中国混凝土网
当前位置: 首页 » 技术 » 应用技术 » 正文

混凝土结构裂缝的控制与防治

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-08-13  来源:中国混凝土网  作者:广西三建南宁分公司 郑舒
核心提示:混凝土结构裂缝的控制与防治
  摘要:文章从荷载、温度变化、收缩等7个方面详细论述了砼裂缝的成因,并从设计、材料、现场施工等方面提出了裂缝控制措施,最后介绍了裂缝出现后的处理方法。

  关键词:裂缝;收缩;荷载;施工;温度变化 
 
  近年来,我国基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道屡见不鲜。随着混凝土商品化,泵送技术防现浇结构大量推广,结构裂缝问题日趋严重,已成为影响建筑市场和房地产业发展的严重不利因素。

  一、混凝土结构产生裂缝的原因及控制的必要

  混凝土是一种非均质的复杂多相混相材料,在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力。因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时,就会产生裂缝。因此,混凝土发生开裂的条件就是:在约束下变形产生的拉应力超过实时的抗拉强度,也就是说必须同时考虑三个条件:变形的大小、约束的程度、实时抗拉强度。不受约束的自由变形不会产生应力;抗拉强度足以抵抗所产生的拉应力时则不会开裂。也就是说不能笼统地认为收缩必然开裂。所产生的应力大小和实时的弹性模量有关,和能够松弛应力的徐变有关;是否引起开裂还和混凝土的抗拉强度有关。

  凡是组成良好并经适当捣固和养护的混凝土,只要内部孔隙和裂缝尚未形成相互连接而直达表面的通道,则基本上是水密性的;在使用中,结构的荷载以及大气环境的影响如冷热交替、干湿循环,可使这些内部微裂缝发展并传播,成为环境中侵蚀性介质浸入的通道。早期裂缝控制的意义在于,已有裂缝的扩展比新生成裂缝容易。混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因,比如:温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土结构裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:

  受力裂缝:底部正弯矩弯曲裂缝;上部负弯矩弯曲裂缝;横向裂缝;板边裂缝;剪切斜裂缝;正弯矩引起的弯剪斜裂缝;干缩裂缝。

  1.荷载引起的裂缝。

  混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

  直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有:

  (1)设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。

  (2)施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制构件受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

  (3)使用阶段,超出设计载荷的重型机械搬运安置过程中的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。

  次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有:

  (1)在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰,理论计算该处不会存在弯矩,但实际该铰仍然能够抗弯,以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。

  (2)结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中,经常在跨内根据截面内力需要截断钢束,设置锚头,而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此,若处理不当,在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

  实际工程中,次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起,仅是按常规一般不计算,但随着现代计算手段的不断完善,次应力裂缝也是可以做到合理验算的。在设计上,应注意避免结构突变(或断面突变),当不能回避时,应做局部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。

  荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式,产生的裂缝特征如下:

  (1)中心受拉。裂缝贯穿构件横截面,间距大体相等,且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时,裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

  (2)中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

  (3)受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝,并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时,裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时,裂缝少而宽,结构可能发生脆性破坏。

  (4)大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件,类似于受弯构件。

  (5)小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件,类似于中心受压构件。

  (6)受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏,沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝;当箍筋适当时发生剪压破坏,沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

  (7)受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝,并向相邻面以螺旋方向展开。

  (8)受冲切。沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂,形成冲切面。

  (9)局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝

  2. 温度变化引起的裂缝。

  混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或原有混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力,有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。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。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

  3. 收缩引起的裂缝。

  在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。

  混凝土塑性裂缝是指混凝土浇筑成型后还未硬化,仍处于可塑状态时产生的裂缝,塑性裂缝的出现不仅会影响混凝土构件的外观质量,更重要的是会造成混凝土防水性能下降、钢筋容易锈蚀等不良后果,影响混凝土结构的使用年限,关于这一点应在设计和施工过程中给予充分的重视。缩水收缩(干缩): 混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件(超过3%),钢筋对混凝土收缩的约束比较明显,混凝土表面容易出现龟裂裂纹。自生收缩: 自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。炭化收缩: 大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生,且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

