淺談鋼筋混凝土表面裂縫的成因及控制

1、1l8內(nèi)蒙古水利2010年第5期(總第129期)【混凝土施工】躦銅筋固稠盆目固圈鱈圍困圓趨圈陳潔(內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010070)[摘要]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其受力性能較好被得到廣泛應(yīng)用，但混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題始終為工程設(shè)計(jì)所關(guān)注。文章重點(diǎn)分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的各種原因，并根據(jù)大量科學(xué)研究及工程實(shí)踐提出控制和預(yù)防措施。[關(guān)鍵詞]混凝土裂縫成因；控制措施中圖分類(lèi)號(hào)：TV332文章標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009—0088

2、(2010)05—0118—020引言近年來(lái)，隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，商品混凝土的大量推廣和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)機(jī)率大大增加，有些嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和結(jié)構(gòu)的耐久性。例如有些結(jié)構(gòu)物，水池、儲(chǔ)液罐及筒倉(cāng)等，一旦產(chǎn)生較寬的貫穿性裂縫，將導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象而不能正常使用。因此，鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制是關(guān)系到各種結(jié)構(gòu)物能否滿(mǎn)足使用及耐久性要求的重要問(wèn)題。根據(jù)大量的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，總結(jié)出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生

3、的原因及控制、預(yù)防措施。1混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因很多，調(diào)查資料顯示，引起裂縫主要有兩大類(lèi)原因，一種由直接作用引起的裂縫，如受拉、受彎等構(gòu)件的垂直裂縫；一種是由間接作用引起的裂縫，如基礎(chǔ)的不均勻沉降、構(gòu)件混凝土收縮或溫度變化引起的裂縫。此外，裂縫的產(chǎn)生還與材料、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)等因素有關(guān)。11干縮裂縫研究表明，水泥加水后產(chǎn)生水化作用形成水泥凝膠體，這種晶體化合物較原材料體積減小，因而引起混凝土體積的收縮。每100g水泥

4、水化后的化學(xué)減縮值為7—9mL，如混凝土水泥用量為350kg／m，則形成孔縫體積約25—30L／m。，這是混凝土抗拉強(qiáng)度低和極限拉伸變形的根本原因。研究表明，每100g水泥漿體可蒸發(fā)水約6mL，如混凝土水泥用量為350kg／m，當(dāng)混凝土在干燥條件下，則蒸發(fā)水量達(dá)21L／m。毛細(xì)孔縫中水溢出產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使混凝土產(chǎn)生“毛細(xì)收縮”，由此引起水泥砂漿的干縮值為01％～02％；混凝土的干縮值為004％～006％。而混凝土的極限拉伸值只有0O1％

5、～002％，故易引起干縮裂縫。12溫度裂縫由于混凝土澆筑后，聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，造成混凝土的內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度，就會(huì)引起較大的表面拉應(yīng)力，此時(shí)，混凝土的齡期很短，抗拉強(qiáng)度很低，如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力超過(guò)此時(shí)的混凝士極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早，多呈不規(guī)則狀態(tài)，深度較淺，

6、屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開(kāi)展。13塑性收縮裂縫此類(lèi)裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑后，在塑性狀態(tài)時(shí)表面水分蒸發(fā)過(guò)快造成的。這類(lèi)裂縫多在表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則、長(zhǎng)短寬窄不一、呈龜裂狀。產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆注后一小時(shí)左右表面沒(méi)有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)天氣混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，或者是基礎(chǔ)、模板吸水過(guò)快，以及混凝土本身的水化熱高等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，此時(shí)混凝土強(qiáng)度趨近于零，不能抵抗這種變形應(yīng)力而

7、導(dǎo)致開(kāi)裂?；炷林姓舭l(fā)和吸收水分的速度越快，塑性收縮裂縫越容易產(chǎn)生，而商品混凝土為了滿(mǎn)足可泵性、流動(dòng)性，出機(jī)時(shí)混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早期強(qiáng)度低，所以其水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。14施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆注、構(gòu)件制作、起模、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理，可能產(chǎn)生各種形式的淺談鋼筋混凝土表面裂縫的成因及控制陳潔ll9裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)

