(一)干縮裂縫及預防

干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果。混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土的內部約束,產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產生。于縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.05~0.2mm之間,大體積混凝土中平面部位多見,較薄的粱板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

主要預防措施:一是在混凝土拌制中首先要選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量;其次配合比設計中應盡量控制好水灰比,同時摻加合適的減水劑:再就是要嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比和用水量。二是要加強混凝土的早期養護,并適當延長混凝土的養護時間,冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,并涂刷養護劑養護。三是在混凝土結構中要設置合適的收縮縫。

(二)塑性收縮裂縫及預防

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態。其產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。

主要預防措施:一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比,摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度與和易性,減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤,或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養護。

(三)沉陷裂縫及預防

沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致:或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。地基變形穩定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩定。

主要預防措施:一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

(四)溫度裂縫及預防

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。由于混凝土的體積較大,混凝士澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,水化熱聚積在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內外較大的溫差;較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力;當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫。這種裂縫多發生在混凝土施工中后期,通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

主要預防措施:一是在混凝土拌制時應采取的措施,要盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等;要減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下,降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下:要改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱;要改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的“三冷技術”的基礎上采用“二次風冷”新工藝,降低混凝土的澆筑溫度,在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。二是在混凝土澆筑時應采取的措施,高溫季節可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫度的升高,降低澆筑混凝土的溫度;合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,預留溫度收縮縫,減少混凝土結構尺寸,以利于散熱,減小約束;在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通過冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內外溫差;加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻、保護措施。三是加強混凝土養護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,井注意灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節,混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。四是混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

(五)化學反應引起的裂縫及預防

混凝土拌和后會產生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大,造成混凝土酥松、膨脹開裂。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質侵入混凝土使鋼筋產生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。這種裂縫一般出現在混凝土結構使用期間,一旦出現很難補救,因此應在施工中采取有效措施進行預防。

主要的預防措施:一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應。

篇2:混凝土間接裂縫成因及預防措施

混凝土裂縫是混凝土結構中普通存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲性能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,但是近年來大量裂縫的出現并非與荷載作用有直接的關系,事實上我們通過大量的調查與實測研究證明這些裂縫大部分是在間接裂縫的范疇內的,包括溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫都屬于間接裂縫。

混凝土結構中的構件除少數是靜定結構以外,絕大數構件由于澆筑的混凝土在凝固以后已融為一起,多成為具有多與約束的超靜定結構。超靜定結構由于其連續性強而具有很好的整體穩固性和抗震性能,但由于變形,位移受到約束,往往在微小的外界作用下即會產生約束作用,而當約束拉應力(或拉應變)積聚到一定程度以后,就會在抗拉性能很差的混凝土中引起的裂縫,這種非荷載因素引起的裂縫通常稱為“間接裂縫”。

干縮裂縫

置于不飽和空氣中的混凝土因水分散而引起的體積變形成為干燥收縮變形,且混凝土干縮變形產生的裂縫在是極為常見的。

干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果,混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部溫度變化較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束,就會產生較大的拉應力而產生裂縫。

影響混凝土干燥收縮變形的因素很多。主要有水泥品種及用量、摻合料、骨料的性質和用量、砼的水灰比、周圍環境的濕度、溫度及構件尺寸等。此外,混凝土攪拌和施工中的配合比、混凝土的用水量及其養護時間也對混凝土的干縮有著重要的影響。

主要原因:

(1)水泥品種不同其干縮量也不同,如:硅酸鹽水泥混凝土的干縮大;而粉煤灰水泥混凝土的干縮較小。單位體積內水泥漿多,其干縮也大。水泥用量不變,干縮越大;或者水灰比越大,干縮也越大。

(2)摻合料的摻加(比如粉煤灰)可以明顯降低混凝土的干縮。

(3)骨料一般不會產生收縮變形,但它能對混凝土干縮起約束作用。干縮隨混凝土內骨料含量的增加而減小。

(4)摻化學外加劑使混凝土干縮增大,摻加氣劑比摻減水劑增加的干縮要大一些。

(5)混凝土周圍環境的濕度對于干縮變形影響極大。

(6)構件尺寸不但影響干縮速率,而且也影響干縮的大小。構件尺寸越大,干縮越小。

預防措施:通過選擇水泥品種、摻用粉煤灰和纖維、提高混凝土骨料含量、選擇適當的外加劑等方式,能降低混凝土的干縮變形。

溫度裂縫

溫度裂縫的機理是混凝土具有熱脹冷縮的秉性。線膨脹系數約為α=1.0×10.因此,溫度變化就有可能在受到變形約束的超靜定結構內,由于應變差異而引起裂縫。溫度裂縫按發生部位和溫度不同,可分為三種:表面裂縫、基礎貫穿裂縫與深層裂縫,這幾種裂縫對防滲性、耐久性、整體性和安全運動都有不利影響。溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯,梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊,深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。溫度裂縫通常寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄,高溫膨脹引起的一般中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。

主要原因:

(1)表面溫度裂縫,多由于溫差較大引起的。混凝土結構構件,特別是大體積混凝土基礎澆筑后,在硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差較大。較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(當混凝土本身溫差達到25℃-26℃時,混凝土內便會產生大致在10MPa左右的拉應力),從而產生較大的降溫收縮,而此時混凝土早期抗拉強度較低,當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫。由于這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱,故通常在混凝土表面較淺的范圍內產生;

(2)深進的和貫穿的溫度裂縫多由于結構降溫差較大,受到外界的約束而引起的,當大體積混凝土基礎,墻體澆筑在堅硬地基或厚大的老混凝土墊層上時,沒有采取隔離層等放松約束的措施,如果混凝土澆筑時溫度很高,加上水泥水化熱的溫升很大,使混凝土的溫度很高,當混凝土降溫收縮,全部或部分地受到地基,混凝土墊層或其它外部結構的約束,將會在混凝土內部出現很大的拉應力,產生降溫收縮裂縫。這類裂縫較深,有時是貫穿性的,將破壞結構的整體性。

預防措施:

(1)合理選取原材料和配合比,采用級配良好的石子,砂石含泥量控制在較低范圍內,配合比設計優化,減少水泥用量,降低水灰比;

(2)分層澆筑振搗密實或摻加抗裂防滲劑,以提高混凝土抗拉強度,加強混凝土的養護和保溫,預留溫度收縮縫;

(3)混凝土澆筑后裸露的表面及時噴水養護,夏季應適當延長養護時間,以提高抗裂能為,冬期應適當延長保溫和脫模時間,使緩慢降溫,以防溫度驟變溫差過大引起裂縫,同時避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;

(4)水泥應降低早期水化速率及水化熱,具體為降低C3A,堿含量,控制水泥細度及顆粒級配,合理摻加混合材,降低出廠水泥溫度,控制水泥穩定性,以減少水泥用量,降低水化熱;

(5)溫度裂縫對鋼筋銹蝕,碳化,抗凍融,抗疲勞等方面有影響,故應采取措施治理。對表面裂縫,可采用涂兩遍環氧膠或貼環氧玻璃布,以及抹,噴水泥砂漿等方法進行表面封閉處理,對有整體性防水,防滲要求的結構,應根據裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學漿液方法進行裂縫修補,或者灌漿與表面封閉同時采用。

混凝土破壞絕非是某一孤立原因造成的,多是與其他綜合不利因素有關。從混凝土技術的發展來看,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,防止表面收縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性十分困難,因此施工中應以預防裂縫的發生為主。