  4. 钢筋锈蚀引起的裂缝。

  由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。

  要防止钢筋锈蚀,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度;施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入,同时严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

  5.冻胀引起的裂缝。

  大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

  温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强;骨料中含泥土等杂质过多;混凝土水灰比偏大、振捣不密实;养护不力使混凝土早期受冻等,均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时,采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂(但氯盐不宜使用),可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。 

  6.材料质量引起的裂缝。

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:

  (1)水泥:水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝土抗拉强度下降;水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂;当水泥含碱量较高,同时又使用含有碱活性的骨料,可能导致碱骨料反应。

  (2)砂、石骨料:砂石的粒径、级配、杂质含量;砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大。

  (3)拌和水及外加剂。拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。

  (4)混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

  (5)混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

  (6)混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝。

  (7)混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

  (8)混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的 收缩裂缝。

  (9)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

  (10)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时,后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时,先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小,或后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。

  (11)混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。

  (12)施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。

  (13)施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

  (14)施工前对支架压实不足或支架刚度不足,浇筑混凝土后支架不均匀下沉,导致混凝土出现裂缝。

  (15)装配式结构,在构件运输、堆放时,支承垫木不在一条垂直线上,或悬臂过长,或运输过程中剧烈颠撞;吊装时吊点位置不当,T梁等侧向刚度较小的构件,侧向无可靠的加固措施等,均可能产生裂缝。

  (16)安装顺序不正确,对产生的后果认识不足,导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时,钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑,拆架后墙式护栏往往产生裂缝;拆架后再浇筑护栏,则裂缝不易出现。

  (17)施工质量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料计量不准,结果造成混凝土强度不足和其他性能(和易性、密实度)下降,导致结构开裂。

  7.化学反应引起的裂缝。

  碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。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抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度;二是混凝土级配要良好;三是混凝土浇注要振捣密实;四是钢筋表层涂刷防腐涂料。

  二、裂缝的控制措施

  (一)裂缝控制总则

  影响开裂的因素很复杂,往往不是单一因素造成的。控制裂缝也不只是施工人员和混凝土生产者的事,而是涉及包括设计、混凝土及其原材料生产、施工甚至监理和业主(开发商、房主或政府主管)在内各方面的责任。因此需要各方共同努力解决,但是混凝土的施工,包括混凝土原材料的控制、混凝土的制备和现场施工的各个环节,则对于控制早期裂缝、减小后期开裂倾向、保证实现设计的混凝土结构耐久性是至关重要的。不能把施工看成什么人都能干的事,相反,需要知识面很宽的、能运用哲学思想的管理人员和技术人员共同筹划、决策和把关。

  每项工程施工前,应针对不同工程的特点、环境、施工季节、条件,由监理(必要时可还有甲方代表参加)和技术人员按照设计要求,参考本指南和有关混凝土结构施工验收规范,共同制定具体保证措施和实施计划。混凝土的制备应当密切配合混凝土的施工,提供混凝土合适的流变性能和浇筑温度,并且应当做好售后服务,跟踪混凝土施工中重要阶段的质量控制。国内已有混凝土生产企业做到了“混凝土生产和施工现场浇筑及质量控制的一体化”,这是很值得提倡的。但是要做到这一点,在经济核算和责任方面必须有相应政策性的调整。

  (二)裂缝的施工控制措施

  1.一般原则 

  施工单位应有健全的质量管理、质量控制和检验体系,施工人员经过岗位培训并取得相应的资格。在设计图纸会审阶段,认真分析抗裂构造设计;在编制施工组织设计、技术方案和技术交底时,有减少和控制混凝土裂缝的具体技术措施。重要工程的混凝土宜对水泥安定性、骨料的碱活性、混凝土原材料及混凝土的抗裂性能进行检测。宜对混凝土原材料进行性能优化选择;对混凝土配合比应进行抗裂性能优化设计,在满足强度及泵送要求的情况下选择抗裂性能最佳的混凝土。支撑现浇混凝土结构的模板必须通过模板设计使其具有足够的强度、刚度和稳定性。上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板。如支撑设于天然地基上,应保证基础均匀受力并防止下沉。拆模时的混凝土强度、模板拆除的顺序及拆模后的反顶加固措施,均应符合有关标准规范防施工技术方案的要求。应严格控制施工荷载。若施工时的荷载效应比正常使用的荷载效应更为不利时,应对该构件的承载能力、刚度和可能出现的裂缝宽度进行核算,必要时应在该构件下方设置临时支撑。当上一层楼板下在浇筑混凝土时,其下层的模板或支撑不得拆除。混凝土结构的种类钢筋保护层必须有可靠的控制措施。混凝土板、墙中的预留孔、洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。严格控制现混凝土板上人、上料时间。必须根据结构设计、混凝土强度增长和支撑情况确定楼板堆载及施工荷载,且应均匀堆放或沿周边堆放。需要隐蔽的混凝土结构,验收和附项内容完成后应及时隐蔽。路途停工时混凝土构件应采取防风、防晒、防冻、防雨等措施。