8、生原因而異，比較典型且常見(jiàn)的如下：①混凝土保護(hù)層過(guò)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。②混凝土震搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。③混凝土澆注過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土振搗不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆注數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，即塑性收縮裂縫。④混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。⑤混凝土分層或分段

9、澆注時(shí)，接頭部位處理不好，易在新、舊混凝土之間產(chǎn)生裂縫。⑥施工時(shí)模板剛度不足，在澆注混凝土?xí)r，因側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑦施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。15原材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用材料的質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。①砂石含泥量超過(guò)規(guī)定，不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性，還會(huì)使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

10、砂石的級(jí)配差，或砂顆粒過(guò)細(xì)，用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。②堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，水、硅反應(yīng)會(huì)生成膨脹的膠質(zhì)，吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見(jiàn)。③拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。2對(duì)于混凝土表面裂縫的控制從上面的論述中我們不難發(fā)現(xiàn)，混凝土的表面裂

11、縫是由多方面原因造成的，針對(duì)成因，應(yīng)從以下幾方面控制裂縫。21對(duì)混凝土原材料的控制對(duì)于水泥的選用，要從水泥具備的特性出發(fā)，不同的工程對(duì)水泥的要求不同，例如，大體積混凝土應(yīng)選用與其它材料結(jié)合后發(fā)熱量低的水泥，防止內(nèi)外溫差引起混凝土表面拉力增加，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫；混凝土骨料材料的選擇，注意粗骨料與細(xì)骨料選用過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)。當(dāng)使用活性骨料時(shí)，通過(guò)使用低堿水泥，就可以避免這種膨脹和開(kāi)裂；另外混凝土的各種原材料的配合比要合理，除了注意

12、水泥等原材料用量上的合理搭配外，還要適當(dāng)加入一些參合料(如粉煤灰)或者是外加劑(如保水劑)，減少混凝土表面裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。22施工中的注意事項(xiàng)對(duì)于混凝土裂縫溫度因素的控制，要采取一定的措施，盡可能降低混凝土的出機(jī)溫度?？梢栽跀嚢柽^(guò)程中加人部分冷骨粉或冰塊，也可以對(duì)攪拌機(jī)做遮陽(yáng)處理，減少混凝土冷量損失。在混凝土澆筑完畢后，要在混凝土初凝前做二次抹壓處理，避免因塑性收縮引起混凝土表面裂縫產(chǎn)生。在施工時(shí)間上要做到合理控制，盡可能地避開(kāi)高溫、大

13、風(fēng)天氣，防止混凝土表面因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生裂縫。23管理方面的措施發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)查找原因，采取相應(yīng)措施加以處理，不留隱患。重點(diǎn)應(yīng)做好事前控制，把可能產(chǎn)生裂縫的因素在事前加以處理；在施工期間，注重各工序的施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照規(guī)范、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)及各分項(xiàng)的工藝、工序進(jìn)行施工，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。合理選擇原材料，特別是水泥的品種(涉及水化熱)，根據(jù)不同的季節(jié)，選用不同的水泥，混凝土做好后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，最好將其表面覆蓋，以免水分過(guò)快蒸發(fā)。外加劑的使用，嚴(yán)格控制

14、氯鹽的含量，不能使鋼筋產(chǎn)生大的銹蝕。鋼筋的保護(hù)層設(shè)置應(yīng)該正確，混凝土的攪拌與振搗，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范的規(guī)定，以防產(chǎn)生不必要的裂縫。按規(guī)定的時(shí)間，不能過(guò)早地在新澆注的混凝土上施加荷載，特別是在混凝土終凝以前要嚴(yán)格控制。3結(jié)語(yǔ)隨著混凝土材料被廣泛使用，其性能也越來(lái)越為人們所熟悉和掌握，混凝土構(gòu)件的裂縫問(wèn)題也一直為工程技術(shù)人員所擔(dān)憂(yōu)。混凝土的裂縫不但會(huì)引發(fā)鋼筋銹蝕，降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性；而且還會(huì)降低建筑物的抗?jié)B性。因此，做好裂縫的防范和處理已成為