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摘要：在我国，建筑行业一般都用混凝土结构，其最大的问题就是裂缝。本文介绍了混凝土裂缝的危害,分析了混凝土工程裂缝产生的原因,从原材料、施工工艺、受力和变形及外界环境因素等方面阐述了混凝土裂缝的预防措施,从而积累混凝土施工经验,提高钢筋混凝土工程的质量。
关键词：混凝土；裂缝；成因；预防措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，建筑行业得到了前所未有的发展，建筑物在施工和使用过程中不可避免地会遇到质量差的现象,轻则看到各种缺陷,重则发生各种破坏,而混凝土结构工程的质量从根本上决定、影响着整个建筑工程的质量。在各种钢筋混凝土工程的缺陷中有一个共同表现,就是在钢筋混凝土构件中出现肉眼可见的裂缝。混凝土结构和构件通常都是带裂缝工作的,而混凝土一旦产生肉眼可见的裂缝则不仅使人产生不安全感,而且可以引起渗漏,保护层脱落,构件刚度降低,结构持久、承载力减弱等重要缺陷,裂缝的扩展和延伸更是结构破坏的先兆。因此要确保钢筋混凝土结构和构件的质量,非常有必要对形成混凝土裂缝的成因进行讨论和分析,并针对各种情况制定相应的预防措施。
1 裂缝成因分析
1.1 原材料质量及配合比
使用过期水泥,水泥等级使用不当,两种水泥混用,砂、石含泥量大,骨料粒径过小,骨料中含杂质,外加剂质量差或加入量过大等。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。配合比不当是指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳和选用外加剂不当等。
1.2 施工工艺
1)混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接原因。如:搅拌运输时间过长,引起混凝土坍落度降低,在混凝土内部也容易出现不规则的网状裂缝。混凝土振捣不密实,出现蜂窝,易形成各种受力裂缝的起点。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。2)模板构造不当,模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动,过早拆模等导致混凝土构件尚未建立足够强度,构件在实际施加于自身的重力荷载下容易发生各种受力裂缝,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。3)水分蒸发、表面失水使混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。
1.3 构件受力,变形
1)常见的受力有拉伸、压缩、剪切、扭转等状态,这些因素使内应力超过材料强度而使混凝土产生裂缝。2)常见的变形有因过大的不均匀沉降、因收缩和温度变形受到约束等。
1.4 环境因素的影响
1)在大气温湿度变化(冷热干湿循环作用)下,当纵向很长的构件受到某种约束时(如气温有变化时,基础部分不伸长,而上部结构伸长),就会在结构的薄弱部位产生裂缝。2)钢筋混凝土构件多次受到冻融循环作用使混凝土中产生内应力促进已有裂缝发展,结构疏松,表面龟裂,表层剥落或整体崩溃。3)受酸类、盐类、氯离子介质侵蚀在混凝土内部生成会膨胀的有害物质。4)意外事件,如火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
2、防治措施综述
在我国，建筑行业一般都用混凝土结构，其最大的问题就是裂缝，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应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,确保混凝土结构和构件质量,从而保证工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。首先要从原材料的质量和配合比方面控制,然后从钢筋混凝土工程的施工质量控制做起,进一步则要综合分析各种因素和现象,防治结合,提高整个工程的质量。
2.1 设计中主要措施
1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩,禁止任意增加水的用量。配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和用水量。2)对那些由于承受荷载而可能产生过宽裂缝的构件进行合理地设计,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已时,应考虑采用加强措施。3)积极采用补偿收缩混凝土技术。对由于混凝土收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。实践证明,这样做效果是很好的。4)对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60 d龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类适用、有效的混凝土掺合料。5)在设计时合理的进行建筑物在使用阶段的沉降验算,可以防止由于地基过大的不均匀沉降产生的过宽裂缝。
2.2 原材料质量控制措施
