關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制 技術(shù)研究報(bào)告

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 摘 要：施工中常見(jiàn)的裂縫種類(lèi)有收縮裂縫、溫度裂縫、應(yīng)力裂縫、施工裂縫等，混凝土裂縫是施工中較普遍性的質(zhì)量問(wèn)題。本文主要介紹了幾種裂縫的控制方法和出現(xiàn)裂縫后的處理措施以及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：收縮裂縫 溫度裂縫 應(yīng)力裂縫 施工裂縫 預(yù)防措施

混凝土工程在施工、使用中，可能會(huì)出現(xiàn)各種裂縫，不同的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久年限、安全使用性能的影響不同。本文依據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及類(lèi)型制定防治方案，下面從混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)、類(lèi)型及如何防治等幾方面進(jìn)行探討。

1.混凝土裂縫產(chǎn)生原因

在工程中出現(xiàn)的多數(shù)輕微細(xì)小的宏觀裂縫，由于產(chǎn)生原因的不同有很多種分類(lèi)。常見(jiàn)的從裂縫表面走向而言，有網(wǎng)狀裂縫，即由許多各種方向斷裂縫構(gòu)成的近似六角形的網(wǎng)狀裂縫，它表示混凝土表面受到內(nèi)部混凝土的約束。另外一種是許多一條條的裂縫，它具有一定的方向性，常常是彼此平行，相距一定間隔，它表示在垂直裂縫的方向上受到約束。由于化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)體積不安定，或由于凍融，或者由于鋼筋銹蝕均會(huì)使混凝土開(kāi)裂破壞產(chǎn)生不利的影響，超過(guò)了承受能力，便會(huì)出現(xiàn)明顯的裂縫?；炷脸Ｒ?jiàn)裂縫原因分析如表1.

表1                        混凝土常見(jiàn)裂縫原因分析見(jiàn)表

材料使用不當(dāng)

查閱施工資料，調(diào)查材料的配合比、水泥品種、外加劑品種、骨料中含泥量，是否有堿反應(yīng)骨料及分化巖等

施工不當(dāng)

查閱施工記錄，目測(cè)及儀器觀測(cè)模板是否下沉

混凝土強(qiáng)度不足

參照有關(guān)規(guī)范對(duì)混凝土回彈、取心、查閱原始記錄

荷載作用

調(diào)查荷載分布，有無(wú)堆載、超載

濕度、溫度作用

調(diào)查氣象記錄，覆蓋材料，有無(wú)熱源，環(huán)境溫度

鋼筋銹蝕

調(diào)查環(huán)境溫度、濕度，直接打開(kāi)混凝土表面檢查酸、鹽等化學(xué)作用，有無(wú)雜散電流，半電池電位測(cè)定

地基的不均勻沉降、地震作用

測(cè)量建筑物水平面的水平標(biāo)高，調(diào)查周?chē)痪鶆虺两登闆r調(diào)查是否發(fā)生過(guò)地震，目測(cè)

凍脹

養(yǎng)護(hù)方法，氣象記錄

火災(zāi)

目測(cè)及儀器觀測(cè)，火災(zāi)記錄，使用情況調(diào)查

2.混凝土裂縫的類(lèi)型

　　混凝土裂縫的分類(lèi)方法較多，按裂縫出現(xiàn)的時(shí)間可分為兩個(gè)階段；施工期間的早期裂縫和使用期間的后期裂縫。常見(jiàn)的混凝土裂縫具體分類(lèi)如下。

　　施工期間出現(xiàn)的裂縫: 溫差裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫、沉陷裂縫、龜裂裂縫及由于配筋不當(dāng)、混凝土早期受凍引起的裂縫等。

　　使用期間常出現(xiàn)的裂縫; 凍融裂縫、銹蝕裂縫、浸蝕裂縫等。

　　按裂縫的形狀、位置及分布情況可分為:橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、八字和倒八字裂縫、龜裂裂縫、交叉裂縫等。

　　按裂縫出現(xiàn)的原因可分為：收縮裂縫、溫差裂縫、沉降裂縫、沉陷裂縫等。

3.幾種常見(jiàn)裂縫的控制方法

3.1 收縮裂縫的控制

　　收縮裂縫的控制主要在于控制濕度的變化,使結(jié)構(gòu)、構(gòu)件具有相對(duì)穩(wěn)定的濕度。

　　(1)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑完后，裸露表面應(yīng)及時(shí)用草墊、草袋或塑料薄膜覆蓋，并灑水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。在氣溫高、濕度低、風(fēng)速大的天氣及早覆蓋、噴水霧養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

