混凝土裂縫成因及病害防治

摘 要：橋梁混凝土裂縫是混凝土建筑結(jié)構(gòu)常見也是難以避免的一種質(zhì)量通病，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、孔隙的存在使混凝土內(nèi)部鋼筋產(chǎn)生銹蝕，降低了鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，不僅影響建筑物的使用壽命，甚至威脅建筑物的安全性能。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；原因；質(zhì)量問題；病害防治

引言

水泥、石、水和天然砂等材料可以組成普通的混凝土，適當(dāng)?shù)奶砑訐胶蠋讉€外加劑可以提高混凝土的品質(zhì)?；炷猎谟不^程中處理不好會導(dǎo)致裂縫的存在，水泥石和集料間的粘結(jié)強度為水泥石抗拉強度的40%-70%。這些微裂縫在荷載或其它物理化學(xué)作用下，在集料和水泥石的接觸面上傳播和發(fā)展。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土收縮會引起混凝土裂縫的產(chǎn)生，一般來講，總結(jié)起來有以下幾個因素：

1.1 水泥性能的影響

水泥的抗裂性能的降低導(dǎo)致了混凝土收縮的增大，堿在水泥中的含量越高，水泥細(xì)度越細(xì)，C3S含量的超標(biāo)也會導(dǎo)致抗裂性能的降低。

1.2 外加劑的影響

泵送混凝土不可缺少的材料之一是高效減水劑，而它的性能將直接影響混凝土的收縮性能。由于泵送混凝土比非泵送混凝土、現(xiàn)場攪拌混凝土加更多的高效減水劑，所以其更容易產(chǎn)生裂縫。

1.3 硬化前的收縮影響

實驗研究證明，硬化前的收縮率和硬化的收縮率是10-30倍之差。因此，在澆筑橋體混凝土?xí)r，橋體表面溫度相對較高，混凝土中的水量蒸發(fā)很大，導(dǎo)致其很快硬化，而內(nèi)部混凝土卻為硬化。當(dāng)未硬化的混凝土變形到一定程度時，表層硬化就被拉裂。

1.3.1 混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫

在荷載作用下的混凝土構(gòu)件，特別是混凝土梁下部受拉區(qū)比較容易出現(xiàn)裂縫，加之混凝土抗拉能力相對較弱，這使得局部的拉伸就會產(chǎn)生裂縫，鋼筋保護(hù)層的開裂雖然不影響結(jié)構(gòu)的安全，但是鋼筋的銹蝕卻是不可避免，會導(dǎo)致使用年限降低。

1.3.2 混凝土化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生

氯離子及氯鹽廣泛的存在于混凝土的原料中，比如水泥、外摻料、細(xì)骨料、粗骨料、外加劑和水等等，容易形成連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)。鋼筋表面在被銹蝕過后，容易產(chǎn)生縱向裂縫，嚴(yán)重的裂縫會是外面的水汽滲入內(nèi)部，加速鋼筋的腐蝕，導(dǎo)致其保護(hù)層脫落、剝離。同時，堿骨料也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，二氧化硅發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的生成物導(dǎo)致體積膨脹，從而引發(fā)裂縫。

1.3.3 溫度裂縫

對于大體積混凝土在澆筑后，初凝過程中因水化熱得不到及時散發(fā)和排放，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度較高，內(nèi)外溫差較大，使混凝土的變形超過極限引起裂縫。

2 混凝土裂縫的病害防治措施

混凝土中有裂縫表明結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能或使用功能或工程整體性受到某種傷害，甚至警示人們將要發(fā)生破壞。在某些特定條件下，混凝土內(nèi)部的某種化學(xué)反應(yīng)膨脹也能引起工程表面開裂，情節(jié)嚴(yán)重的甚至可使結(jié)構(gòu)的使用功能或工程耐久性受到損害。因此，非常有必要采取有效地病害防治措施。

2.1 預(yù)防裂縫的措施

為了確保不發(fā)生沉降，要做好模板、支架及各支撐處基礎(chǔ)和地基處理。如果有條件，橋梁墩臺混凝土應(yīng)一氣澆灌，不設(shè)施工縫。在混凝土初凝前，進(jìn)行二次振搗。在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，建筑平面早些力求簡單；其次，嚴(yán)格控制建筑物的長高比，調(diào)整不均勻的沉降能力和增加整體剛度。第三，正確適當(dāng)?shù)脑O(shè)置沉降縫、變形縫，位置寬帶。第四，控制混凝土保護(hù)層的厚度，不宜過厚或過薄。第五，應(yīng)采用加筋砌體來構(gòu)建磚混結(jié)構(gòu)底層窗臺下。第六，構(gòu)件配筋要合理，間距要適當(dāng)。第七，對于跨度和厚度較大的現(xiàn)澆板，上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋。