1)水泥应选用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格的水泥。2)粗骨料宜选用表面粗糙、质地竖硬的石料。级配良好,空隙率小,无碱性反应,有害物质及黏土含量不超规定。3)细骨料宜用颗粒较粗,空隙较小,含泥量较低的中砂。4)外掺料宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减小收缩。
2.3 施工技术控制措施
1)配料:在配合比设计方面,采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩,禁止任意增加水的用量,配制混凝土的计量应准确,要严格控制各种用料的配比。2)模板工程:模板构造要合理,模板和支架要有足够的刚度,防止在施工载荷作用下,模板变形过大造成开裂,合理掌握拆模时间。对于跨度L≤2 m的构件,当其达到混凝土设计强度50%时,可拆模,对于跨度2 m 8 m的构件,当其达到设计强度70%时,可拆模,对于跨度L≥8 m的构件,当其达到设计强度100%时,方可拆模。3)搅拌、运输及浇筑:保证混凝土拌制浇筑和振捣质量,防止混凝土的坍落度损失过多,浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度。按照混凝土工程施工规范要求做好施工缝的留置和接槎的处理。4)加强混凝土的早期养护时间,减少水分蒸发,在气温高、湿度低或风速大的条件下,应及早进行喷水养护。当浇水养护有问题时,应采用覆盖保湿等方法。
2.4 对因使用环境条件不同易产生的裂缝,要根据其不同性质采用不同的预防措施
1)硫酸盐腐蚀防治措施:对于控制硫酸盐腐蚀,选择合适的水泥品种很重要,要降低C3A,C3S的含量,相应增加水泥熟料中C4AF,C2S的含量,C3A含量降低可以減少钙矾石的生成数量,从而提高其抗硫酸盐腐蚀的能力。虽然C4AF水化时能生成水化硫铁酸钙和硫铝酸钙的固溶体,但其分布比较均匀,膨胀性小一些,而且水化铁酸钙还可以在游离的水化铝酸钙周围形成保护膜。在结构构件表面设置保护层,也可以有效隔离混凝土与腐蚀性介质的接触,防止腐蚀。2)碱骨料反应预防措施:在施工中采取如下必要的预防措施:a.选用碱性小的砂石骨料;b选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂;c.选用合适的掺合料抑制碱骨料反应。3)钢筋腐蚀的预防措施如下:a.保证钢筋保护层的厚度;b.混凝土级配要良好;c.混凝土浇筑要振捣密实;d.钢筋表层涂刷防腐涂料。
3、结语
在钢筋混凝土工程中,混凝土出现裂缝是普遍存在的一种现象,而混凝土微裂缝的存在极其容易扩散串联和分布不均匀的性质,使裂缝的控制和预防成为提高钢筋混凝土工程质量的关键,是我们广大工程技术人员必须重视的一个问题。
参考文献:
[1] 富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京:中国铁道出版社,2003.
[2] 罗福午.建筑工程质量缺陷事故分析及处理[M].武汉:武汉理工大学出版社,2009.
[3] 唐 山.混凝土结构开裂的防治[J].民营科技,2008(7):40-41.
关键词：混凝土；裂缝；成因；预防措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，建筑行业得到了前所未有的发展，建筑物在施工和使用过程中不可避免地会遇到质量差的现象,轻则看到各种缺陷,重则发生各种破坏,而混凝土结构工程的质量从根本上决定、影响着整个建筑工程的质量。在各种钢筋混凝土工程的缺陷中有一个共同表现,就是在钢筋混凝土构件中出现肉眼可见的裂缝。混凝土结构和构件通常都是带裂缝工作的,而混凝土一旦产生肉眼可见的裂缝则不仅使人产生不安全感,而且可以引起渗漏,保护层脱落,构件刚度降低,结构持久、承载力减弱等重要缺陷,裂缝的扩展和延伸更是结构破坏的先兆。因此要确保钢筋混凝土结构和构件的质量,非常有必要对形成混凝土裂缝的成因进行讨论和分析,并针对各种情况制定相应的预防措施。
1 裂缝成因分析
1.1 原材料质量及配合比
使用过期水泥,水泥等级使用不当,两种水泥混用,砂、石含泥量大,骨料粒径过小,骨料中含杂质,外加剂质量差或加入量过大等。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。配合比不当是指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳和选用外加剂不当等。
1.2 施工工艺
1)混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接原因。如:搅拌运输时间过长,引起混凝土坍落度降低,在混凝土内部也容易出现不规则的网状裂缝。混凝土振捣不密实,出现蜂窝,易形成各种受力裂缝的起点。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。2)模板构造不当,模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动,过早拆模等导致混凝土构件尚未建立足够强度,构件在实际施加于自身的重力荷载下容易发生各种受力裂缝,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。3)水分蒸发、表面失水使混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。
