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鋼筋混凝土裂縫成因及防治論文
摘 要：鋼筋混凝土有害裂縫的存在，會降低抗?jié)B和抗凍能力，嚴重影響結(jié)構(gòu)物的耐久性，本文通過分析裂縫產(chǎn)生的各種原因及其影響因素，比較詳細地闡述了防治裂縫產(chǎn)生的各種措施，并指出了拆模后發(fā)現(xiàn)裂縫的處理方法。
關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫原因； 防治；修補
隨著我國建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土在交通、水利工程和城市建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。混凝土是一種不密實非均質(zhì)脆性結(jié)構(gòu)材料，混凝土內(nèi)部存在著固體、液體和空隙。對于一般鋼筋混凝土構(gòu)件，在使用荷載作用下，截面的拉應(yīng)力常常是大于混凝土的抗拉強度的，因而在正常使用狀態(tài)下，構(gòu)件總是帶裂縫工作的。當(dāng)裂縫寬度小于0.05mm時對使用無多大害處，但裂縫進一步擴展，形成較大裂縫，這對構(gòu)件影響很大。裂縫的存在，不僅會影響工程質(zhì)量的整體外觀形象，而且會降低抗?jié)B和抗凍能力，并會導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)物的耐久性，對某些水工結(jié)構(gòu)，由于裂縫會引起漏水，將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用功能，裂縫進一步擴大甚至可能會導(dǎo)致坍塌事故。因此，研究裂縫產(chǎn)生的原因及其影響因素，能更好地防治裂縫，提高工程質(zhì)量。為探索解決途徑，現(xiàn)將該問題產(chǎn)生的原因及防治措施簡述如下：
一、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素
近代實驗已表明：在混凝土拌和過程種，石子的表面吸附一層水膜；成型時，混凝土種多余的水分上升，在粗骨料的底面停留形成水囊；加上凝結(jié)時水泥石的收縮，使得骨料和水泥石的結(jié)和面上形成了局部的結(jié)和面微細裂縫（界面裂縫）。這種裂縫在混凝土種是不可避免的，當(dāng)裂縫寬度小于0.05mm時對使用無多大害處。但由于荷載作用、溫差作用、不均勻沉降或施工操作不規(guī)范等原因，裂縫進一步擴展，并逐漸串通，形成較大裂縫，這對構(gòu)件影響很大。裂縫進一步擴大甚至可能會導(dǎo)致坍塌事故。
混凝土產(chǎn)生裂縫的原因極為復(fù)雜，主要有荷載作用引起的裂縫和非荷載因素引起的裂縫兩大類。
1、荷載作用引起的裂縫
一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在使用荷載的作用下，截面的混凝土拉應(yīng)變大多是大于混凝土極限拉伸值的，因而作用于截面上的彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等這些正常荷載效應(yīng)都可能引起鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。
2、非荷載因素引起的裂縫
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件除了由荷載作用引起裂縫外，很多非荷載因素，例如溫度變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降、塑性坍塌、冰凍、鋼筋銹蝕以及堿-骨料化學(xué)反應(yīng)等都有可能引起裂縫�，F(xiàn)主要介紹由溫度變、化收縮變形、堿-骨料化學(xué)變化引起的裂縫。
1）溫度變化。一是混凝土在澆筑、凝固、硬化過程中，由于水泥的水化將產(chǎn)生并釋放大量的水化熱，造成混凝土構(gòu)件內(nèi)外部溫差較大，膨脹不一致，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過了混凝土抗應(yīng)力時便產(chǎn)生的裂縫。二是若施工中過早拆模板或冬季施工，構(gòu)件表面溫度不均勻，就會產(chǎn)生溫度收縮，這種收縮會受內(nèi)部混凝土的約束，在混凝土表面就產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這種拉應(yīng)力發(fā)展到一定成度，超過混凝土拉應(yīng)力時，混凝土表面就形成了裂縫。三是由于施工中人為因素引起的溫度變化如新舊混凝土接合面、分層分塊不合理、養(yǎng)護不及時等會引起混凝土構(gòu)件深入貫穿裂縫，這種裂縫危害性極大。
2）收縮變形�；炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時體積要縮小，產(chǎn)生收縮變形，這種變形不同成度地受到邊界的約束作用。對于這些受到約束而不能自由伸縮的構(gòu)件，混凝土的干縮就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。另外在配筋較高的構(gòu)件種，即使邊界沒有約束，由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用增強，混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，有可能引起構(gòu)件產(chǎn)生局部裂縫。
