混凝土 裂缝 预防措施
作者简介：来莉娟,女,陕西汉中人,汉中市汉台区建筑工程质量安全监督站。
一、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料按适当比例配合,经拌合、运输、浇筑成型和硬化而制成的非均质脆性人造石材。由于混凝土施工及其本身变形、约束等一系列原因,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝,其宽度一般在0.05mm 以上。
混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的性能,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人的生命和财产安全,因此对混凝土裂缝的成因与防范进行研究与分析就显得很有必要。
二、裂缝产生的原因及预防措施
混凝土裂缝产生的原因很多,大致可分为两类：一是由荷载引起的裂缝,主要有弹性变形、塑性变形及徐变引起的,其中弹性变形是可恢复变形,不影响混凝土的性能,要控制的是塑性变形,其主要是在设计阶段正确选择材料性能；二是由非荷载引起的裂缝,包括化学收缩、塑性收缩、干湿变形、温度变形等引起的裂缝。 在此只对非荷载引起的变形做研究。
化学收缩
化学收缩是在混凝土硬化过程中由于水泥水化产物的体积小于反应物的体积,从而引起的收缩。由于化学反应而引起的裂缝最常见的是碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子会与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而使体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中即采取有效措施进行预防。
主要的预防措施：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料来抑制碱骨料反应。
塑性收缩
塑性收缩是在混凝土成型后尚未凝结硬化时由于表面失水而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一、互不连贯状态。产生的主要原因为：受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,若此时混凝土的强度无法抵抗其本身收缩就会产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。
干湿变形
混凝土具有湿胀干缩的性质。胀缩的情况决定于周围环境湿度的变化。当混凝土处于干燥环境中时,由于混凝土内部凝胶体吸附水及毛细管中游离水分的蒸发,会使混凝土产生体积收缩。当混凝土在水中或潮湿环境中时,体积不变或产生微膨胀,其膨胀值远小于收缩值,一般不产生破坏。因此这里要控制的主要是干缩裂缝,干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同：表面水分损失过快,变形较大,内部变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
主要预防措施：一是选用收缩量较小的水泥,采用中低热水泥或粉煤灰水泥,降低水泥用量。二是在混凝土配合比设计中应尽量降低水灰比,同时掺加适当的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置收缩缝。
温度变形
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,由于混凝土的体积较大,水化热聚积在混凝土内部不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
主要预防措施：一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量。三是降低水灰比。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的升温。八是预留温度收缩缝。九是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。
三、结束语
通过以上分析可以看到,尽管在混凝土结构中不可避免地会出现裂缝,但是可以通过采取有效措施预防有害裂缝出现,允许部分无害裂缝存在。只要在材料、设计、施工各方面采取相应的措施,在施工管理方面严格把关,裂缝的控制还是可以实现的。
参考文献
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