1.3 构件受力,变形
1)常见的受力有拉伸、压缩、剪切、扭转等状态,这些因素使内应力超过材料强度而使混凝土产生裂缝。2)常见的变形有因过大的不均匀沉降、因收缩和温度变形受到约束等。
1.4 环境因素的影响
1)在大气温湿度变化(冷热干湿循环作用)下,当纵向很长的构件受到某种约束时(如气温有变化时,基础部分不伸长,而上部结构伸长),就会在结构的薄弱部位产生裂缝。2)钢筋混凝土构件多次受到冻融循环作用使混凝土中产生内应力促进已有裂缝发展,结构疏松,表面龟裂,表层剥落或整体崩溃。3)受酸类、盐类、氯离子介质侵蚀在混凝土内部生成会膨胀的有害物质。4)意外事件,如火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
2、防治措施综述
在我国，建筑行业一般都用混凝土结构，其最大的问题就是裂缝，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应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,确保混凝土结构和构件质量,从而保证工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。首先要从原材料的质量和配合比方面控制,然后从钢筋混凝土工程的施工质量控制做起,进一步则要综合分析各种因素和现象,防治结合,提高整个工程的质量。
2.1 设计中主要措施
1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩,禁止任意增加水的用量。配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和用水量。2)对那些由于承受荷载而可能产生过宽裂缝的构件进行合理地设计,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已时,应考虑采用加强措施。3)积极采用补偿收缩混凝土技术。对由于混凝土收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。实践证明,这样做效果是很好的。4)对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60 d龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类适用、有效的混凝土掺合料。5)在设计时合理的进行建筑物在使用阶段的沉降验算,可以防止由于地基过大的不均匀沉降产生的过宽裂缝。
2.2 原材料质量控制措施
1)水泥应选用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格的水泥。2)粗骨料宜选用表面粗糙、质地竖硬的石料。级配良好,空隙率小,无碱性反应,有害物质及黏土含量不超规定。3)细骨料宜用颗粒较粗,空隙较小,含泥量较低的中砂。4)外掺料宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减小收缩。
2.3 施工技术控制措施
1)配料:在配合比设计方面,采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩,禁止任意增加水的用量,配制混凝土的计量应准确,要严格控制各种用料的配比。2)模板工程:模板构造要合理,模板和支架要有足够的刚度,防止在施工载荷作用下,模板变形过大造成开裂,合理掌握拆模时间。对于跨度L≤2 m的构件,当其达到混凝土设计强度50%时,可拆模,对于跨度2 m
2.4 对因使用环境条件不同易产生的裂缝,要根据其不同性质采用不同的预防措施
1)硫酸盐腐蚀防治措施:对于控制硫酸盐腐蚀,选择合适的水泥品种很重要,要降低C3A,C3S的含量,相应增加水泥熟料中C4AF,C2S的含量,C3A含量降低可以減少钙矾石的生成数量,从而提高其抗硫酸盐腐蚀的能力。虽然C4AF水化时能生成水化硫铁酸钙和硫铝酸钙的固溶体,但其分布比较均匀,膨胀性小一些,而且水化铁酸钙还可以在游离的水化铝酸钙周围形成保护膜。在结构构件表面设置保护层,也可以有效隔离混凝土与腐蚀性介质的接触,防止腐蚀。2)碱骨料反应预防措施:在施工中采取如下必要的预防措施:a.选用碱性小的砂石骨料;b选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂;c.选用合适的掺合料抑制碱骨料反应。3)钢筋腐蚀的预防措施如下:a.保证钢筋保护层的厚度;b.混凝土级配要良好;c.混凝土浇筑要振捣密实;d.钢筋表层涂刷防腐涂料。
3、结语
在钢筋混凝土工程中,混凝土出现裂缝是普遍存在的一种现象,而混凝土微裂缝的存在极其容易扩散串联和分布不均匀的性质,使裂缝的控制和预防成为提高钢筋混凝土工程质量的关键,是我们广大工程技术人员必须重视的一个问题。
参考文献:
[1] 富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京:中国铁道出版社,2003.
[2] 罗福午.建筑工程质量缺陷事故分析及处理[M].武汉:武汉理工大学出版社,2009.
[3] 唐 山.混凝土结构开裂的防治[J].民营科技,2008(7):40-41.