施工中混凝土裂縫成因及預防
摘要:結構混凝土施工中易出現裂縫,通過對結構混凝土裂縫成因的分析,提出預防措施,供工程技術人員借鑒。
關鍵詞:結構混凝土; 裂縫 ;預防
在結構混凝土施工過程中,混凝土表面常會出現各種裂縫。它不僅影響結構的美觀,也會降低結構混凝土的強度,影響結構的使用性能和使用壽命,給人們的生活、生產帶來不便。因此,對引發結構混凝土裂縫的成因進行分析、歸納及采取預防措施很有必要。
一、結構混凝土常見裂縫原因分析
混凝土抗壓能力很強但抗拉能力很弱,其產生裂縫的成因極為復雜。在施工和使用過程中,當溫度、濕度發生變化,地基不均勻沉降,過早、過大承受荷載等情況時,都容易產生裂縫。
1、材料質量
水泥、砂、石等質量不合格,如水泥受潮、過期,標號不合要求;砂、石含雜質,骨料級配差、彈性模量低等都會導致裂縫。
2、施工工藝
混凝土施工工藝涉及面廣,在一定程度上影響著混凝土的內在質量和表觀。水分蒸發、水泥結石和混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。混凝土是一種人造混合材料,施工中要嚴格控制均勻和密實程度,避免在極端天氣條件下施工。混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實、養護等各道工序中稍有差錯都會影響其均勻度和密實度,產生裂縫。例如模板支撐不當,漏水、漏漿、支撐強度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂;混凝土攪拌不均、混凝土離析、振搗不實以及施工過程中鋼筋表面污染、混凝土保護層太小或太大、澆灌中碰觸鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。
混凝土養護,特別是早期養護質量與裂縫的關系密切。早期表面干燥或早期內外溫差較大更容易產生裂縫。混凝土達不到設計強度時,盡量不要承受外來荷載,普通鋼筋混凝土構件在承受了30-40%的設計荷載時,就可能出現裂縫,肉眼一般不能覺察,而構件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍 以上。
3、溫度變形
混凝土具有熱脹冷縮的性質。其溫度膨脹系數一般為(10-14)1×10-6/℃。混凝土的溫度變形對大體積混凝土工程或溫差較大的季節施工的混凝土機構極為不利,在混凝土施工中,由于水泥水化作用,混凝土內部溫度將升高,有時達50-70℃,使混凝土內部產生顯著的體積膨脹。與此同時,混凝土外部受環境溫度的影響,溫度降低而收縮,導致外部混凝土產生很大的拉應力,當這種拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時,外部混凝土就會開裂。混凝土施工期間氣溫差較大同樣會發生上述問題。
4、濕度變形
混凝土由于內部水分蒸發和在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,出現干縮,干縮裂縫較普遍,常見于現澆結構,如梁板等。其干縮程度與水泥品種用量、單位用水量和集料用量有關,還與施工、養護不良有關。混凝土的收縮值一般為0.2-0.4%,發展規律是早期快,后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構筑物,通常是每隔20-40m設置一道后澆帶,或采用混凝土中摻加膨脹劑等,同時限制水泥用量并保證一定集料用量,減少水灰比,加強早期養護,這樣可基本解決混凝土的早期干縮問題。
5、地基沉陷、變形等
在鋼筋混凝土結構中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況,由于地基變形造成的應力較大,使得裂縫一般都是貫穿性的。特別是工期短、人工處理的地基更容易變形、沉陷。
6、徐變變形
受彎構件截面混凝土受壓徐變,主要是由水泥石的徐變引起的。它可以使構件變形增加2-3倍;特別是預應力結構應徐變會產生較大的應力損失,降低了結構的抗裂性能。
另外,混凝土的結構設計構造不合理,結構構件斷面突變或因開洞、留槽等引起應力集中處沒有設附加箍筋,或附加箍筋以及各種結構縫設置不當;混凝土中所用水泥堿含量較高,同時使用活性集料等,均容易導致混凝土開裂。
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二、 預防措施
1、材料選用
混凝土工程開工前,要慎重選擇原材料,應選用水化熱較低的水泥,嚴禁使用安定性不合格的水泥。石子表面要粗糙、質地堅硬,級配良好,空隙率小,無堿性反應,有害物質以及含量不超過規定。砂采用顆粒較粗、空隙較小,含泥量較低的中砂。
當采用外摻料時,宜采用減水劑等外加劑,以改善混凝土的工作性能,減少收縮。
2、 配料
嚴格按照施工配合比組織進料,嚴格控制水灰比,禁止隨意增加水泥用量。配置混凝土時計量應準確,攪拌要均勻,離析的混凝土必須重新拌均后,方可澆灌。
3、配筋
鋼筋的配置應嚴格按圖施工,嚴禁隨意改變鋼筋品種、規格、數量,設計圖紙時充分考慮對構件抗裂性能的影響。鋼筋位置要正確,嚴格控制保護層厚度。
4、混凝土澆筑
鋼筋混凝土澆筑前,要細心檢查模板的支撐情況。模板構造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導致混凝土裂縫。模板和支架要有足夠的剛度,防止荷載作用下,模板變形過大造成開裂。混凝土澆筑時應防止離析現象,振搗應均勻、適度。
5、混凝土養護
加強混凝土的早期養護,并適當延長養護時間。在氣溫高、濕度低的條件下,更應及早進行噴水養護或覆蓋保濕材料,合理掌握拆模時間,不能過早,應保證早齡期混凝土不損壞或開裂;也不能太晚,盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值。
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6、施工技術管理
加強地基的檢查與驗收工作。基坑干挖后應及時通知監理工程師到場驗收。取得監理工程師的認可后方可澆注混凝土。當有不利地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收合格后,方可進行下道工序施工。開挖基槽后,要注意不擾動其原狀結構,同時不要暴露時間太長。要合理安排施工順序,盡量做到流水作業。當相鄰結構物間距較大時,一般應先施工較深的基礎;當結構物各部分荷載相差較大時,一般應先施工重、高部分、后施工輕、低部分。
三、結束語
影響結構混凝土表面裂縫的原因很多,其裂縫形式也各式各樣,筆者認為掌握了上述幾點,基本可以避免結構混凝土的裂縫。
參考文獻:
[1]《混凝土結構加固技術規范》 CECS25:90
[2]《混凝土結構設計規范》GBJ10-89,
[3]《混凝土結構加固技術規范》CECS25:90.
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