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混凝土裂缝产生的原因及预防措施有哪些

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混凝土裂缝产生的原因及预防措施有哪些

发布日期:2017-01-09 编辑:五龙科技 点击:

  混凝土是一种以水泥为胶凝材料,与水和砂石骨料及其他外加材料按适当的比例配合,经搅拌成混凝土拌合物,再经硬化得到的人造石材。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土产生裂缝,裂缝是水工混凝土工程病害之一,主要由干缩、水泥水化热、温度、地基变形、荷载、地基冻胀等原因引起,近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的,只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内,对水工建筑物安全是不会产生不良影响的。钢筋混凝土规范也明确规定:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。 蓝宝清水混凝土营造

一、裂缝产生的主要原因

  水工混凝土产生裂缝的因素较多,最先产生微裂缝,微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土结构的承重、防渗及其他功能不产生危害。但是受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成大家肉眼可见的宏观裂缝,轻者使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性、使用价值等。

  1、干缩裂缝:混凝土的干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水,产生很大的毛细管张力,混凝土体积产生收缩,由于混凝土周围存在约束,内部又有拉应力,当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时,便产生了干缩裂缝。

  2、混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大,使混凝土的形变超过极限引起裂缝。或者在炎热的大风天气,混凝土表面蒸发较过快,造成混凝土内部水化热过高,在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态,易产生塑性收缩裂缝。

  3、在厚度较大的构件中,由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。

  4、当有约束时,混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩,因为受约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

  5、混凝土加水拌和后,水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应,析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨,体积增大三倍,从而使混凝土涨裂产生裂缝。 

  6、构件超载产生的裂缝,例如:构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝,构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。

  7、当结构的基础出现不均匀沉陷,就有可能会产生裂缝,随着沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。

  8、当钢筋混凝土处于不利环境中,例如:侵蚀性水,由于混凝土保护层厚度有限,特别是当混凝土密实性不良,环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈,生成氧化铁,氧化铁的体积比原来金属的体积大的多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。

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二、水工混凝土裂缝的预防措施

1、干缩裂缝的预防措施

  降低混凝土单位用水量,用水量的增加势必使剩余水增加,因此,从确保混凝土耐久性出发,应降低混凝土单位用水量;不同水泥,混凝土收缩也不同,按收缩值大小排序:矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥;降低混凝土周围约束,若混凝土周围约束过大,内部拉应力无法释放,拉应力增大而使混凝土干裂,因此,应减少混凝土的分仓长度,以使混凝土内部拉应力能够充分释放;适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生压应力,部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力,从而起到控制干缩裂缝的作用。

2、水化热产生的裂缝预防措施 

  骨料降温,骨料的温度控制主要通过搭盖凉棚和洒水降温来进行。搭盖凉棚可避免太阳光直射,减少骨料吸热,浇筑前2~3小时再用深井水对粗骨料进行充分的洒水降温。采取以上方法降温后,浇筑前粗骨料内部温度约为24℃,细骨料内部温度约为26℃,降温效果比较明显。

  加冰降温,在混凝土浇筑前购入冰块,砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中,充分拌合后量取出机口温度,根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中,出机口的控制温度为18℃,混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大,粒径也很难控制,加入冰块后还需延长拌和时间,降低了混凝土浇筑速度,为克服该问题,实际工作中多采用拌和水降温的方法,即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法,通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3~7℃左右。

  夜间浇筑,白天气温较高,即使采用多种降温措施也很难保证混凝土的入仓温度,而夜间浇筑——特别是后夜浇筑,气温相对较低,采取温控措施后,比较容易控制混凝土的入仓温度。因此,工作中多把其他工序的施工安排在白天进行,而把混凝土浇筑安排在夜间进行。

3、混凝土养护措施

  混凝土早期水化热较大。经量测,一般在浇筑后24小时左右,内部温度即达到最大值,而此时因规范要求钢模板尚不能拆除,还不能直接进行表面洒水降温,为降低混凝土温度,除尽量降低水灰比外,在浇筑完毕后18小时即开始对钢模板表面进行不间断的洒水降温,拆模后对混凝土表面进行全天候养护至14天,通过拆模前是否对钢模板表面洒水降温的对比观察,采取对钢模板表面洒水降温的,明显比未对钢模板表面洒水降温的混凝土产生裂缝少的多,因此,混凝土养护应从模板面的洒水降温开始。

4、控制钢筋锈蚀引起的裂缝

  钢筋锈蚀后体积膨胀2~4倍,对周边混凝土产生压力,可能产生顺筋裂缝,甚至脱落,从而影响建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀、电离引起。因此,本工程自一开始就注意了钢筋的锈蚀问题,并从以下几个方面对钢筋锈蚀加以控制的。

  1)钢筋出厂时,其表面有一层致密的氧化薄膜,可以对钢筋起到一定的保护作用,但该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落,使钢筋酸性氧化而锈蚀。因此,钢筋原材料和加工后的半成品均应作防潮处理。具体的做法是架空放臵和上盖防水雨布。

  2)钢筋安装前,其表面必须洁净、无污物,对已发生锈蚀的部位,必须用钢丝刷和砂布打磨干净,以保证钢筋与混凝土的有效结合,同时也可防止因电离而发生锈蚀。

  3)降低混凝土水灰比和增加混凝土和易性。

  4)加强振捣,提高混凝土致密性,减小混凝土炭化速度,使钢筋有足够长的时间不接触空气。 内容来自蓝宝清水

5、控制裂缝的设计措施

  水工混凝土的强度等级大多在C20~C35范围内选用,利用后期强度。如果设计强度过高,水泥用量过大,必然造成混凝土水化热过高,混凝土块体内部温度高,混凝土内外温差超过30℃以上,温度应力容易超过混凝土的抗拉强度,产生开裂。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面,而对于混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C20~C35的混凝土,避免设计上“强度越高越好”的错误概念。

  基础设计除应满足承载力和构造要求外,还应增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋,以构造钢筋来控制裂缝,配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径8~14mm的钢筋和100~150mm间距是比较合理的。截面的配筋率应在0.3%~0.5%之间。

  混凝土工程施工前,应对施工阶段混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算,确定施工阶段混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差及降温速度的控制指标,制订温控施工的技术措施。

三、结论

  裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。


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