浅谈混凝土裂缝成因与处理1、前言混泥土裂缝是人们可以接受的一种材料特性,只是如何使有害程度控制在某一可以接受的范围之内。
因为使用的混凝土是多钟材料组成的一种混合体,且又是一种脆性材料,在受到温度、压力和外力的作用下,都有出现裂缝的可能性。
混泥土结构裂缝在施工中产生的情况较为普遍,为避免有害裂缝的出现,确保工程质量,施工中应尽可能采取有效的技术措施控制或减少裂缝,使结构裂缝的数量和宽度尽量减少减小。
本文结合多年的工作经验,并参考大量文献资料,分析了混凝土裂缝产生原因,提出了防治对策,而且说了混凝土裂缝后的处理方法。
2、混凝土裂缝的基本概念2.1概述混凝土在浇筑过程中放出大量的热,混凝土内部温度大幅提高,而混凝土表面的热则可以及时散发出去,导致混凝土在凝结硬化过程中产生内外温差,表面混凝土的收缩受到约束,从而在混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的初期强度时,就会在混凝土表面产生裂缝。
此外,在浇筑时混凝土表面水分蒸发过快,会在表面形成干缩裂缝;地基不均匀沉降过大、龄期不足即投入使用等原因也会导致裂缝产生。
为了控制裂缝产生,目前可以从设计、施工、养护等多方面采取措施,多管齐下,避免裂缝产生。
2.2混凝土裂缝形成的原因引起大体积混凝土裂缝产生的原因多种多样,归纳起来主要有以下原因。
(1)温度裂缝温度裂缝,即由于混凝土温差变化而产生的裂缝。
一般来说,以下两方面的原因会使混凝土产生温差:一是混凝土浇筑时产生的大量热聚集在混凝土内部不易散发,而混凝土表面的热量则可以及时散发到空气中去,由于热胀冷缩,内部混凝土膨胀,表面混凝土收缩,表面混凝土收缩收到约束产生拉应力,一旦拉应力超过混凝土当时的抗拉强度,就会产生裂缝;二是在拆模后,混凝土表面温度迅速降低,形成较大的温差变化,同理也会导致混凝土表面产生裂缝。
(2)干缩裂缝干缩裂缝,即混凝土由于表面失水干缩而产生的裂缝。
当浇筑时遇上大风天气或养护不当,会使混凝土表面水分丧失过快,从而在表面产生干缩变形,而这种干缩变形要受到内部混凝土的约束,因此在混凝土表面会产生一定的干缩应力,如果超过初期强度,就会产生干缩裂缝。
一般而言,混凝土内外湿度差异越大,干缩应力越大,裂缝越明显。
(3)其他原因引起的裂缝a.混凝土加水拌合后,混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而产生裂缝。
b.结构在强度未达设计要求或龄期不足的情况下由于错误操作导致超载也会产生裂缝。
例如:满堂支架拆除过早、预制梁吊装过早、结构物龄期不足时即投入使用等都会产生裂缝。
c.地基不均匀沉降过大导致混凝土结构产生裂缝。
3、混凝土裂缝的控制措施为避免和减少混凝土开裂,可以从以下三方面采取措施。
3.1设计措施(1)合理设计混凝土的配合比。
一般要保证混凝土有足够的坍落度,砂率不宜过高,水灰比应该适当,为减少用水量,可以掺入适量的高效减水剂,此外加入粉煤灰对大体积混凝土的抗裂性能有大幅提高。
(2)根据大体积混凝土的平面布置,减少外界约束,在大体积混凝土下面做滑动层,工程上,沥青砂垫层、筏式底板的碎石垫层、弹性模量较低的较厚的抹灰层都能起到隔离和软化约束的作用,从而降低温度应力。
(3)尽量遵循“小直径钢筋密排布”的原则,在容易产生拉应力的部位增配构造钢筋。
(4)结构的截面应尽量避免突变,不可避免时,在突变截面的应力集中区域增配钢筋、提高混凝土的抗拉强度。
3.2原材料控制措施(1)水泥品种的选择。
