混凝土裂缝成因分析及防治措施-技术创新

混凝土裂缝成因分析及防治措施

日期：2016-5-16 16:28:10　来源：互联网　浏览数：
　

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0 ·引　言
    近年来，随着内江市城市化进程的加快，高层建筑拔地而起，建筑面积不断增加，截至2014年5月，内江市在建工程总建筑面积约达到1 600万m2，创历史新高。建筑整体质量有所提升，但形势依然严峻，从内江市住房分户验收的情况来看，本地区依然存在混凝土裂缝、防水渗漏及保温节能施工不规范的质量问题，其中混凝土裂缝最普遍、最严重，本文着重针对混凝土裂缝这一难题，从原材料、设计、施工等方面进行分析，提出了具体的防治处理措施。
    1 ·裂缝成因分析及控制措施
    1.1 混凝土材料因素[1～3]
    1.1.1 收缩裂缝
    混凝土是由砂石、水泥、水、掺和料及外加剂组成的混合物，其中水泥发生水化反应，并释放大量热量，水化反应的实际需水量很少，约占总用水量的15%～20%，大部分水以游离态存在，并在混凝土硬化过程中，蒸发散失到空气。从而使混凝土内部形成大量的毛细孔，因孔隙负压力，导致体积发生收缩而开裂。根据收缩机理的不同，收缩裂缝常分塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝和化学收缩裂缝4类。
    1）塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段，终凝之前。由于水泥浆体中水分流向表面并迅速蒸发，毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩，从而致使混凝土表面开裂。通常这种裂缝多出现在干热和刮风天气，裂缝较浅，中部宽、两端细[4]。
    2）沉降收缩裂缝。沉降收缩裂缝约发生在混凝土浇筑后半小时发生，并在硬化时停止。由于混凝土粗细骨料发生不均匀沉落，粗骨料下沉，水泥浆上浮，当沉降受抑制（如钢筋或预埋件）时使混凝土因剪切而开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面，沿钢筋长度方向分布，中间宽、两端窄，是一种常见的早期裂缝，特别是泵送混凝土中更常见。
    3）干燥收缩裂缝。干燥收缩裂缝发生在养护完成阶段。由于混凝土硬化后，水分蒸发引起混凝土表面干缩，当干缩变形受到混凝土内部约束时，产生较大的拉应力，使混凝土表面拉裂。干缩裂缝常发在表面很浅的位置，多沿构件短边方向分布，呈平行线状或网状。
    4）化学收缩裂缝。化学收缩是水泥水化反应后，生成物的平均密度变小而引起凝胶体系的体积收缩所致。自由水成为水化产物，比容降低1/4，因此化学减缩量的大小取决于水泥水化产物中化学结合水量的多少。
    一般来说，水灰比越大，水泥强度越高，骨料越少，环境温度越高、表面失水越大，其收缩值越大，越易产生收缩裂缝；因此通过以下措施可有效地控制收缩裂缝。
    1）合理选择水泥品种。宜选用早期强度高、保水性能好的硅酸盐水泥或体积干缩较小的粉煤灰水泥、低热水泥。
    2）降低水灰比。通过掺加高效减水剂或矿物掺和料（如粉煤灰、矿渣粉），降低单位用水量或水泥用量。
    3）做好混凝土养护措施。混凝土振捣密实后，表面覆盖潮湿的草垫或塑料薄膜，并定期洒水养护，做到保温保湿；另外，刮风季节还应增设挡风措施。   1.1.2 温度裂缝
    水泥水化反应释放出大量的热，当混凝土内、外散热速率不一致时，形成温度差，便产生温度应力，当应力超过混凝土抗拉强度，裂缝便产生。这种裂缝常发生在大体积混凝土中，具有贯穿性，严重影响结构刚度。实践表明，当温差大于25℃时，混凝土就会产生温度裂缝。
    温度裂缝的控制措施：
    1）材料方面，宜采用粉煤灰水泥或低热水泥，掺加缓凝高效减水剂、降低水泥用量和降低骨料温度等措施均可降低混凝土本身温度，起到抑制裂缝的效果。
    2）改善施工工艺，大体积混凝土分层浇筑或在混凝土内部设置循环散热水管，降低内部温度，减小内外温差。同时合理设置温度后浇带，改善结构约束条件，减小温度应力。
    3）增设构造措施，在混凝土内适当计算配置温度钢筋，抵抗温度应力作用。
    4）加强混凝土养护，做好表面保温措施（如蓄水养护或覆盖潮湿草垫等），使混凝土表面缓慢散热；同时控制大体积混凝土的入模温度，并进行动态测温监测，控制混凝土内外温度差在25℃范围以内。
    1.2 设计因素
    因设计考虑不周，导致混凝土产生裂缝的主要原因有：①构件截面小或配筋率较低，使结构刚度降低，挠度偏大，引起构件开裂；②设计楼板厚度不够，且不进行挠度验算，使得板厚挠度加大，引起板角开裂；③基础选型不当，引起不均匀沉降，产生沉降开裂；④楼板配筋按单向板配筋，忽略双向受力。控制措施：①适当提高计算配筋率，在满足配筋率的前提下，采用小直径钢筋，提高混凝土延性性能；②合理设置构件截面，对较大跨度楼板挠度进行验算；③单体建筑不宜采用两种以上的基础形式，同时在沉降区域还应加强构造设计；④严格按照双向受力进行楼板配筋。
    1.3 施工因素
    施工因素造成混凝土开裂的原因包括：①养护不到位；②施工速度过快，上荷过早，混凝土早期强度低，在结构内部形成硬性裂缝；③模板支撑体系刚度不够或拆模过早；④混凝土振捣方式不正确，使表面浮浆过厚或振捣不实；⑤楼板负弯矩筋移位变形，保护层过厚，承载力下降；⑥洞口附加钢筋漏设或设置方式错误；⑦水电管线集中排列且不规则。
    控制措施：①混凝土浇筑完成，应及时进行保湿养护；②合理控制施工速度，待混凝土强度达到1.2MPa以上时，才能施加荷载；③严格按规范搭设、拆除模板支撑体系，确保支撑结构可靠；④混凝土振捣宜适度，确保混凝土均匀密实；⑤做好板筋成品保护，合理设置马凳间距，防止钢筋变形，保证板厚度满足要求；⑥合理布置管线排列，并附加钢筋网片。
    2 ·裂缝处理措施[5～8]
    混凝土裂缝处理应结合裂缝宽度、裂缝深度、裂缝状态及特征、裂缝所处环境、裂缝是否稳定、裂缝是否渗水和裂缝产生原因等多方因素，通过实际调查、科学鉴定后，采取适宜的修补措施，方可达到结构安全和耐久的要求。一般裂缝按荷载裂缝和非荷载裂缝两类进行裂缝处理，并结合表1的要求采取正确的修补措施（其中荷载裂缝＞0.2 mm时，应验算开裂结构承载能力，验算结果不满足要求时，还应采取结构加固处理措施），常用的处理方法有表面封闭法、压力注浆法、填充密封法。

