混凝土非荷載裂縫成因及對策

梁勝增

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000）

國內(nèi)外的調(diào)查資料表明：約20%的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是由荷載引起的，而80%的混凝土裂縫是由非荷載變形引起的。由此可見非荷載裂縫占有很大的比例，并且有些已危及結(jié)構(gòu)的安全性，耐久性和建筑的使用功能。因此筆者認(rèn)為有必要針對混凝土工程中常見的-些非荷載裂縫問題進(jìn)行探討分析，并針對具體情況提出-些預(yù)防和處理對策。

1 混凝土非荷載裂縫產(chǎn)生原因

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。

1.2 地基沉降裂縫

地基沉降裂縫主要由建筑物地基的不均勻沉降引起，且多發(fā)生于軟地基和超靜定結(jié)構(gòu)物中。但靜定結(jié)構(gòu)中橫板變形、支架沉落也會引起結(jié)構(gòu)的變形和裂縫。沉降裂縫的外部表現(xiàn)較為明顯，常與結(jié)構(gòu)變形同時(shí)發(fā)生，并隨變形的發(fā)展而增大；裂縫方向與主拉應(yīng)力方向垂直，地基沉陷時(shí)裂縫方向與地面接近垂直。沉降裂縫出現(xiàn)的主要原因有：軟地基上采用超靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)存在軟弱層，承載力不足；軟土、濕陷性土地基，基坑受水浸泡下降；現(xiàn)澆上部或預(yù)制構(gòu)件模板支架剛度不足出現(xiàn)變形和沉落等。

1.3 干縮裂縫

干縮裂縫是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形的結(jié)果，且這種收縮是不可逆的。混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，由于較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05~0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。

1.4 溫度變形裂縫

混凝土由于溫度變化產(chǎn)生的熱脹冷縮即為溫度變形。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的溫度變形受到約束時(shí)，將在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)由此產(chǎn)生的內(nèi)部拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土便產(chǎn)生溫度變形裂縫。

1.5 徐變裂縫

結(jié)構(gòu)在內(nèi)應(yīng)力作用下，其變形值隨時(shí)間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形，簡稱徐變。受彎構(gòu)件因徐變作用，其長期變形值可增加2~3倍，因變形量增大使受拉區(qū)混凝土承受超拉應(yīng)力，造成裂縫出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件因徐變會產(chǎn)生較大的損失，降低結(jié)構(gòu)的抗裂性能。此類裂縫常出現(xiàn)在受彎構(gòu)件的手拉區(qū)。

1.6 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。

1.7 凍脹裂縫

混凝土由于反復(fù)凍融循環(huán)破壞而形成凍脹裂縫?；炷潦欠蔷|(zhì)密實(shí)件，內(nèi)部存在連通或不連通的孔隙，這些孔隙是滲水的途徑。當(dāng)混凝土處于飽水狀態(tài)并遇到負(fù)溫時(shí)，內(nèi)部水分凍結(jié)，體積膨脹量占原孔隙的9%，孔隙周壁因膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力；遇到正溫后，冰雖融化，但孔壁已產(chǎn)生塑性變形。反復(fù)凍融，孔隙逐步擴(kuò)大，孔壁拉應(yīng)力相應(yīng)增大，當(dāng)超過抗拉強(qiáng)度時(shí)，開始出現(xiàn)裂縫，隨著循環(huán)次數(shù)增多，細(xì)裂縫不斷擴(kuò)展和連通，導(dǎo)致混凝土裂縫剝蝕，以致破壞。

2 混凝土非荷載裂縫預(yù)防對策

2.1 塑性收縮裂縫

混凝土在滿足和易性的前提下盡量減小塌落度、降低砂率、控制含泥量；澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕潤，避免吸收混凝土中的水分；混凝土澆筑后，對裸露的表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日暴曬。

2.2 地基沉降裂縫

對軟弱土層要按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理；地基土嚴(yán)禁用淤泥、腐朽土、凍土、耕植土、膨脹土和含有有機(jī)物質(zhì)大于8%的土作為填土，填土應(yīng)分層夯實(shí)；按照規(guī)定設(shè)置沉降縫。

2.3 干縮裂縫

混凝土水泥用量、水灰比、和砂率都不能過大，提高粗骨料含量，采用較低的拌合溫度，以降低干縮量；確?；炷翝沧⒕鶆?、振搗密實(shí)，在混凝土初凝后、終凝前，可進(jìn)行二次抹壓，以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度；加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2.4 溫度變形裂縫

采用級配良好的砂子、石子，含泥量控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)；混凝土中摻加減水劑，降低水灰比；分層澆筑振搗密實(shí)，以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度；細(xì)長的構(gòu)件采用分段間隔澆筑，適當(dāng)設(shè)置后澆帶和施工縫，以減少約束應(yīng)力；在結(jié)構(gòu)薄弱部位及孔洞四角、多孔板板面，適當(dāng)配置施工縫、后澆帶，以減少約束應(yīng)力；加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)，控制構(gòu)件與外界溫差在25以內(nèi)?；炷翝仓舐懵侗砻婕皶r(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，夏季應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以提高抗裂能力。冬季應(yīng)適當(dāng)延長保溫和脫模時(shí)問，使緩慢降溫，以防溫度驟變、溫差過大引起裂縫?；A(chǔ)部分及早回填，保溫保濕，減少溫度收縮裂縫。

2.5 徐變裂縫

在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥，因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力可以部分抵消徐變應(yīng)力，減小混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，從而提高混凝土的抗裂能力。

2.6 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

選用堿活性小的砂石骨料；選用硫酸鹽水泥和低堿或無堿的外加劑；適當(dāng)加大混凝土保護(hù)層厚度。

2.7 凍脹裂縫

盡量使混凝土塌落度最小、單位用水量少、水灰比小，這樣可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂性能；盡量避免惡劣環(huán)境施工，從而減小溫度的影響；必要的時(shí)候可采取分段澆注的方法。

3 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)普遍性的技術(shù)問題，其產(chǎn)生雖然難以完全避免，但我們可以針對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因，貫徹預(yù)防為主的原則，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工和使用等方面的管理，從而最大程度上減少裂縫的產(chǎn)生，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

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