　　(2)加強(qiáng)混凝土表面的抹壓，但應(yīng)注意避免過(guò)分抹壓。

　　(3)采用密封保水方法，如在混凝土表面噴養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，使水分不易蒸發(fā)，或采用其他減少空氣流動(dòng)( 如設(shè)擋風(fēng)墻、罩) ，延緩表面水分蒸發(fā)的辦法。

(4)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件應(yīng)及時(shí)張拉,避免長(zhǎng)期堆放。

(5) 適當(dāng)選擇配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率過(guò)大，嚴(yán)格控制砂、石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

　　(6)構(gòu)件長(zhǎng)期露天堆放時(shí)，應(yīng)繼續(xù)適當(dāng)灑水或覆蓋養(yǎng)護(hù)，以便有較長(zhǎng)的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間,特別是薄壁構(gòu)件，應(yīng)放在陰涼地方覆蓋堆放。

3.2 溫度裂縫的控制

　　防止混凝土內(nèi)部約束引起的表面溫度裂縫，一般采用控制混凝土表面與外界或內(nèi)部的溫差的方法，使其小于25℃。常用控制措施是:對(duì)加熱養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件，采用緩慢升降溫，使升降溫速度不大于10℃/h，并注意緩慢揭蓋、脫模，避免表面急劇冷卻引起表面溫度應(yīng)力過(guò)大；對(duì)大體積結(jié)構(gòu)，當(dāng)混凝土與外界溫差較大時(shí)，采用保溫養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，使溫差控制在2 5 ℃以內(nèi)。預(yù)防結(jié)構(gòu)受外部約束引起的混凝土溫度裂縫，一般可采取以下技術(shù)措施。

　　(1)選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥)配置混凝土；在混凝土中摻加粉煤灰或減水劑；利用后期(90d、180d)強(qiáng)度以降低水泥用量和溫升；在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通人循環(huán)冷水，將水化熱導(dǎo)出；在厚大少筋大休積混凝土匯總,摻入20%以下塊石吸熱，并可節(jié)省混凝土。

　　(2)避開(kāi)炎熱天及夜間澆筑混凝土；采用低溫水拌制混凝土；對(duì)砂石進(jìn)行冷水霧降溫，或設(shè)置簡(jiǎn)易避陽(yáng)裝置，以降低混凝土拌合物溫度。同時(shí)采取薄層澆筑混凝土，每層厚度不大于30cm;加快熱量散發(fā),并使熱量分布均勻。

　　(3) 做好混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，緩慢降溫，充分發(fā)揮徐變特性，消減溫度應(yīng)力；夏季避免暴曬，冬季采取保溫覆蓋，以免出現(xiàn)急劇的溫度梯度；采取長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)護(hù)，規(guī)定合理的拆模時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”; 加強(qiáng)溫度檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃；混凝土拆模后,及時(shí)回填土,避免結(jié)構(gòu)側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

3.3 應(yīng)力裂縫的控制

　　(1) 加強(qiáng)施工中鋼筋、模板、混凝土配料、振搗的質(zhì)量控制檢查，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋位置、安裝支撐系統(tǒng)、支撐位置正確，混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求。

　　(2)正確掌握拆模時(shí)間，避免過(guò)早拆模，敲擊過(guò)重；嚴(yán)格控制施工臨時(shí)堆載；構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)保持支撐和吊點(diǎn)位置正確、穩(wěn)定， 避免振動(dòng)、碰撞。

　　(3)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉或放張，混凝土必須達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度；控制應(yīng)力應(yīng)準(zhǔn)確，不應(yīng)超張，應(yīng)緩慢放松預(yù)應(yīng)力筋；胎模端部加彈性墊層(木或橡膠),減緩胎模角度，使構(gòu)件回縮不被卡住。

3.4 施工裂縫的控制

　　(1)木模板澆水濕透，防止脹模將混凝土拉裂。采用反轉(zhuǎn)脫模時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，防止劇烈沖擊和振動(dòng),并應(yīng)在平整堅(jiān)實(shí)的鋪砂地面上進(jìn)行。

　　(2)構(gòu)件堆放按支撐受力狀態(tài)設(shè)置墊木；重疊堆放時(shí)，支點(diǎn)保持在一條直線上，同時(shí)做好標(biāo)記, 避免板、梁、柱構(gòu)件反放。