3）堿一骨料化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫。當(dāng)混凝土中含有堿活性骨料和堿含量高的水泥（堿含量超過0.6%鈉當(dāng)量時），或受到含可溶性硫酸鹽的水作用時，反應(yīng)生成物遇水可產(chǎn)生膨脹，但由于各種組成體積變化特性的差異所造成混凝土不均勻應(yīng)力，會破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并影響水泥石與骨料顆粒之間的膠結(jié)，形成裂縫。另外某些介質(zhì)與水泥結(jié)合會形成一種可溶性較低的化合物，由于這種化合物的體積比生成這些化合物的水泥漿的體積大，而使混凝土產(chǎn)生裂縫。在密實的混凝土種，這類侵蝕破壞大多屬于表面性的。
影響混凝土裂縫的因素除設(shè)計、施工、荷載外部原因外，內(nèi)部原因主要是水泥品種、水泥用量、單位用水量、粗骨料和細骨料質(zhì)量等。
混凝土形成裂縫的原因及影響因素雖然極為復(fù)雜，但在實際操作種，只要嚴格按照設(shè)計和施工規(guī)范進行操作，有害裂縫還是完全可以避免的。
二、防治措施
1、提高全員質(zhì)量意識，充分認識裂縫危害
隨著建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展，這就要求參建的技術(shù)管理人員不斷加強自身的學(xué)習(xí)和提高，充分認識裂縫產(chǎn)生的危害，加強對混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對混凝土性能的影響、新工藝新過程的學(xué)習(xí)了解，監(jiān)理單位、設(shè)計單位和施工單位一起對操作人員進行技術(shù)交底，對工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施，與施工班組研究討論，共同努力實現(xiàn)控制質(zhì)量目標(biāo)，有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。
2、加強設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控，做好施工方案設(shè)計
設(shè)計質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的重要因素，設(shè)計過程的質(zhì)量控制是質(zhì)量預(yù)控的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)理單位要充分發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，匯同建設(shè)、施工單位技術(shù)人員共熟悉圖紙，充分了解建設(shè)、設(shè)計意圖，做好技術(shù)交底。混凝土配合比是影響裂縫的重要內(nèi)部因素，施工前應(yīng)做好混凝土配合比設(shè)計和試配檢驗，在滿足混凝土設(shè)計標(biāo)號的前提下，盡量減少單位用水量、拌制混凝土?xí)r摻入一定量的磨細粉煤灰，降低水泥用量以減少水化熱量。另外還要對裝料順序、攪拌時間、澆筑點坍落度、入模溫度、留茬部位進行規(guī)劃，對模板進行設(shè)計，充分做好施工前的準(zhǔn)備工作。
3、加強對進場材料的控制
建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量，對進場的建筑材料一定要把好關(guān)�；炷猎跐仓劣不陂g，水泥會放出大量水化熱，水化熱越大，產(chǎn)生裂縫的可能性就越大，因此應(yīng)盡量采取措施降低水化熱。一是盡量選用水化熱較小的水泥品種，必要時可以加入緩凝劑，減緩澆筑速度以利散熱，或加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，改善和易性，減少水泥用量，降低水化熱。二是選用良好級配的骨料，嚴格控制粗細骨料的含泥量，細骨料宜用干凈的中砂或中粗砂，最好用中粗砂，粗骨料宜用粒徑較大、連續(xù)級配好的石子，嚴禁混入煅燒過的白云石或石灰石。
4、施工過程的質(zhì)量控制
1）混凝土從攪拌機中卸出后，其運輸延續(xù)時間受混凝土溫度高低限制，當(dāng)混凝土溫度20℃～30℃時，不超過1h；10℃～19℃時，不超過1.5h；5℃～9℃時，不超過2h。若長距離運輸宜采用混凝土運輸攪拌車來運輸，時間應(yīng)在1h以內(nèi)。當(dāng)采用泵送混凝土應(yīng)保證混凝土泵連續(xù)工作，泵送前先用適量的與混凝土成分相同的水泥砂漿或水泥漿潤滑輸送管道�；炷翉男读稀⑦\輸?shù)奖盟屯戤厱r間不得超過1.5h，夏季還應(yīng)縮短。泵送過程中，泵的受料斗內(nèi)應(yīng)充滿混凝土，防止吸收空氣形成阻塞。