    2.1 表面封闭法
    适用于裂缝宽度w＜0.2mm的裂缝，通过表面涂抹聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂，达到封闭裂缝的效果。
    1）工艺流程为：表面刷毛清洗→填补表面缺损（环氧胶泥或乳胶水泥）→选材涂抹。
    2）施工要点：宜选用黏结力强、延伸率大、不易老化的弹性材料。
    2.2 填充密封法
    适用于裂缝宽度0.2 mm＜w＜0.5 mm的裂缝，先沿裂缝剔凿“V”型槽，填充新混凝土或其他材料，以恢复结构整体性、防水性及耐久性。
    1）工艺流程为：凿槽→基层处理、钢筋除锈→刷结合剂→嵌填修补材料→表面处理。
    2）施工要点：①嵌填材料可选用环氧树脂、环氧砂浆、聚合物水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥或沥青油膏等；②锈蚀裂缝必须先彻底除锈，再涂防锈涂料。
    2.3 压力注浆法
    适用于裂缝宽度w＞0.5 mm的裂缝，借助压力将聚氨酯、环氧树脂或水泥浆液注入裂缝深处，以恢复结构整体性、防水性及耐久性。
    1）工艺流程为：凿槽→埋设浆嘴→封缝→密封检查→灌浆→封孔→灌浆质量检查。
    2）施工要点：①选用黏结力强、可灌性好的树脂类材料；②宽度大于2 mm的特大裂缝，宜采用水泥类材料；③动态裂缝，宜采用稀释的环氧树脂或聚氨酯材料；④化学注浆压力宜为0.2～0.4 MPa，水泥浆注浆压力宜为0.4～0.8 MPa。
    3· 结　语
    混凝土裂缝是材料本身的固有特性，其在混凝土结构中普遍存在，对结构安全及耐久性能构成严重影响。要解决混凝土裂缝难题，除合理选用裂缝修补措施外，还应加强设计、施工环节的质量控制，加大对混凝土材料的深入研究分析，提高混凝土的延性性能。