　　(3)混凝土冬期施工摻加適量的早強(qiáng)劑，同時(shí)摻加亞硝酸鈉阻銹劑( 為水泥重量的1%~2%)。

4. 裂縫的處理

4.1 溫度、收縮裂縫的處理

　　溫度、收縮等因結(jié)構(gòu)變形變化引起的裂縫，對(duì)鋼筋產(chǎn)生的附加應(yīng)力一般很低，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力影響較小，但會(huì)引起鋼筋銹蝕，影響長(zhǎng)期強(qiáng)度和耐久性。對(duì)于表面裂縫的處理，可在裂縫穩(wěn)定后采用涂刷兩遍環(huán)氧膠泥、加貼玻璃纖維布、抹(噴)水泥砂漿等方法，進(jìn)行表面封閉處理。對(duì)有整體性、防水、防滲要求的結(jié)構(gòu)，縫寬大于0.1mm 深進(jìn)的或貫穿的裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫可灌程度采用化學(xué)注漿等方法進(jìn)行補(bǔ)縫處理。也可采取灌漿與表面封閉相結(jié)合，恢復(fù)原有功能。對(duì)于寬度小于0.1mm 的裂縫，由于后期水泥生成氫氧化鈣、硫鋁酸鈣等物質(zhì)，使裂縫自行,愈合，一般可不進(jìn)行處理。但如出現(xiàn)滲漏,應(yīng)將縫隙剔鑿開(kāi)后，用堵漏劑進(jìn)行封堵。

4.2 應(yīng)力裂縫的處理

　　應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的應(yīng)力較高(縫寬0.2mm 時(shí)應(yīng)力可達(dá)180~250Mpa)，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。對(duì)梁、板類(lèi)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件主筋處最大豎向裂縫寬度在0.3mm 內(nèi)的，可作表面封閉處理；縫寬大于0.4mm 或斜裂縫超過(guò)3/4 梁高者，應(yīng)作加固處理；對(duì)不穩(wěn)定和發(fā)展的裂縫應(yīng)做卸荷或加固處理；沉降裂縫多為深進(jìn)或貫穿性的，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力和整體性有較大影響，因根據(jù)裂縫的嚴(yán)重程度進(jìn)行適當(dāng)加固處理；輕微的張拉裂縫，在結(jié)構(gòu)受荷后會(huì)逐漸閉合，基本上不影響承載力，可按溫度、收縮裂縫的處理方法進(jìn)行表面封閉處理；縫寬大于0.2m。較嚴(yán)重的裂縫，將明顯降低結(jié)構(gòu)的剛度，應(yīng)根據(jù)具體情況，采取加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍加固以及用結(jié)構(gòu)膠膠粘劑粘薄鋼板加同等方法處理；預(yù)應(yīng)力板(梁)橫向裂縫深度至大肋(梁)高1/3 的,則不能使用。

4.3 施工裂縫的處理

縱向施工裂縫一般對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響遠(yuǎn)比橫向裂縫小，一般可用環(huán)氧膠泥或水泥漿進(jìn)行修補(bǔ)；當(dāng)縫較寬時(shí)，應(yīng)先沿裂縫鑿成倒八字形凹槽，再用水泥砂漿或環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)；對(duì)于構(gòu)件邊角的縱向裂縫，可將裂縫處松散混凝土剔除，然后用水泥砂漿或細(xì)石混凝土修補(bǔ)。

5.結(jié)合工程實(shí)際情況，做好以下預(yù)防措施

5.1 材料選用

水泥:應(yīng)選用水化熱較低的水泥，嚴(yán)禁使用安全性不合格水泥。

粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料。級(jí)配良好，孔隙率小，無(wú)堿性反應(yīng);有害物質(zhì)及粘土含量不超過(guò)規(guī)定。

細(xì)骨料:宜用顆粒較粗、孔隙較小，含泥量較低的中砂。

外摻料:摻加適量的減水劑或粉煤灰等外加劑，以改善混凝土工作性能，降低用水量，減少沉縮量，促進(jìn)混凝土的工作性和流動(dòng)性。

5.2 配料

配合比設(shè)計(jì):采用低水灰比、低用水泥量，以減少混凝土的收縮。

禁止任意增加水用量。

配制混凝土時(shí)計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，要嚴(yán)格控制灰比和水泥用量，攪拌要均勻，離析的混凝土必須重新拌勻后，方可澆灌。

盡量避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的混凝土攪拌。

5.3 配筋

鋼筋配置應(yīng)嚴(yán)格按施工圖施工，尤其重視以下各點(diǎn):

從塑性鉸區(qū)延性考慮鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響，做到強(qiáng)度弱梁。

鋼筋位置要正確。保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，鋼筋間距過(guò)大易引起鋼筋之間的混凝土開(kāi)裂。