2）混凝土自由傾落高度不宜超過2m，否則應(yīng)用串筒、斜槽、溜管或振動溜管下落。當(dāng)用串筒時，最后一節(jié)應(yīng)拉成垂直，間距不宜大于3m；若用斜槽，坡度不宜大于60°，出口處應(yīng)設(shè)有垂直擋土板，防止發(fā)生離析現(xiàn)象。
3）每層澆筑厚度按下列規(guī)定：用插入振搗棒搗時，為振動器作用部分的1.25倍；表面振動器為200mm；人工振搗時，基礎(chǔ)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)250 mm；配筋密肋結(jié)構(gòu)為150 mm，每次澆筑向前推進長度宜為1.0～1.5m。
4）振搗方法
插入式振搗棒應(yīng)與混凝土表面垂直或成40°～45°傾向振搗，插點應(yīng)均勻排列，可以行列式或交錯式順序移動，但不能混用；每次移動距離不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，且操作時應(yīng)快插慢拔，并插入下層尚未初凝的混凝土中50～100mm，以促進上下結(jié)合形成整體。振搗棒在每一點振動延續(xù)時間約在20～30秒，以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)浮漿和不再有氣泡、不再沉落為度，禁止振動棒觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等。
使用平板式振動器應(yīng)將混凝土澆灌區(qū)劃分成若干排，依次前進，移動間距應(yīng)使振動器的平板能覆蓋已振動好的混凝土邊緣30～50mm。當(dāng)混凝土表面傾斜時，振動器應(yīng)由低處逐漸向高處移動。每一振搗位置的延續(xù)時間，以使混凝土停止下沉并向上泛漿，或表面平整并均勻出現(xiàn)漿液為度，一般約為25～40s。
5）對鋼筋密集處，采用細石混凝土或水泥砂漿，適當(dāng)增大混凝土的坍落度，采用片式、針式振動器振搗或輔以人工振搗。
6）墩、柱、墻連成整體的梁板結(jié)構(gòu)：應(yīng)在澆筑墩、柱、墻及基礎(chǔ)的混凝土之后，停歇1～1.5h，再澆筑梁板或突出部分的混凝土，避免水平與垂直構(gòu)件交接處產(chǎn)生裂縫。
7）澆筑豎向結(jié)構(gòu)或大體積結(jié)構(gòu)時，底部應(yīng)先填以5～10cm厚與所用混凝土成份相同的水泥砂漿，以免形成離層。對大體積結(jié)構(gòu)混凝土還應(yīng)該采取有效的防裂措施，嚴格控制混凝土出現(xiàn)裂縫。
8）混凝土盡可能地連續(xù)澆筑，必須間歇時應(yīng)盡量縮短時間，并不超過2h，在前層混凝土凝結(jié)之前，必須將次層混凝土澆筑完成。若因施工技術(shù)、工藝或組織上的原因不能繼續(xù)澆筑，應(yīng)準(zhǔn)確地留設(shè)混凝土施工縫，混凝土達到1.2Mpa強度才能繼續(xù)澆筑，澆筑前應(yīng)剔除掉施工縫處水泥薄膜、松動石子或鋼筋上浮漿及斑銹，加以濕潤并沖洗干凈，鋪抹水泥漿或與混凝土成分相同的水泥砂漿一層。
9）混凝土模板安裝不但要求軸線、平面布置、斷面尺寸及標(biāo)高等滿足設(shè)計，而且要平整穩(wěn)定，澆筑前要設(shè)專人不斷檢查模板是否變形、松動、跑模、跑漿，以便發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
另外，在混凝土澆筑過程中，舊混凝土表面一定要清除干凈，再用清水沖洗干凈；填倉的砂漿一定要均勻，嚴格控制水灰比，混凝土澆筑速度不宜過快，同時振搗一定要振透、振勻，振搗時間以振搗至混凝土表面呈水平、不再顯著下降、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)�；炷辽喜糠值哪０灞砻嬗盟芰蠈痈采w，可以有效地防止裂縫的出現(xiàn)。在晝夜溫差大時，對混凝土要采取保溫措施，及時對混凝土體進行澆水養(yǎng)護�；炷猎谶\輸中應(yīng)保持均勻性，做到不分層、不離析、不漏漿，要有良好的坍落度等。
三、混凝土拆模后裂縫修補
混凝土拆模后若發(fā)現(xiàn)裂縫，通常如下處理：
①一般性表面細小裂縫，可將裂縫部位清洗干凈，干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或表面涂刷封閉。
�、诹芽p較大時，可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤，刷一層水泥漿，用1：2水泥砂漿分層壓實抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補。
③對影響結(jié)構(gòu)整體，防水防滲要求的結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、深度情況，采用水泥壓力灌漿、化學(xué)灌漿的方法修補，或表面封閉與注漿同時使用；明顯降低結(jié)構(gòu)剛度，承載力和嚴重裂縫，應(yīng)根據(jù)情況，采用預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍或結(jié)構(gòu)膠粘貼劑貼鋼板加固等方法。
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