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摘要:在建筑物施工、使用过程中,混凝土出现裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且是一个较为普遍的问题。轻则影响建筑物美观,造成渗漏水,重则降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至会导致倒塌的重大质量事故。作为一个建筑工作者,如何克服混凝土裂缝是一件非常重要的事情。
关键词:混凝土裂缝;原因;预防措施
Abstract: In building construction, the use of the process, cracks only variety, different forms of concrete, and it is a common problem. It will affect the beauty of buildings, resulting in water leakage, while reduce the bearing capacity, stiffness, stability and integrity, durability of building structures, and even lead to the collapse of major quality accident. As a construction worker, how to overcome the concrete crack is a very important thing.
Key words: concrete cracks; causes; prevention measures
中图分类号:TU71 文献标识码: 文章编号:
引言:混凝土裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径,也是决定采取何种补救措施的重要依据。
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝是指肉眼看不到的、混凝土内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下,这种混凝土本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝产生的原因
1.设计原因
设计结构中的断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在对构件施加预应力处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋;以及构造钢筋配置过少或过粗和未充分考虑混凝土构件的收缩变形,采用的混凝土等级过高,造成用水泥量过大,对收缩不利。各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
2.混凝土材料及配合比
(1)材料原因
粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生; 骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大; 混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩;水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大;水泥等级及混凝土强度等级原因(水泥等级越高,细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂)。
(2)混凝土配合比设计原因
设计中水泥等级或品种选用不当;配合比中水灰比(水胶比)过大;单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大;配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离浙、泌水、保水性不良,增加收缩值,配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示:用水量不变时。水泥用量每增加10%,混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时,用水量每增加10%,混凝土强度降低20%,混凝土与钢筋的粘结力降低10%。
3.施工及现场养护原因
(1)施工原因
施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因,如:水泥、砂,石等质量不好;混凝土质量不好;水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩;模板构造不当,漏水,漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等。
现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大;对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝;大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝;现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝;现场模板拆除不当,引起拆模裂縫或拆模过早;现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成混凝土较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使混凝土微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
(2)养护原因
养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到,现场混凝土养护越接近标准条件,混凝土开裂可能性就越小。
4.使用原因(外界因素)
构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝;使用荷载超负;野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝;周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝;意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
三、混凝土裂缝的预防措施
1.设计方面
设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施;要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决;对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利;对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
2.材料选择及混凝土配合比方面
(1)材料选择
普通混凝土宜优先选用细度模数2.4~2.6之间的中砂,泵送混凝土用砂对0.315mm筛孔的通过量不宜小于15%,且不大于30%。对0.16mm筛孔的通过量不应小于5%;用于混凝土的砂应控制泥和有机质的含量。砂进场后应做筛分试验、含泥量试验、视比重试验、有机质含量试验。
石子一般选用粒径4.75~40mm的碎石或卵石,泵送高度超过50mm时,碎石最大粒径不宜超过25mm。卵石最大粒径不宜超过30mm;石子进场后应做压碎值试验、筛分试验、针片状含量试验、含泥量试验、视比重试验。储料场对不同规格、不同产地、不同品种的石子应分别堆放,并有明显的标示。
水泥在使用前,除应持有生产厂家的合格证外,还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验,檢验合格方可使用;大体积混凝土尽量选用低热或中热水泥,降低水化热。在钢筋混凝土结构中,严禁使用含氯化物的水泥。
(2)混凝土配合比控制
混凝土应根据实际采用的原材料进行配合比设计,并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行试验、试配,以满足混凝土强度、耐久性和工作性能(坍落度等)的要求,不得采用经验配合比。严格控制水灰和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。
3.施工及现场养护方面
(1)施工方面
施工方案应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。
首先混凝土要有合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。最后是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。
(2)现场养护方面
养护的目的是使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。技术关键是设法使混凝土温度级慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力,阻力裂缝的产生。
在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩,主要是控制好构件的湿润养护。常规养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减小表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于用常规方法。
对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现,降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7至28天,最好能长些。
四、混凝土裂缝的补救措施
随着现代科学技术的不断发展,对混凝土裂缝的补救措施也越来越简单和可靠。首先出现裂缝后要先判断是由什么原因引起的,还要预测会出现什么样的后果。要对裂缝进行定期的观察,不要急于修补,最好每隔2~3天观测一次,要用精密的尺子进行测量。以测量裂缝没有继续变化时,根据观测的情况确定修补措施;对于混凝土拌合物沉降裂缝、早期混凝土干缩裂缝、应力裂缝等可以利用树脂类粘合剂进行修补;对于其他原因造成的影响使用安全的裂缝要采用支撑、粘钢加固、碳纤维布加固,重新施工等方法进行加固。
目前,虽然有许多简单易行的混凝土加固方法,但是还应该是预防为主,根据裂缝形成的原因分析事前预防,施工中加强管理,尽量避免混凝土裂缝的发生。
五、结束语
综上所述,混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
关键词:混凝土裂缝;原因;预防措施
Abstract: In building construction, the use of the process, cracks only variety, different forms of concrete, and it is a common problem. It will affect the beauty of buildings, resulting in water leakage, while reduce the bearing capacity, stiffness, stability and integrity, durability of building structures, and even lead to the collapse of major quality accident. As a construction worker, how to overcome the concrete crack is a very important thing.
