【摘要】混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位,然而混凝土裂縫較為普遍。分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了控制和防止裂縫的措施,并探討了混凝土的早期養(yǎng)護(hù)等問題。
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土裂縫；成因；控制；微裂縫
1 混凝土微裂縫
鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。確切地說,混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在,這是因?yàn)榛炷林械乃嗍凸橇显跍貪穸茸兓瘲l件下產(chǎn)生不均勻的體積變形,而它們又粘結(jié)在一起不能自由變形,于是形成相互間的約束應(yīng)力;一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的黏結(jié)強(qiáng)度,以及水泥石自身的抗拉強(qiáng)度,就會(huì)產(chǎn)生微裂縫[1]。
2 混凝土產(chǎn)生裂縫的原因
混凝土裂縫的產(chǎn)生,都是微裂縫發(fā)展的結(jié)果。就其本身而言,一般認(rèn)為是混凝土材料變形約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強(qiáng)度所致。
2.1 因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土構(gòu)件多次受冰凍,即溶解循環(huán)作用,使混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,促進(jìn)已有裂縫發(fā)展,結(jié)構(gòu)疏松,表面龜裂,表層剝落或整體崩潰。
2.2 因構(gòu)件受力、變形形成缺陷和裂縫。包括中心受拉、中心受壓、受彎、受剪、受沖切、梁的混凝土收縮和溫度變形、板的混凝土收縮和溫度變形。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力[2]。
2.3 施工違反操作規(guī)程形成缺陷和裂縫。塑性混凝土下沉,被頂部鋼筋所阻,形成沿鋼筋的裂縫;混凝土振搗不密實(shí),出現(xiàn)蜂窩,易形成各種受力裂縫的起點(diǎn);混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng),使水分蒸發(fā),引起混凝土澆注時(shí)坍落度過低,使得在混凝土體積中出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥使得在混凝土與大氣接觸面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;過早拆模,混凝土尚未建立足夠強(qiáng)度,構(gòu)件在實(shí)際施加與自身的重力荷載作用下,容易發(fā)生各種受力裂縫等。
2.4 材料選配不當(dāng)形成缺陷和裂縫。使用過期水泥,骨料含泥過量,含活性SiO2,水泥中含堿量過高,骨料石灰石,水泥水化熱等。
3 控制和防止裂縫的措施
3.1 由于砼攪拌運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)、澆筑速度過快、振搗不實(shí)、施工縫做法不當(dāng)、模板走動(dòng)等原因形成的裂縫可以按照《混凝土施工規(guī)程》嚴(yán)格執(zhí)行混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、振搗施工縫設(shè)置和舊混凝土連接,按模板制作、拆模以及養(yǎng)護(hù)方面的規(guī)定來防止。對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的構(gòu)件,也要區(qū)分構(gòu)件的類別、構(gòu)件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴(yán)重的程度,分別采用一般混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、粘鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等補(bǔ)救措施[3]。
3.2 對(duì)水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當(dāng)形成的裂縫,必須用對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收的辦法加以預(yù)防,凡不合格的次品材料一律不得使用,或經(jīng)試驗(yàn)后降低等級(jí)使用;對(duì)已發(fā)生這類因材料選用不當(dāng)而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫,必須作長(zhǎng)期詳細(xì)地觀察(因有的問題需要一段時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)),認(rèn)真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴(yán)重程度,研究制定其處理和加固方案。這是因?yàn)橐坏┮虿牧线x用不當(dāng)而發(fā)生的質(zhì)量問題,往往帶有普遍性。
3.3 地基過大不均勻沉降產(chǎn)生過寬裂縫時(shí),進(jìn)行建筑物在使用階段的沉降驗(yàn)算可以防止這些裂縫的出現(xiàn),對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的結(jié)構(gòu),要采用地基基礎(chǔ)的防治措施對(duì)地基基礎(chǔ)妥善處理后,再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來解決。
3.4 由于天氣干燥、初期養(yǎng)護(hù)不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產(chǎn)生的裂縫分別采用加強(qiáng)混凝土結(jié)硬化過程的自然養(yǎng)護(hù)、蓄熱養(yǎng)護(hù),采用引氣劑使混凝土內(nèi)部均勻分布?xì)馀?預(yù)留溫度伸縮縫等措施修補(bǔ)。受凍嚴(yán)重的構(gòu)件,有的要拆除,有的要加固后方可使用。
3.5 由于承受荷載使構(gòu)件產(chǎn)生過寬裂縫,合理地進(jìn)行設(shè)計(jì),可以防止這些裂縫出現(xiàn);對(duì)已出現(xiàn)的過寬裂縫的構(gòu)件要采用加固措施進(jìn)行加固。
3.6 對(duì)因使用及環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的裂縫,要依據(jù)不同性質(zhì)采用不同的防治措施。①因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫,除對(duì)已形成缺陷和損壞的部分予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外,宜添加對(duì)受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施;②因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷損傷,除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部位予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外,應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護(hù);③因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防;對(duì)已產(chǎn)生的不太嚴(yán)重的地震損傷可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。
3.7 從改善約束條件著手,合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。
3.8 從控制溫度著手,采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r對(duì)水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主[4]。
4 混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降。因此,混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:①防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;②防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;③防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束�；炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù),主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達(dá)到2個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮;另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。
