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(huì)降低抗?jié)B和抗凍能力，嚴(yán)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(xì)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(bǔ)

　　隨著我國(guó)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�；炷�土是一種不密實(shí)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(duì)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(qiáng)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(shí)對(duì)使用無(wú)多大害處，但裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，形成較大裂縫，這對(duì)構(gòu)件影響很大。裂縫的存在，不僅會(huì)影響工程質(zhì)量的整體外觀形象，而且會(huì)降低抗?jié)B和抗凍能力，并會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)物的耐久性，對(duì)某些水工結(jié)構(gòu)，由于裂縫會(huì)引起漏水，將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用功能，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大甚至可能會(huì)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(jiǎn)述如下：

　　一、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素

　　近代實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)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(xì)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(shí)對(duì)使用無(wú)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(jìn)一步擴(kuò)展，并逐漸串通，形成較大裂縫，這對(duì)構(gòu)件影響很大。裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大甚至可能會(huì)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(shí)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(huì)產(chǎn)生溫度收縮，這種收縮會(huì)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(shí)，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(hù)不及時(shí)等會(huì)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。混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)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(duì)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(duì)周圍混凝土的約束作用增強(qiáng)，混凝土的收縮也會(huì)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(shí)），或受到含可溶性硫酸鹽的水作用時(shí)，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(huì)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(huì)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(shí)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(jì)、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(xì)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(shí)際操作種，只要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范進(jìn)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(shí)，充分認(rèn)識(shí)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(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和提高，充分認(rèn)識(shí)裂縫產(chǎn)生的危害，加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對(duì)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(jì)單位和施工單位一起對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)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(shí)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(qiáng)設(shè)計(jì)質(zhì)量監(jiān)控，做好施工方案設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的重要因素，設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)和試配檢驗(yàn)，在滿足混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)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(xì)粉煤灰，降低水泥用量以減少水化熱量。另外還要對(duì)裝料順序、攪拌時(shí)間、澆筑點(diǎn)坍落度、入模溫度、留茬部位進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)模板進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分做好施工前的準(zhǔn)備工作。

　　3、加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)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(duì)進(jìn)場(chǎng)的建筑材料一定要把好關(guān)�；炷�土在澆筑至硬化期間，水泥會(huì)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(shí)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(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量，細(xì)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(jí)配好的石子，嚴(yán)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(jī)中卸出后，其運(yùn)輸延續(xù)時(shí)間受混凝土溫度高低限制，當(dāng)混凝土溫度20℃～30℃時(shí)，不超過1h；10℃～19℃時(shí)，不超過1.5h；5℃～9℃時(shí)，不超過2h。若長(zhǎng)距離運(yùn)輸宜采用混凝土運(yùn)輸攪拌車來(lái)運(yùn)輸，時(shí)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(rùn)滑輸送管道。混凝土從卸料、運(yùn)輸?shù)奖盟屯戤厱r(shí)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(dòng)溜管下落。當(dāng)用串筒時(shí)，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(shí)，為振動(dòng)器作用部分的1.25倍；表面振動(dòng)器為200mm；人工振搗時(shí)，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(jìn)長(zhǎng)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(diǎn)應(yīng)均勻排列，可以行列式或交錯(cuò)式順序移動(dòng)，但不能混用；每次移動(dòng)距離不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，且操作時(shí)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(jìn)上下結(jié)合形成整體。振搗棒在每一點(diǎn)振動(dòng)延續(xù)時(shí)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(dòng)棒觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等。

　　使用平板式振動(dòng)器應(yīng)將混凝土澆灌區(qū)劃分成若干排，依次前進(jìn)，移動(dòng)間距應(yīng)使振動(dòng)器的平板能覆蓋已振動(dòng)好的混凝土邊緣30～50mm。當(dāng)混凝土表面傾斜時(shí)，振動(dòng)器應(yīng)由低處逐漸向高處移動(dòng)。每一振搗位置的延續(xù)時(shí)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(duì)鋼筋密集處，采用細(xì)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(dòng)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(shí)，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(duì)大體積結(jié)構(gòu)混凝土還應(yīng)該采取有效的防裂措施，嚴(yán)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(shí)應(yīng)盡量縮短時(shí)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(dá)到1.2Mpa強(qiáng)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(dòng)石子或鋼筋上浮漿及斑銹，加以濕潤(rùn)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(jì)，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(dòng)、跑模、跑漿，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)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(cāng)的砂漿一定要均勻，嚴(yán)格控制水灰比，混凝土澆筑速度不宜過快，同時(shí)振搗一定要振透、振勻，振搗時(shí)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�土上部分的模板表面用塑料層覆蓋，可以有效地防止裂縫的出現(xiàn)。在晝夜溫差大時(shí)，對(duì)混凝土要采取保溫措施，及時(shí)對(duì)混凝土體進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)�；炷�土在運(yùn)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(bǔ)

　　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(xì)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(shí)，可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤(rùn)，刷一層水泥漿，用1：2水泥砂漿分層壓實(shí)抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。

　　③對(duì)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(bǔ)，或表面封閉與注漿同時(shí)使用；明顯降低結(jié)構(gòu)剛度，承載力和嚴(yán)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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