混凝土之所以产生裂缝,主要是因为混凝土水化凝结硬化过程产生大量的水化热聚集在混凝土内部不易散发从而产生内外温差,因此要根据大体积混凝土的特点,选择低水化热水泥;为避免收缩作用过大而产生的裂缝,因选用低收缩的水泥,如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥;为充分利用混凝土硬化过程的后期强度,应尽可能延缓水化热峰值的出现,故不要采用早强型水泥。
(2)掺入粉煤灰。
在混凝土中掺入适量的粉煤灰对其抗裂性能有显著提高。
不仅可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,降低最终收缩值;还可以减少水泥用量,降低水化热引起的内部升温;此外粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现,降低温度峰值,充分利用混凝土硬化过程中的后期强度,从而能减少裂缝的产生。
因此,用粉煤灰作掺合料是防止混凝土开裂的有效的方法之一。
(3)选择级配良好骨料。
应该选取粒径大强度高级配好的骨料。
对于粗骨料,尽量选用粒径较大、强度较高、级配良好的;对于细骨料,尽量选用级配良好的中粗砂和中砂。
这样一方面可以提高密实度,减小孔隙率从而减少收缩;另一方面可以减少骨料与混凝土的接触面积,减少混凝土的用水量和水泥用量,从而降低水化热、减少裂缝。
(4)掺入外加剂大量工程实践表明,加入适量的外加剂后能减少混凝土裂缝,工程实际中最为常用的外加剂是减水剂和缓凝剂。
减水剂主要作用是提高混凝土的和易性,在保证混凝土强度的条件下可以减少水泥浆的用量,因而可以较少混凝土水化热的散发,从而减少裂缝的产生;此外由于干缩裂缝主要是由水分丧失过快引起的,减水剂的使用可以减少水的用量,水分丧失也必然减少,因此减水剂的掺入可以避免干缩裂缝的产生。
掺入缓凝剂控制裂缝产生的机理有二,其一缓凝剂可以延迟水化热峰值的出现,当水化热峰值出现时,混凝土的强度已经达到一定的等级,可以抵抗水化热产生的温度应力;其二是缓凝剂的掺入可以改善混凝土的和易性,减少混凝土运输过程中的的塌落度损失。
3.3施工措施(1)合理设置后浇带为了控制积混凝土裂缝的开展,在施工期间,设置临时伸缩缝的“后浇带”,将大体积混凝土结构分成若干段,各段分别浇筑后,待各段收缩变形完成后,再在各段之间的“后浇带”中浇筑混凝土,使分段的混凝土连成一个整体。
(2)混凝土的浇筑与振捣为有效降低大体积混凝土的内外温差,在浇筑过程中可以采用分层浇筑的办法,应根据结构大小、钢筋疏密等具体情况采用全面分层、分段分层或斜面分层的浇筑方案,使得水化热能有效地释放,减少内外温差,但施工时应注意在下一层混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完毕,以保证层与层之间能有效地胶结在一起。
此外为控制内外温差,还可以采用“跳仓法”施工,即将大体积混凝土在平面上分成若干个区块,隔块浇筑,最后整体成型。
这样做可以使各小块混凝土内外温差大幅降低,收缩变形也能得到有效释放,从而减少裂缝的产生。
要注意控制混凝土的水灰比及塌落度,不得在雨中浇筑混凝土,注意现场防风及太阳直射,防止新浇混凝土表面过快失水和表面剧烈降温,尽可能早期回填土。
混凝土的振捣是通过强迫振动破坏水泥浆的凝胶结构,从而提高混凝土的流动性,使之密实成型。
为提高混凝土的密实度,可在混凝土初凝前进行二次振捣;为避免混凝土干缩裂缝的产生,可对初凝前混凝土进行二次抹压。
振捣时,要注意全面振捣,充分振捣,以混凝土不下沉、气泡不上升、表面泛浆为准。
(3)混凝土的养护养护主要是采取保温和保湿措施,为混凝土硬化创造所需的温度、湿度条件。