  2.建筑与结构设计要求

  建筑工程的基础和主体结构设计应采取加强整体性的方案,对于建在软弱地基上的建筑,宜采用整体性能好的基础型式或采取加强基础整体性的措施。在抗震设防区,建筑工程的场地选择,液化土和软土地基地处理,应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的有关规定。建筑基础的选型与设计,应尽量采取措施减少上部结构所引起沉降量防可能的不均匀沉降。当新建工程附近存在已有建筑时,新建建筑工程的设计应考虑新建工程的沉降对已有建筑的影响。应根据已有建筑的类型和新建工程对其基础沉降的影响程度,采取留置足够的距离距离或采取有效措施(如新建工程采用沉降量小的基础形式以及在基坑边增设护坡桩等)。建筑工程的伸缩缝设置应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定。建筑工程楼(屋)盖的设计,应考虑温度变化、混凝土收缩对这些结构变形、开裂减轻裂缝的加强措施。建筑工程(屋)盖的设计应进行热工性能计算并选择适合本地区特点的保温隔热措施。应对顶屋两个边单元的构件采取增强温度应力的构造措施。

  3.建筑材料的要求

  建筑工程所采用的建筑材料应符合有关标准的规定和设计文件的要求。对于混凝土工程的水平构件(梁、板)和较大面积的墙体等构件,所用的建筑材料在满足材料强度要求前提下,应尽量选择收缩小、抗裂性能好的材料。混凝土材料中的掺加剂,应选择与水泥等材料适应性好收缩量小的品种,可通过不同品种的试验进行优选。

  4.建筑工程施工的要求

  建筑工程施工必须满足《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001及其相应专业规范的要求。建筑工程的施工单位应根据建筑结构的类型、建筑结构所采用材料的特性和施工环境的实际情况,确定施工方案中有关裂缝控制的措施。建筑基础的施工技术方案,应根据建筑场地土基土的层状特点、地下水位及建筑工程周围的环境状况,制定防止土基基础下沉和防止周围已有建筑物开裂的具体措施。建筑工程施工技术方案应有根据建筑工程所在地点的施工季节,制订防止和减轻裂缝的季节性措施。

  5.裂缝检测与处理的要求

  对出现裂缝的建筑工程应及时进行观测和量测。当裂缝较严重时应进行检测分析。对于正在发展中的裂缝,应进行跟踪量测。应通过观察、检测及分析查明裂缝形成的原因并采取针对性的措施。对于已查明原因且已经稳定的裂缝,应采取闭合裂缝的有效措施处理。对标志承载力不足的受力裂缝应及时采用加固措施。

  6.建筑装修和改造的要求

  建筑工程在使用过程中,应控制使用荷载不超过设计荷载的取值。在建筑增层和增加荷载的装修、改造,应对已有建筑的现状进行调查,必要时应对建筑结构质量和性能进行检测鉴定。还应坚持先设计后施工的原则。在设计中应考虑地基基础或某些构件因荷载增加对变形或开裂的影响,征订相应的措施。

  (三)控制混凝土结构裂缝的施工措施

  1.一般要求 

  施工单位应有健全的质量管理、质量控制和检验体系,施工人员经过岗位培训并取得相应的资格。在设计图纸会审阶段,认真分析抗裂构造设计,在编制施工组织设计、技术方案和技术交底时,有减少和控制混凝土裂缝的具体措施。

