鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施分析

摘 要:對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析闡述。

關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu);裂縫;原因;防治措施

中圖分類號(hào):TU

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)08-0314-02

1 引言

近幾十年來，我們國(guó)家的建設(shè)事業(yè)日新月異、蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)出了大量的混凝土結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在正常使用極少維護(hù)的情況下，都保持了良好的工作性能，但也有些結(jié)構(gòu)在正常使用過程中發(fā)生了不同情況的裂縫，且有日趨增多的趨勢(shì)，它已影響到正常的生活和生產(chǎn)，并困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員，是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題。

2 裂縫產(chǎn)生的直接原因

2.1 收縮及水化熱增加

自從70年代末(1978～1979年)我國(guó)混凝土施工工藝產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動(dòng)性泵送澆注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導(dǎo)致收縮及水化熱增加。

2.2 混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高

建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高，但有許多結(jié)構(gòu)不適當(dāng)?shù)倪x擇了過高的強(qiáng)度等級(jí)。習(xí)慣上認(rèn)為:“強(qiáng)度等級(jí)越高安全度越大，就高不就低，提高強(qiáng)度等級(jí)沒壞處”。有時(shí)遷就施工方便，采用高強(qiáng)混凝土，這是一種誤導(dǎo)，導(dǎo)致水泥標(biāo)號(hào)增加，水泥用量增加，水用量增加，細(xì)骨料及粗骨料徑偏小，砂率偏大等都使水化熱及收縮增加。

2.3 結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力不斷增大

結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨增大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，超長(zhǎng)超厚及超靜定結(jié)構(gòu)成為經(jīng)常采用結(jié)構(gòu)形式并采用現(xiàn)澆施工，這種結(jié)構(gòu)形式有顯著約束作用，對(duì)于各種變形作用必然引起較大約束應(yīng)力。

2.4 外加劑的負(fù)效應(yīng)

外加劑及摻合料種類繁多，只有強(qiáng)度指標(biāo)缺乏對(duì)水化熱及收縮變形影響的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)資料(至少一年)，有些試驗(yàn)資料并不嚴(yán)格，有許多外加劑嚴(yán)重的增加收縮變形，有的甚至降低耐久性。

2.5 忽略結(jié)構(gòu)約束

國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都經(jīng)常忽略構(gòu)造鋼筋重要性，因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略結(jié)構(gòu)約束性質(zhì)，不善于利用“抗與放”的設(shè)計(jì)原則，缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范、規(guī)程。

2.6 養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)

目前在混凝土施工中采用的養(yǎng)護(hù)方法基本沿用過去簡(jiǎn)易的方法，這種方法已遠(yuǎn)不適應(yīng)泵送混凝土的較大溫度收縮變形的要求。

2.7 混凝土抗拉性能不足

這種裂縫在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉強(qiáng)度和極限拉伸)引起的，這方面的材料級(jí)配研究很少。

綜合上述，國(guó)際公認(rèn)泵送商品混凝土對(duì)混凝土的質(zhì)量(均質(zhì)性)有很大的提高，對(duì)供應(yīng)方式有重要的改進(jìn)，但是對(duì)混凝土的裂縫控制的難度大大增加了，因此，這類問題不是我國(guó)特有的技術(shù)問題，是國(guó)際上鋼筋混凝土的共性難題。

3 裂縫產(chǎn)生的影響因素

3.1 水泥的影響?yīng)?/p>

水泥的安定性、強(qiáng)度和含堿量的高低等會(huì)導(dǎo)致混凝土的裂縫產(chǎn)生。(1)安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)，造成混凝土抗拉強(qiáng)度的下降。(2)水泥的強(qiáng)度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，從而導(dǎo)致混凝土開裂。(3)當(dāng)水泥含堿量較高(如超過0.6%)，同時(shí)使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產(chǎn)生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開裂。

3.2 砂、石骨料的影響?yīng)?/p>

(1)砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量。

(2)砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。

3.3 外加劑、摻和料的影響?yīng)?/p>

混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質(zhì)含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)。

3.4 混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響?yīng)?/p>

配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。有關(guān)試驗(yàn)資料顯示:用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。

3.5施工方面的影響?yīng)?/p>

3.5.1 施工條件的影響?yīng)?/p>

施工現(xiàn)場(chǎng)，骨料一般露天堆放，夏季高溫時(shí)，運(yùn)達(dá)工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時(shí)還要經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸才能到達(dá)澆筑點(diǎn)，這樣澆筑的混凝土構(gòu)件常因內(nèi)外溫差過大而在凝結(jié)硬化早期出現(xiàn)溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風(fēng)速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。或運(yùn)輸時(shí)漏漿改變了漿骨比、運(yùn)距較遠(yuǎn)而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。

3.5.2 施工質(zhì)量的影響?yīng)?/p>

(1)混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。(2)混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，(3)混凝土澆筑過快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。(4)溫度控制設(shè)計(jì)不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時(shí)，對(duì)水化熱計(jì)算不準(zhǔn)，新澆混凝土氣溫驟降又無保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，從而產(chǎn)生溫度裂縫。(5)混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

3.5.3 養(yǎng)護(hù)條件的影響?yīng)?/p>

養(yǎng)護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼硬化正常，不會(huì)開裂，但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場(chǎng)砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，砼開裂可能性就越小。

4 混凝土裂縫的防治措施

4.1 合理設(shè)計(jì)

(1)適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)構(gòu)造配筋，合理地選用鋼筋直徑和間距。選用直徑細(xì)而間距密的配筋方案，能較好的提高混凝土的抗裂性。(2)確定裂縫的控制寬度。確定各種混凝土的允許裂縫寬度后，根據(jù)其裂縫寬度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，也是控制混凝土裂縫的有效措施之一。(3)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中‘抗’與‘放’的關(guān)系。所謂‘抗’就是處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，沒有足夠的變形余地時(shí)，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂‘放’就是結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時(shí)所采取的措施。

4.2 優(yōu)先原材料

(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥。(2)減少水泥的用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下，以減少水化熱量。(3)用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。

4.3 改進(jìn)組成設(shè)計(jì)

(1)應(yīng)采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。(2)利用混凝土的后期強(qiáng)度，降低水泥用量。③配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)搞好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)操作方面

(1)澆搗工作:澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。(2)混凝土養(yǎng)護(hù):控制好構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，對(duì)于大體積混凝土，有條件時(shí)宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14-28天。(3)混凝土的降溫和保溫工作:采取必要的降溫措施，避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。(4)避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。(5)對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。(6)夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。