2.2 砼配合比設(shè)計及原材料的控制

第一，嚴(yán)格控制選用水泥的品種。這不僅要考慮水泥的抗裂性能，還要求控制含堿量。低水化熱的水泥品種能夠有效地降低水化熱、減少內(nèi)外溫差，實驗證明，礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等效果比較好。第二，摻合料和外加劑。為了提高混凝土的流動性、粘聚性及泵送性能，同時具有較強的抗?jié)B性能，必須選用具有減水、增強和緩凝的外加劑。通常，減水劑和膨脹劑是泵送混凝土主要采用的形式，采用具有減水、分散功能的高效減水劑的泵送混凝土能夠提高混凝土的泵送性能，降低水化熱，降低水泥和水的用量，減少溫度裂縫。第三，骨料的選擇。在增大粗骨料比例的基礎(chǔ)上，并保持骨料良好的級配，減少孔隙率，增加密實度，這可以有效地減少膠結(jié)材料的數(shù)量，降低水化熱和減少收縮，提升整體性能。第四，水灰比的控制。為了保證混凝土的泵送性能，水灰比一般控制在0.4～0.6之間，不宜過小，同時單方用水量控制在170kg/m3以內(nèi)。對抗裂有較高要求的，可采用在混凝土中加入纖維如鋼纖維、杜拉纖維等提高混凝土抗裂性能。

2.3 施工過程工藝控制

為了保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量，必須在橋梁施工中，提高混凝土的密實性、均勻性，減少混凝土的收縮。商品混凝土泵送施工是橋梁混凝土施工采用的最廣泛的方式，施工時首先嚴(yán)格保證商品混凝土的質(zhì)量，同時把關(guān)原材料的質(zhì)量，通過高質(zhì)量，高效率的原材料和摻合劑，混凝土攪拌均勻從而保證商品混凝土質(zhì)量。其中重點做好摻合料、外加劑保存、計量工作，保證混凝土的均勻性。坍落度和溫度的控制。商品混凝土要嚴(yán)格控制混凝土坍落度，到施工現(xiàn)場后應(yīng)逐車檢查泵車泄料口混凝土坍落度，對坍落度大的混凝土車堅決退場，以保證砼半成品的質(zhì)量?？刂苹炷淋囘\輸、停留時間，防止因運輸、停留時間過長造成坍落度損失。對于面積較大的版面，對澆筑后混凝土在振動界限前用平板振動器給予二次振搗，能夠防止采用振動棒振搗導(dǎo)致的局部密實不均勻，同時能夠排除凝土在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土的抗裂性能和密實度。

2.4 加強混凝土的保濕保溫養(yǎng)護(hù)

從養(yǎng)護(hù)的角度著手，在減少混凝土內(nèi)部溫升的基礎(chǔ)上，通過提高混凝土的表面溫度，加強對大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，以保持適宜的溫度和濕度條件，減少混凝土表面的熱擴散，減少內(nèi)外溫差。在初凝到終凝之間的時間段，使用木抹拍打，使混凝土的漿液滲出；然后再用力進(jìn)行抹壓，直至抹壓平整；完畢后不宜立即澆水，防止混凝土表面溫度降低而導(dǎo)致內(nèi)外溫差比較大的情況，引起早期收縮裂縫，當(dāng)混凝土澆筑完后的3-5d內(nèi)，可用一至二層塑料薄膜覆蓋，按計算的厚度覆蓋保溫材料，水化熱高峰期過后即應(yīng)澆水保溫保濕養(yǎng)護(hù)，時間不少于兩周，養(yǎng)護(hù)工作要派專人負(fù)責(zé)。

3 結(jié)束語

由于混凝土在橋梁建筑中，多作為基礎(chǔ)、承臺或者梁柱等重要結(jié)構(gòu)部分，因此其控制混凝土施工裂縫的產(chǎn)生對于確保建筑物或者構(gòu)筑物施工質(zhì)量，提高其可靠性具有重要的作用。合理的選擇混凝土生產(chǎn)原材料，科學(xué)的選擇設(shè)計方法進(jìn)行配比設(shè)計，并提高混凝土的施工工藝水平，完善養(yǎng)護(hù)檢測手段是預(yù)防大體積混凝土裂縫的有效途徑，對于提高橋梁整體施工質(zhì)量也具有非常重要的作用。

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