Key words: concrete cracks; causes; prevention measures
中图分类号:TU71 文献标识码: 文章编号:
引言:混凝土裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径,也是决定采取何种补救措施的重要依据。
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝是指肉眼看不到的、混凝土内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下,这种混凝土本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝产生的原因
1.设计原因
设计结构中的断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在对构件施加预应力处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋;以及构造钢筋配置过少或过粗和未充分考虑混凝土构件的收缩变形,采用的混凝土等级过高,造成用水泥量过大,对收缩不利。各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
2.混凝土材料及配合比
(1)材料原因
粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生; 骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大; 混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩;水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大;水泥等级及混凝土强度等级原因(水泥等级越高,细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂)。
(2)混凝土配合比设计原因
设计中水泥等级或品种选用不当;配合比中水灰比(水胶比)过大;单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大;配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离浙、泌水、保水性不良,增加收缩值,配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示:用水量不变时。水泥用量每增加10%,混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时,用水量每增加10%,混凝土强度降低20%,混凝土与钢筋的粘结力降低10%。
3.施工及现场养护原因
(1)施工原因
施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因,如:水泥、砂,石等质量不好;混凝土质量不好;水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩;模板构造不当,漏水,漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等。
现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生;高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大;对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝;大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝;现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝;现场模板拆除不当,引起拆模裂縫或拆模过早;现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成混凝土较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使混凝土微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
(2)养护原因
养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到,现场混凝土养护越接近标准条件,混凝土开裂可能性就越小。
4.使用原因(外界因素)
构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝;使用荷载超负;野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝;周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝;意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
三、混凝土裂缝的预防措施
1.设计方面
设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施;要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决;对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利;对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
2.材料选择及混凝土配合比方面
(1)材料选择
普通混凝土宜优先选用细度模数2.4~2.6之间的中砂,泵送混凝土用砂对0.315mm筛孔的通过量不宜小于15%,且不大于30%。对0.16mm筛孔的通过量不应小于5%;用于混凝土的砂应控制泥和有机质的含量。砂进场后应做筛分试验、含泥量试验、视比重试验、有机质含量试验。
石子一般选用粒径4.75~40mm的碎石或卵石,泵送高度超过50mm时,碎石最大粒径不宜超过25mm。卵石最大粒径不宜超过30mm;石子进场后应做压碎值试验、筛分试验、针片状含量试验、含泥量试验、视比重试验。储料场对不同规格、不同产地、不同品种的石子应分别堆放,并有明显的标示。
水泥在使用前,除应持有生产厂家的合格证外,还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验,檢验合格方可使用;大体积混凝土尽量选用低热或中热水泥,降低水化热。在钢筋混凝土结构中,严禁使用含氯化物的水泥。
(2)混凝土配合比控制
混凝土应根据实际采用的原材料进行配合比设计,并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行试验、试配,以满足混凝土强度、耐久性和工作性能(坍落度等)的要求,不得采用经验配合比。严格控制水灰和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。
3.施工及现场养护方面
(1)施工方面
施工方案应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。
首先混凝土要有合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。最后是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。
(2)现场养护方面
养护的目的是使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。技术关键是设法使混凝土温度级慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力,阻力裂缝的产生。
在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩,主要是控制好构件的湿润养护。常规养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减小表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于用常规方法。
对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现,降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7至28天,最好能长些。
四、混凝土裂缝的补救措施
随着现代科学技术的不断发展,对混凝土裂缝的补救措施也越来越简单和可靠。首先出现裂缝后要先判断是由什么原因引起的,还要预测会出现什么样的后果。要对裂缝进行定期的观察,不要急于修补,最好每隔2~3天观测一次,要用精密的尺子进行测量。以测量裂缝没有继续变化时,根据观测的情况确定修补措施;对于混凝土拌合物沉降裂缝、早期混凝土干缩裂缝、应力裂缝等可以利用树脂类粘合剂进行修补;对于其他原因造成的影响使用安全的裂缝要采用支撑、粘钢加固、碳纤维布加固,重新施工等方法进行加固。
目前,虽然有许多简单易行的混凝土加固方法,但是还应该是预防为主,根据裂缝形成的原因分析事前预防,施工中加强管理,尽量避免混凝土裂缝的发生。
五、结束语
综上所述,混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。