淺論建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施分析

任佳毅

摘 要：隨著城市發(fā)展土地的開(kāi)發(fā)，人們對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性重視程度的提高，以及大量低水灰比高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用，混凝土早期開(kāi)裂的問(wèn)題再度引起了人們的關(guān)注。現(xiàn)代建筑物當(dāng)中早期裂縫是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，本文對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施展開(kāi)探討分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土;結(jié)構(gòu);裂縫控制;

前言：混凝土材料其自身是帶裂縫工作的，然而出現(xiàn)某種程度的裂縫是不可避免的。因此，混凝土出現(xiàn)裂縫是絕對(duì)的，沒(méi)有裂縫是相對(duì)的。然而，不少的工程實(shí)踐證明，在混凝土澆筑后不久或在施工階段會(huì)出現(xiàn)與設(shè)計(jì)中所考慮的裂縫部位、程度范圍及性質(zhì)完全不同的裂縫。這就要求我們認(rèn)識(shí)這類裂縫產(chǎn)生的原因和規(guī)律，并采取相應(yīng)控制技術(shù)對(duì)裂縫進(jìn)行控制，稱為“裂縫控制”，即通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，控制建筑物使其不產(chǎn)生有害裂縫，達(dá)到抗裂防滲目的。

一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

按照作用和效應(yīng)的關(guān)系法則，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期受到的直接作用主要為施工荷載，以往的施工技術(shù)規(guī)范和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)有明確的規(guī)定，即直接作用可以采用成熟的結(jié)構(gòu)分析方法計(jì)算。所以這里著重討論跟早期裂縫生成效應(yīng)相關(guān)的間接作用。它可以歸納為溫度作用、濕度作用、收縮變形作用等。另外，還將簡(jiǎn)要介紹混凝土應(yīng)力松弛和徐變對(duì)早期裂縫的影響。

1.1溫度作用

現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件置于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，除混凝土水化發(fā)展的水化熱外，還要受到環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度的來(lái)源主要是太陽(yáng)輻射，或施工后加熱養(yǎng)護(hù)等。此外，重要的還有混凝土材料的熱工特性參數(shù)，它隨混凝土不同而變化，從而導(dǎo)致相同環(huán)境條件所得溫度發(fā)展結(jié)果不盡相同。下面將分別進(jìn)行闡述。

1.1.1水化熱

水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水化熱，如果一次澆筑混凝土的體積量很大，產(chǎn)生的大量水化熱散不出去，表面和內(nèi)部升溫、降溫速度不同，從而會(huì)產(chǎn)生表面甚至貫穿裂縫。尤以壩體的大體積混凝土溫度裂縫問(wèn)題最為突出。

1.1.2環(huán)境溫度、濕度

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)與其他混凝土結(jié)構(gòu)形式不同的是，混凝土成型階段往往會(huì)經(jīng)歷季節(jié)變化、晝夜溫度、濕度變化等的影響。例如，某地區(qū)晝夜溫差可達(dá)15℃左右，而春秋季的濕度比夏天雨季低得多。這樣的變化會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度發(fā)展的不均衡性。

1.1.3混凝土材料的熱工特征

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般只涉及成熟混凝土的熱膨脹系數(shù)（TDC）。一般認(rèn)為，熱膨脹系數(shù)取決于混凝土孔隙結(jié)構(gòu)中的濕度狀態(tài)，孔隙結(jié)構(gòu)干燥的和濕飽和的混凝土其熱膨脹系數(shù)較低，面孔隙結(jié)構(gòu)部分飽和的混凝土的熱膨脹系數(shù)較高。另外，熱膨脹系數(shù)還取決于混凝土的骨料的選用，例如石灰石骨料的熱膨脹系數(shù)只有1。0×10- 6/℃。

1.2收縮變形作用

一般地，混凝土收縮變形包括塑性收縮、自干燥收縮（自身收縮）、干燥收縮、溫度收縮和碳化收縮五種主要形式。

1.2.1塑性收縮

混凝土的塑性收縮發(fā)生在塑性階段，由水泥水化反應(yīng)決定，也有研究行稱之為化學(xué)收縮。雖然體積變化量很大，但內(nèi)部混凝土尚未硬化，一般認(rèn)為，在施工作業(yè)振搗充分時(shí)不會(huì)影響后期質(zhì)量。

1.2.2自干燥收縮

通常發(fā)生在水泥硬化過(guò)程（早前期階段）中，源于混凝土內(nèi)部尚未完全水化的水泥顆粒的繼續(xù)反應(yīng)消耗自由水，不與環(huán)境介質(zhì)接觸，因此也稱為自身收縮。高強(qiáng)度混凝土因水灰比較低，后續(xù)水化產(chǎn)生的自收縮量值較高，這也是高強(qiáng)度混凝土早期裂縫開(kāi)展較多的原因之一。

1.2.3干燥收縮

由于水分的散失而導(dǎo)致的干燥收縮最為常見(jiàn)，發(fā)生在早期階段，是造成收縮裂縫的主要原因。水分散失既包括大氣蒸發(fā)，也包括地基土壤的吸收。

1.2.4溫度收縮

溫度收縮主要是在混凝土初凝之后，水泥水化熱的釋出量逐漸減少，導(dǎo)致稍后階段與外界發(fā)生熱交換后混凝土產(chǎn)的溫度降低而產(chǎn)生的。此外，隨外界溫度變化的張縮也是一個(gè)主要因素。

三、溫度控制與防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

3.1控制溫度的措施

3.1.1采用改善骨料級(jí)配，用于硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中水泥用量;

3.1.2拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

3.1.3熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;

3.1.4在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫;

3.1.5規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

3.2改善約束條件的措施

3.2.1合理地分縫分塊;

3.2.2避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;

3.2.3合理地安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

此外，改善混凝土的性能提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土心早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就在導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著效果。

四、裂縫的處理措施

目前，世界各國(guó)的規(guī)定不完全一致，但大致相同。如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴(yán)格的允許裂縫寬度0.1 mm。近年來(lái)，許多國(guó)家已根據(jù)大量試驗(yàn)與泵送混凝土的經(jīng)驗(yàn)將其放寬到0.2 mm。當(dāng)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常，保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求，無(wú)侵蝕介質(zhì)，鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0.4 mm;在濕氣及土中為0.3 mm;在海水及干濕交替中為0.15mm。如果裂縫超出上述規(guī)定，就應(yīng)采取一定的方法進(jìn)行處理。

4.1 表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)法適用于大面積漏水的防滲堵漏。

4.2 填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3 mm，深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開(kāi)v型槽，然后做填充處理。

4.3 灌漿法

在裂縫表面填充、涂抹水泥砂漿或其他化學(xué)合成材料，此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，只要充分了解裂縫的成因和特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地判斷混凝土裂縫的類型，有針對(duì)的采取處理措施，則可有效的控制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，減少工程事故的發(fā)生。這樣對(duì)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高建筑物的安全性具有重大的意義。

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