摘要:混凝土裂缝不仅能使钢筋混凝土结构构件的耐久性和适用性不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件的破坏。本文主要从混凝土裂缝的形成原因进行分析,并主要从施工角度提出预防措施和处理方法。
关键词:混凝土;裂缝成因;预防措施;处理方法
一、裂缝产生的原因及分类
混凝土裂缝产生的原因主要是混凝土的变形。可分为两大类:一类是非荷载作用下的变形;一类是荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形主要包括化学收缩、干湿变形及温度变形,荷载作用下的变形主要有弹性变形、塑性变形及徐变,其中弹性变形是可恢复变形,不影响混凝土的性能。
(1)化学收缩:化学收缩指的是水泥水化后水化产物总体积比反应前的反应物总体积小,使混凝土体积产生收缩。这种收缩主要与混凝土硬化同时发生。混凝土硬化可持续几十年,这种收缩也将持续几十年,但混凝土的化学收缩主要发生在混凝土的设计龄期内,以后发生的收缩非常缓慢且很小,因此这种收缩对混凝土结构物不产生破坏,工程中不需控制。
(2)干湿变形:混凝土具有湿胀干缩的性质。胀缩的情况决定于周围环境湿度的变化。当混凝土处于干燥环境中时,使混凝土内部及毛细管中游离水分由表及里的蒸发,由于混凝土内外水分蒸发程度不同,使混凝土构件的横截面出现不均匀的干缩,产生干缩裂缝。当混凝土在水中或潮湿环境中时,体积不变或产生微膨胀,其膨胀值远小于收缩值,一般不产生破坏。混凝土干缩裂缝主要与以下二方面有关,一是,混凝土的配合比、水灰比、水泥成分及水泥用量、砂石骨料的性质和用量、外加剂的性质和用量;二是,施工时早期养护的最早开始时间及最低养护时间,这一点对大体积混凝土及纵长结构混凝土尤为重要。
二、混凝土工程中常见裂缝的处理方法
在现实混凝土工程中无处不存在裂缝,混凝土裂缝不但会影响混凝土建筑工程的外观,更重要的是会影响到混凝土建筑工程的整体性和刚度。而且由于裂缝的存在会加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳以及抗渗能力,由此还可能会导致混凝土无法对钢筋起到有效的保护的作用,从而引起钢筋的锈蚀膨胀,进一步破坏工程的结构。因此必须及时和尽可能完善地处理好裂缝。根据裂缝的性质和具体情况,我们应该区别对待,运用不同的处理方法解决各种各样的裂缝难题,以保证混凝土建筑物的安全使用。
以下是几种在工程实践中经常运用的混凝土裂缝处理方法:
(一)表面修补法
表面修补法是一种最为常用也是最方便快捷的修补法。它主要适用于受力稳定和对结构承载能力没有影响的表面浅层细微裂缝的处理。通常的处理措施只是在裂缝的表面涂抹水泥浆或是环氧胶泥,或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。有的时候在防护裂缝的同时为了防止混凝土受各种作用的影响而使得裂缝继续发展,则可以通过在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施来改善。表面修补法在实际中运用和广泛,但是这种方法也有着很大的缺陷。一就是这种方法可能会掩饰掉一些原因不明的裂缝对延伸的裂缝无法追踪其变化;二就是这种处理方法无法深入到裂缝的内部,可能会留下隐患。所以在运用这种看似简单方法的时候也要经过科学的论证。
(二)开槽法修补裂缝开槽法修补法是裂缝封堵中经常使用的一种方法,该法适合于修补宽度大于0.5mm裂缝。通常采用配合比为:环氧树脂:聚硫橡胶:水泥:砂:=10:3:12.5:28。步骤一、用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀;步骤二、将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀;步骤三、将拌匀的环氧树脂聚硫橡胶掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌;步骤四、用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内,一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖,待完全初凝后,开始用水养护。需要注意的是,凿槽完毕以后一定要用洁净的水冲洗干净,然后等到充分干燥后才进行下一步工作,这样的话能起到加强后期混凝土与前期混凝土的有效粘结的作用。开槽法修补法的适用面很广泛,基本上非受力裂缝都适用,而且处理的效果也是相对较好。
三、裂缝的控制措施
对于裂缝的控制措施应从设计、施工两个方面去考虑:
3.1设计方面
3.1.1设计中,设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则,来选择结构方案和使用的材料。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。
3.1.2设计内应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方而原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
3.1.3在结构设计中,设计人员应重视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。
3.1.4合理设置混凝土结构后浇带,并在后浇带位置设置钢筋加强带。
3.1.5材料选择和混凝土配合比设计要符合规范要求,谨慎使用膨胀剂等外加剂。
3.2现场施工方面
3.2.1热天浇筑混凝土时减小浇筑厚度,利用浇筑层面散热。对于大体积的混凝土建议采用在混凝土中埋设水管,通入冷水降温,调整砼的内外温度。
3.2.2规定合理的拆模时间,由于新浇筑在早期,表面引起很大的拉应力,易出现“温度冲击”现象,此时拆除模板,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险。
3.2.3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,对于大体积混凝土,应尽量采用覆盖养护方式,保持混凝土表面温度和湿度,避免局部温差较大而产生裂缝,养护时间为14-28天。
3.2.4对于在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
3.2.5．在施工中,改善混凝土约束条件:合理地分缝分块、避免基础过大起伏、合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
3.2.6后浇带必须在混凝土结构浇筑完成40天后施工,后浇带必须按设计要求配置加强带。
3.2.7混凝土浇筑完成后若出现混凝土裂缝,在形成裂缝初期及时采用覆盖湿麻袋等方法等混凝土进行保温保湿养护,消除混凝土初期裂缝,将混凝土裂缝消除在萌芽状态。
四、结束语
混凝土结构裂缝是混凝土结构工程施工中容易产生和难以防范的一个重要问题,特别是大体积混凝土。如处理不当,将直接影响结构的工程质量,并有可能导致严重的后果。如何采取一定的设计和施工措施来克服和控制大的裂缝产生,是每一个工程技术人员应该遵循的原则。因此,严格按照国家有关规范、技术进行设计、施工具体问题具体分析,正确把握问题的实质,在各个环节,合理采取相应对策加以防治,对有效的控制混凝土裂缝具有重要的实际意义。
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