成一系列的化合物，由于在水化反應(yīng)過(guò)程中體積發(fā)生了變化，其結(jié)晶相與凝膠相在已形成的水泥石骨架內(nèi)產(chǎn)生孔隙，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。硅酸鹽水泥的水化收縮量約為1%～2%。

5.2　防止水化收縮的措施

(1)混凝土澆筑完畢的12 h以內(nèi)，需在表面上先覆蓋塑料薄膜，然后再覆蓋麻袋之后澆水。

(2)在冬季是不需要給鋼筋混凝土構(gòu)件澆水的，只需在上面鋪設(shè)塑料薄膜或麻袋、草袋覆蓋，這樣既可以維持水分，使之不易揮發(fā)，同時(shí)又保溫防凍，減小因水化產(chǎn)生的體積收縮。

(3)夏季施工時(shí)由于氣溫高、濕度低、干燥快，所以應(yīng)優(yōu)先采用水養(yǎng)護(hù)的方法連續(xù)養(yǎng)護(hù)。特別是在澆筑后的最初一兩天，要保證鋼筋混凝土構(gòu)件一直處于充分濕潤(rùn)的狀態(tài)。

(4)對(duì)于大面積的平板類(lèi)工程，采用養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)較為實(shí)用和方便。

6溫差脹縮裂縫

6.1　溫差脹縮裂縫形成的原因

溫差脹縮裂縫形成的原因分為內(nèi)部因素和外部因素。

(1)內(nèi)部原因是水泥水化熱積蓄，混凝土澆筑后，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生了大量的水化熱，這樣造成與外界的溫差過(guò)高，再加上鋼筋混凝土構(gòu)件體積一般較大，會(huì)出現(xiàn)混凝土表面散熱很快，而積聚在混凝土內(nèi)部的大量的水化熱不易散發(fā)，形成了較大的內(nèi)外溫差，引起內(nèi)外熱脹冷縮程度不同，導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)件表面承受較大的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)溫差逐漸增大，這種內(nèi)應(yīng)力超過(guò)了鋼筋混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生了裂縫。

(2)外部原因主要有外部冰霜和氣候驟變。當(dāng)溫度變化較大時(shí)，鋼筋混凝土表面溫度急劇下降而產(chǎn)生收縮，形成裂縫。

6.2　溫差脹縮裂縫的特點(diǎn)

(1)鋼筋混凝土的深層或貫穿裂縫走向一般與主筋方向平行或接近平行。

(2)裂縫寬度受溫度變化的影響大，熱脹冷縮較明顯。

6.3　防止溫差脹縮裂縫的措施

(1)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣鳎侠磉x用水泥，盡量選用低熱水泥或中熱水泥，如粉煤灰水泥、礦渣水泥，以減少水化放熱，防止裂縫產(chǎn)生。

(2)在混凝土拌合物中適量摻加高效減水劑或粉煤灰，這樣就減少了水泥的用量，降低了水化熱，防止了裂縫的產(chǎn)生。

(3)對(duì)混凝土進(jìn)行表面保溫和內(nèi)部降溫，同時(shí)宜進(jìn)行測(cè)溫，監(jiān)控混凝土的內(nèi)外溫差及降溫速度，據(jù)此調(diào)整保溫層的厚度。

(4)合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于混凝土散熱。

(5)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在寒冷季節(jié)施工，應(yīng)對(duì)混凝土表面設(shè)置保濕措施。

(6)大體積混凝土施工時(shí)，留有一定的收縮縫。

7結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土構(gòu)件是一種脆性材料，在工程中應(yīng)用非常廣泛。但在施工中由于種種原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。如何有效地防止裂縫的產(chǎn)生，一直是學(xué)術(shù)界和工程界努力研究、不斷探討的問(wèn)題。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)防止混凝土裂縫提出以下觀點(diǎn)：

(1)鋼筋混凝土構(gòu)件由于原料品種、規(guī)格及其質(zhì)量不完全相同，施工條件、環(huán)境因素不相同，裂縫的成因多種多樣，在工程實(shí)踐中需要具體問(wèn)題具體分析。應(yīng)根據(jù)裂縫產(chǎn)生的具體原因，從材料、配合比、施工措施等多方面采取綜合措施，才能取得比較滿意的效果。

(2)混凝土拌合物從漿體到初凝、終凝直至硬化，是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，由于其反應(yīng)機(jī)理的復(fù)雜性，出現(xiàn)裂縫的原因也是復(fù)雜多變的。只有不斷地探索研究，不斷地實(shí)踐，才能防治裂縫。

(3)應(yīng)積極研究應(yīng)用新型材料，摻加外加劑，改善混凝土的脆性，提高混凝土的抗裂性。

Common Reinforced Concrete Structure Crack and Prevention Measures

YAO Wen-ping

(Shanxi Polytechnic College，Taiyuan，Shanxi，030006，China)

Key words：reinforced concrete structure；crack；cause；prevention and treatment

(編輯盛晉生)

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