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混凝土裂縫的原因與防治措施論文
1混凝土裂縫簡(jiǎn)述
清華大學(xué)譚維祖提出過(guò)自20世紀(jì)初起，人們就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大體積水工混凝土?xí)驗(yàn)樗嗨〞r(shí)的放熱散發(fā)緩慢而產(chǎn)生明顯的溫升，并在隨后的的降溫過(guò)程中由于體積的收縮受約束而出現(xiàn)開(kāi)裂。北京建筑工程研究院傅沛共高級(jí)工程師說(shuō)混凝土是由水泥、參合聊、外加劑與水配置的膠結(jié)材漿體，又是彈性模量較高的而抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫，混凝土在澆筑成型后，混凝土骨料堆體積對(duì)漿體收縮作用，是內(nèi)部開(kāi)始就產(chǎn)生微裂縫，在環(huán)境溫度、適度、荷載等因素作用下，這些裂縫就發(fā)展為肉眼可見(jiàn)的宏觀(guān)裂縫�；炷亮芽p同時(shí)具有不確定性和無(wú)規(guī)律性，裂縫的長(zhǎng)度、寬度、深度、分布位置、數(shù)量(密度)都不一樣。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(jiàn)(縫寬小于0．5mm)，一般對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)大的影響，允許其存在。盡管有些結(jié)構(gòu)允許存在一定數(shù)量和大小的裂縫，但是要避免出現(xiàn)有害裂縫，以確保工程質(zhì)量，使建筑物具有良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
2混凝土裂縫的原因分析
混凝土開(kāi)裂的原因多種多樣，通常是混凝土體積變化時(shí)受到約束或者由于荷載作用時(shí)混凝土內(nèi)產(chǎn)生的過(guò)大的拉應(yīng)力引起的。下面就材料和施工期間易發(fā)生的變形裂縫分別予以討論。
2．1塑性沉降裂縫
在新拌的混凝土中，骨科顆粒懸浮在一定稠度的膠結(jié)材漿體中，由于普通混凝土的漿體密度低于骨料，因而骨料在漿體中有下降趨勢(shì)。
而漿體中水泥顆粒密度又大雨粉煤灰并遠(yuǎn)大于水，從而使?jié){體的粉煤灰與水向上漂移而產(chǎn)生沉降、離析與泌水現(xiàn)象。骨料下沉和水分上升不僅會(huì)在水平鋼筋底部和粗骨料底部積聚水分。干燥后形成空隙，還會(huì)使混凝土接近表面的部分由于粉煤灰組分多而將低強(qiáng)度。當(dāng)下沉的固體顆粒遇到水平鋼筋或受到側(cè)面模板的摩擦阻力時(shí)，就會(huì)與周?chē)幕炷列纬沙两挡�，在混凝土頂部表面形成塑形沉降裂縫。
2．2塑性收縮裂縫
裂縫在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則，長(zhǎng)短寬窄不一，互不連通，呈龜裂狀，深度一般不超過(guò)50mm，類(lèi)似干燥的泥漿面，出現(xiàn)很普遍。產(chǎn)生原因是由于混凝土澆筑后3－4h左右表面沒(méi)有及時(shí)覆蓋，風(fēng)吹日曬，在塑性狀態(tài)時(shí)表面水分蒸發(fā)過(guò)快，以及混凝土本身的水化熱高等原因，造成混凝土體積產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土強(qiáng)度趨近于零，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開(kāi)裂。混凝土中的水分蒸發(fā)和吸收的速度越快，塑性收縮裂縫就越容易產(chǎn)生。此外混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。
2．3溫差脹縮裂縫
混凝土澆筑后，水泥的水化熱使混凝土內(nèi)部溫度升高，一般每100kg水泥可使混凝土溫度升高10度左右，加上混凝土的入模溫度，在2－3d內(nèi)，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)到50－80度。此時(shí)，即溫度每升高或降低10度，混凝土產(chǎn)生0．01%的線(xiàn)膨脹或收縮。經(jīng)驗(yàn)表明，在無(wú)風(fēng)天氣，混凝土表面溫度與環(huán)境氣溫之差大雨25度，即出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的溫度收縮裂縫，這就是大體積混凝土表面需要及時(shí)覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)的原因。
2．4水化收縮及自生干縮裂縫
水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中，水化產(chǎn)物的絕對(duì)體積同水化前的水泥與水的體積之和相比有所減少的現(xiàn)象是水化收縮。硅酸鹽水泥的水化收縮量為1%－2%。水化收縮在初凝前表現(xiàn)為漿體的宏觀(guān)體積收縮，初凝后則在已形成的水泥石骨架內(nèi)生成孔隙。在水泥繼續(xù)水化的過(guò)程中不斷消耗水分導(dǎo)致毛細(xì)孔中自由水減少，濕度降低，在外部養(yǎng)護(hù)水供應(yīng)不充分的情況下，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自干燥現(xiàn)象。由自干燥作用導(dǎo)致毛孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，引起混凝土內(nèi)自干燥收縮。由于常態(tài)混凝土的水膠比較高，混凝土內(nèi)有較充分的水分，在養(yǎng)護(hù)好的條件下很少出現(xiàn)缺水干燥現(xiàn)象，因而很少發(fā)生自身干燥收縮，對(duì)伊水膠比小于0．35的混凝土。
