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混凝土開裂成因及預防措施

2010-03-17 09:15    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:民用建筑中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土結構裂縫,給廣大居民帶來了極大的不便;炷凉こ淌┕み^程中,經(jīng)常發(fā)生一些裂縫,影響結構的安全,保證工程結構安全,是工程管理人員急需掌握的,本文就結合工作實際,對混凝土工程裂縫產生的原因,預防裂縫的措施及修補工法進行探討。

  一、裂縫的原因

  混凝土中產生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結構不合理,原材料不合格(如堿骨料反應),模板變形,基礎不均勻沉降等;炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝土的約束,又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。

  二、裂縫分析

  根據(jù)溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:

 。1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。

 。2)中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

 。3)晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。

  根據(jù)溫度應力引起的原因可分為兩類:

 。1)自生應力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構,如果內部溫度是非線性分布的,由于結構本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應力。

 。2)約束應力:結構的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應力。

  三、防止裂縫的措施

  為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度的措施如下:

 。1)采用改善骨料級配,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;

  (2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

 。3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;

 。4)混凝土澆筑過程中嚴格控制水灰比及混凝土坍落度,盡量減少自由水,避免由于天氣炎熱、大風原因造成混凝土表面失水過快引起的混凝土表面裂縫,在施工過程中應采取相應的覆蓋養(yǎng)護措施加以控制。

 。5)在混凝土澆筑完畢后,嚴格控制現(xiàn)澆板荷載最初堆放時間、位置和數(shù)量,保證混凝土達到1.2KN/㎡,同時應避免集中荷載堆放和堆放過多引起的混凝土裂縫。

 。6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節(jié)采取保溫措施;改善約束條件的措施是:

 、俸侠淼胤挚p分塊;

  ②避免基礎過大起伏;

  ③合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

  混凝土的早期養(yǎng)護實踐證明,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)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

  從溫度應力觀點出發(fā),保溫應達到下述要求:

  1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。

  2)防止混凝土超冷,應該盡量設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。

  3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。

  混凝土的早期養(yǎng)護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果,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。一方面,使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂能力。

  從理論上分析,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期,在施工中應切實重視起來。

  四、裂縫修補方法

 。1)常用的方法為涂覆法,增加整體面層,表面縫合等

 、偻扛卜ǎ夯炷帘砻娉霈F(xiàn)數(shù)量較多的表面裂縫時,采用手工或機械噴涂方法,將修補材料涂覆于混凝土表面,起到表面封閉作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之間,厚度大者適應裂縫變化能力強。選用修補材料時應考慮使用條件(室內、室外、環(huán)境溫濕度變化,介質腐蝕情況)以及裂縫活動情況等。

 、诃h(huán)氧漿液粘貼玻璃絲布:一般采用環(huán)氧樹脂膠料或環(huán)氧焦油膠料,粘貼1~2層玻璃絲布。

  ③表面縫合:在裂縫兩邊鉆孔或鑿槽,將u形鋼筋或金屬板放入孔或槽中,用環(huán)氧樹脂砂漿等無收縮型砂漿灌入孔或槽中錨固,以達到縫合裂縫的目的。

  (2)局部修復法

  常用的方法有充填法,部分鑿除重新澆筑混凝土、預應力法等。

 、俪涮罘。用鋼釬、風鎬或高速轉動的切割圓盤將裂縫擴大,最終鑿成V形或梯形槽,分層壓抹環(huán)氧砂漿、或水泥砂漿、或聚氯乙烯膠泥、或瀝青油膏等材料封閉裂縫。其中V形槽適用于一般裂縫修補;梯形槽用于滲水裂縫修補;環(huán)氧砂漿適用于有結構強度要求的修補;聚氯乙烯膠泥和瀝青油膏僅適用于防滲漏的修補。

 、诓糠骤彸匦聺仓炷痢τ阡摻罨炷令A制梁等構件,由于運輸、堆放、吊裝不當而造成裂縫的事故時有發(fā)生。這類裂縫有時可采用鑿除裂縫附近的混凝土,清洗、充分濕潤后,澆筑強度高一等級的混凝土,養(yǎng)護到規(guī)定強度的修補方法。修補后的構件仍可使用在工程上。用這種方法修補己斷裂的構件應特別慎重。此外,修補前應檢查鋼筋的實際應力和變形狀況。修補混凝土宜用微膨脹型。修復工作必須十分仔細認真,否則新老混凝土結合不良將導致失敗。

  雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一,同時在實踐中的應用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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