鋼筋在樓面混凝土板中的抗拉受力起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的彎矩和防止混凝土收縮和溫差裂縫發(fā)生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護(hù)層前提下才能確保有效。但是，樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)一直是施工中的一大難題。板的下層鋼筋一般較細(xì)。受到施工人員踩踏后就立即彎曲、變形、下墜；鋼筋離樓層模板的高度較大，無(wú)法受到模板的依托保護(hù)；而在施工過(guò)程中，各工種交叉作業(yè)，上面又有大量人員走動(dòng)、踩踏，這就造成了上層鋼筋容易彎曲、變形。所以，樓面雙層雙向鋼筋必須設(shè)置鋼筋小撐鐵，其縱橫向間距不應(yīng)大于600mm（即每平方米不得少于3只），特別是對(duì)于細(xì)小的鋼筋，這樣才能起到較好的效果。盡可能合理地安排好各個(gè)工種交叉作業(yè)時(shí)間，在綁扎完板底鋼筋后，線管預(yù)埋和模板收頭應(yīng)及時(shí)穿插并爭(zhēng)取全面完成，以有效減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量；同時(shí)對(duì)施工人員加強(qiáng)教育和管理，使他們充分認(rèn)識(shí)到保護(hù)板面鋼筋的重要性，必須行走時(shí)，盡量沿鋼筋小馬撐支撐點(diǎn)通行。在混凝土澆筑時(shí)對(duì)裂縫易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋受力最大區(qū)域應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)跳板，擴(kuò)大接觸面，盡量避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。混凝土澆筑時(shí)安排足夠數(shù)量的鋼筋工進(jìn)行護(hù)筋，確保鋼筋位置正確。

5.4 模板工程

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防，在模板工程中應(yīng)注意以下各點(diǎn):

模板構(gòu)造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。

模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載(特別是動(dòng)荷載)作用下，模板變形過(guò)大造成開(kāi)裂。對(duì)于大開(kāi)間的樓面應(yīng)在模板支撐架搭設(shè)前就預(yù)先采用加密立桿以增加剛度，減少變形來(lái)加強(qiáng)該區(qū)域的抗沖擊振動(dòng)荷載，并在已澆筑的樓面上鋪設(shè)木模以擴(kuò)散壓力，進(jìn)一步防止裂縫發(fā)生。

合理掌握拆模時(shí)間，拆模時(shí)間不能過(guò)早，應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或開(kāi)裂。但也不能太晚，盡可能不要錯(cuò)過(guò)混凝土水化熱峰值。

在樓面混凝土澆筑完2-4小時(shí)之內(nèi)，盡量避免吊卸較重的大宗材料和大量人員進(jìn)行鋼筋綁扎施工，并且在吊運(yùn)少量的材料時(shí)做到輕卸、輕放。兩、三天以后方可進(jìn)行正常支模等施工。在模板安裝時(shí)，不得將材料集中堆放，應(yīng)做到分散就位，以減少樓面集中荷載。

5.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析顯現(xiàn)，振搗應(yīng)均勻、適度。混凝土澆筑速度不宜太快、導(dǎo)致內(nèi)部振搗不足。

加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下，更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難時(shí)，或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí)，可采用覆蓋保溫等方法。

 

 

5.6 施工技術(shù)

加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作，基坑開(kāi)挖后及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到場(chǎng)驗(yàn)收。對(duì)較復(fù)雜的地基，設(shè)計(jì)方在基坑開(kāi)挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探，當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時(shí)，必須先對(duì)其加固處理，并經(jīng)驗(yàn)收后，方可進(jìn)行下一步施工。

開(kāi)挖基槽時(shí)，要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。合理安排施工順序。相鄰建(構(gòu))筑物間距較近時(shí)，一般應(yīng)先施工較深基礎(chǔ)，以防止基坑開(kāi)挖破壞已建基礎(chǔ)的地基。

6. 結(jié)束語(yǔ) 

在建筑施工過(guò)程中，混凝土裂縫問(wèn)題一直嚴(yán)重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，我們要在混凝土生產(chǎn)以及施工過(guò)程中有針對(duì)性地對(duì)具體工程采取相應(yīng)的預(yù)防措施，盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，以確保工程質(zhì)量，使建筑物具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有利于建筑行業(yè)的發(fā)展，更有利于施工的安全及工程的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮乃謙.新實(shí)用混凝土大全[M].北京：科學(xué)出版社,2005.

[2] 梁建智,朱維益.實(shí)用建筑施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006

[3]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[4]水蘊(yùn)華.科學(xué)技術(shù)研究方法[M].陜西:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1988.

[5]吳岱明.科學(xué)研究方法學(xué)[M].湖南：湖南人民出版社,1987.