保温主要是较少混凝土表面的热量散失,控制混凝土内外温差,从而减少温度裂缝的产生;保湿则主要是控制混凝土表面的湿度,以免混凝土表面水分散失过快,从而控制干缩裂缝的产生。
(4) 混凝土的裂缝处理对施工中出现的轻微无害裂缝进行适当的处理,能防止其扩展成有害裂缝。
一般而言,对表面性裂缝,采取表面封闭方法;对贯穿性裂缝,采取化学灌浆方法。
4、影响混凝质量的要素众所周知,要能够控制好建筑混凝土的质量,首先要了解影响混凝土本身质量的要素,才能够找寻相应的方法使其质量提高上去,下面就影响混凝土质量的因素几个方面给予阐述。
4.1 原材料的影响建筑混凝土的原材料对建筑质量有着直接的影响,原材料质量的好坏高低直接决定了建筑的质量状况,所以把好原材料的质量关就显得尤为重要。
混凝土的原材料主要从下面几个方面来把握:(1) 黄砂。
对于黄砂来说它的含泥量和细度模数是影响它质量的首要要素,无论是沙子太细还是含泥量太多都会使混凝土干缩裂缝增加,而从另一个方面,若沙石中它的含泥量偏高,则可能会影响它的抗冻性、耐久性、抗渗性和混凝土总体的强度。
所以混泥土在选择砂石时,应该选择有机质和含泥量都满足规范的中砂。
(2) 石子。
对石子则主要要控制好它的压碎值、级配及其针片状的含量,它们都是影响石子质量的主要因素,目前根据一些市场调研发现,许多建筑的石子的级配或压碎值都不满足建筑质量的要求,所以在建筑材料石子的选购中要注意石子的级配及其压碎值等。
(3) 水泥。
水泥的体积安定性和强度会直接地影响混凝土的质量,当水泥的体积安定性差时,则会导致混凝土的膨胀或者裂缝,而水泥强度的上下波动会使混凝土跟着上下地波动。
4.2 配合比的影响混凝土是一系列原材料按照一定的比例混合在一起的综合体,对混凝土的质量来说,它的单位用水量、水灰比及其砂率构成了配合比中的三个基本影响要素,它们和混泥土的各个性能之间有着非常密切的关联。
在运用时要遵循这样的原则:在满足混凝土施工要求的和易性基础上,要根据粗骨料的规格来确定混凝土单位用水量,而在满足混凝土耐久性和强度的基础之上,则确定混凝土水灰比,砂在骨料中的数量应当以填充石子之间空隙后还略有富余的原则来确定。
3. 混泥土的浇筑混凝土的浇筑对混凝土的质量影响主要从模板支设和振捣两个主要方面影响。
当混凝土采用插入式的振捣棒振捣的时候,要做到快拔慢捣,则振捣时间也要控制在一定的范围内。
对模板的支设则要把支架控制牢固,而模板表面的污垢则要清理干净,模板与模板之间接缝要严密。
4. 养护混凝土成型以后的养护对混凝土的质量也有着直接的关系,混凝土表面凝好后,水泥却还在进一步地水化,此时混凝土的强度在不断地增加,所以,在天气干燥时,要及时地进行洒水,让混凝土的表层足够的潮湿,避免产生裂缝。
5、混凝土施工常见质量问题及其原因分析5.1 混凝土质量问题(1)漏筋混凝土中的一些钢筋裸露在外面甚至全部钢筋赤裸裸地外露,这是混凝土质量问题的一个表现,它产生的原因可能是浇筑构件在设计时,设计得不恰当使钢筋过密,而在浇筑混凝土时又缺乏足够的保护层,使得钢筋只能紧靠住模,另一个原因则可能是混凝土的配合比不当的基础之上捣振不恰当,人为地造成的钢筋移位、变形等从而产生了钢筋的外漏。
(2)麻面和蜂窝混凝土的另一个质量问题表现为混凝土的局部出现砂浆少、酥松、石子多、石子与石子之间形成空隙好像蜂窝状的窟窿,并且局部表面出现缺浆、麻点和许多小凹坑、形成租糙的表面但没有钢筋裸露在外等现象。
根据一些调研发现,这些现象产生的原因主要有:(1)混凝土在搅拌的过程中不均匀或者是时间不充分,使得混凝土的和易性较差。
(2)混凝土的各原材料之间配合比例不恰当,使得砂子和石子等的比例不均,砂子不足而石子较多。
(3)在下料超过两米的时候,没有及时地串筒甚至没有串筒,从而使得砂浆和石子之间离析。