初凝后水化收縮與自生干縮率可達(dá)到0．01%－0．03%，因此水膠比低的混凝土，應(yīng)在初凝時(shí)水泥石結(jié)構(gòu)未達(dá)到很密實(shí)的情況下及時(shí)養(yǎng)護(hù)。
3混凝土裂縫的防治措施
3．1有關(guān)設(shè)計(jì)方面的措施
設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，對(duì)其承受的永久荷載和可變荷載應(yīng)按照規(guī)范采用，設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)符合規(guī)范外，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊燃?jí)，建筑的規(guī)模、體形、平面尺寸、施工技術(shù)條件等因素，全面慎重的考慮對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取有效設(shè)計(jì)措施，控制混凝土收縮、溫度變化、地基基礎(chǔ)不均勻沉降等原因產(chǎn)生的裂縫。
3．2有關(guān)材料和配合比方面的措施
為了控制混凝土結(jié)構(gòu)的有害裂縫，應(yīng)妥善選定組成材料和配合比，以使所制備的混凝土符合設(shè)計(jì)和施工所要求的性能外，還具有抵抗開(kāi)裂所需要的功能。配制混凝土?xí)r，嚴(yán)格控制水灰比，使用水化熱低的水泥，選擇級(jí)配良好的石子，嚴(yán)格控制骨料的含泥量，減小空隙率和砂率。
澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕潤(rùn)，振搗密實(shí)，做好收面工作，在混凝土初凝后、終凝前進(jìn)行二次抹壓，以提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減少收縮量�；炷翝仓螅皶r(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)，保證混凝土表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)。商品混凝土在滿(mǎn)足可泵性、和易性的前提下，盡量減小坍落度。當(dāng)表面發(fā)現(xiàn)細(xì)微裂紋時(shí)，應(yīng)再次進(jìn)行抹壓，并及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)。選用水化熱低(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，以降低混凝土的溫度;摻加緩凝劑或高效減水劑，以提高混凝土強(qiáng)度并減少用水量及水泥用量，延長(zhǎng)混凝土達(dá)到高溫度的時(shí)間。
3．3施工措施
鋼筋混凝土工程施工時(shí)，除滿(mǎn)足通常要求的混凝凝土物理力學(xué)性質(zhì)及耐久性能外，還用控制有害裂縫的的產(chǎn)生。所以要制定好相關(guān)技術(shù)方案和質(zhì)量控制措施，并且進(jìn)行技術(shù)交底。在模板的安裝和拆除中，安裝的模板構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水、不影響混凝土的均勻性及強(qiáng)度發(fā)展，能保證構(gòu)件形狀正確規(guī)整。底模及其支架的拆除的混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，模板置于堅(jiān)實(shí)的地面防止支撐淪陷;在混凝土運(yùn)輸中，應(yīng)保持混凝土拌和物的均勻性不應(yīng)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，運(yùn)送容器不漏漿，內(nèi)壁光滑平整，具有防曬、防風(fēng)等性能。運(yùn)至澆筑地點(diǎn)的混凝土的坍落度應(yīng)符合要求。嚴(yán)禁向運(yùn)輸?shù)綕仓攸c(diǎn)的混凝土任意加水;在混凝土澆筑使選用適當(dāng)?shù)臋C(jī)具與澆筑方法，澆筑過(guò)程要進(jìn)行監(jiān)控，要防止鋼筋、模板、定位筋的移動(dòng)和變形;在養(yǎng)護(hù)期間經(jīng)行妥善的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，盡量避免急劇干燥、溫度急劇變化、振動(dòng)及外力的干擾。
4結(jié)語(yǔ)
混凝土裂縫問(wèn)題一直嚴(yán)重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，要預(yù)防和避免混凝土施工裂縫的發(fā)生，就必須結(jié)合工程現(xiàn)狀，客觀(guān)、認(rèn)真地分析施工環(huán)境和施工條件，綜合考慮多方面因。
對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，觀(guān)察裂縫的形狀跟走向、有無(wú)發(fā)展趨勢(shì)，分析裂縫產(chǎn)生的原因，確定裂縫的性質(zhì)，做到設(shè)計(jì)與施工緊密配合，精心選擇原材料，并在施工中結(jié)合多種預(yù)防處理措施�？刂苹炷亮芽p，重點(diǎn)在防，采取有針對(duì)性的防裂縫措施，加大建設(shè)過(guò)程中的主動(dòng)控制力度，同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定就能夠有效的防止裂縫的發(fā)生。
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