  重要工程的混凝土宜对水泥安定性、骨料的碱活性、混凝土原材料及混凝土的抗裂性能进行检测。宜对混凝土原材料进行抗裂性能的优化选择;对混凝土配合比应进行抗裂性能优化设计,在满足强度及泵送要求的情况下,选择抗裂性能量佳的混凝土。

  支撑现浇混凝土结构的模板必须通过模板设计使其具有足够的强度、刚度和稳定性。上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板。如支撑设于天然地基上,应保证基础均匀受力并防止下沉。
拆模时的混凝土强度、模板拆除的顺序及拆模后的支顶加固措施,均应符合有关标准规范及施工技术方案的要求。

  应严格控制施工荷载,若施工时的荷载效应比正常使用的荷载效应更为不利时,应对该构件的承载能力、刚度和可能出现的裂缝宽度进行核算,必要时应在该构件下方设置临时支撑。当上一层楼板正在浇筑混凝土时,其下层的模板或支撑不得拆除。混凝土结构的各类钢筋保护层发布有可靠的控制措施。混凝土板、墙中预埋管线料置于两层钢筋之间,否则应在其外侧加置防裂钢筋网片。混凝土混凝土板、墙中的预留孔、洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。
严格控制现浇混凝土楼板上人、上料时间。必须根据结构设计,混凝土强度增长和路途停工时混凝土构件应采取防风、防晒、防雨等措施。

  2.混凝土施工时的注意事项

  商品混凝土应有严格记录每车混凝土的搅拌时间、出站时刻、进场院时刻、开始浇筑时刻、浇筑完成时刻,并分批汇总。拌制混凝土应严格按照施工配合比(根据原材料的含水率等对设计配合比进行调整)进行各种原材料的计量,严禁在搅拌机以外二次搅拌。混凝土的坍落度不宜大于160mm。
  混凝土施工时,注意振捣的时间和位置,防止过振、欠振和潺振。应避免振捣棒振磁钢筋。对已初凝的混凝土不应再次进行振捣。避免破坏已形成的混凝土结构强度,而应待其充分凝固以后按施工缝的接槎进行处理。对于断面相差圈套的构件或结构,应先浇较深的部分;根据气候条件静停
0.5~1.5h,再与较薄的部分一起浇筑。

  楼板混凝土浇筑完毕后,在初凝前宜用平板振捣二次振捣,终凝前应将表面进行二次搓毛和抹压,避免出现早期失水裂缝。浇筑完毕后的混凝土楼板,可在初凝前在表面掺入经清洗后的小颗粒碎石,并与底层混凝土搅拌后二次振捣,以免板面裂缝。但应对二次搅拌后的混凝土取样,测定其混凝土强度,并满足设计要求。

  装配整体工结构的连接节点的连接外,应以强度不小于C30 的细石混凝土灌筑。预制板间的拼缝不得采用水泥砂浆灌缝,而应采用强度等级不小于C20的细石混凝土灌筑。连接处的混凝土宜采用取减少收缩的有效措施(如采用膨胀混凝土)。

  后浇带(缝)两侧的梁板支撑的模板应给予加强,且在后浇带混凝土强度达到要求后方可拆除。对混凝土结构中容易产生裂缝的部位可采用掺入纤维的方法控制混凝土结构的裂缝。
施工缝不宜用钢丝网堵挡混凝土,可用小木板拼接。便于拆卸、清理。施工缝处理时,已浇筑的混凝土的抗压强度不应小于1.2N/mm2。应清除硬化混凝土表面上的浮浆、松动石子心脏软弱混凝土,并加以充分湿润和冲洗干净。施工缝处不得有积水。平面体形较大的混凝土结构应访华团后浇带或膨胀加强带,分割单元长度一般不大于30m。膨胀加强带随相邻结构同时浇注,宽度2米左右,浇注有微膨胀功效的同强度等级混凝土。结构后浇带必须按设计位置留置,设计没有明确要不时应留置成宽度800~1000mm的企口型 。两侧混凝土结合面全部按施工缝处理,达到规定的时间后选用提高强度等级的微膨胀混凝土浇注并充分保养。

  3.养护与成品保护时注意事项

  混凝土初凝后应及时洒水保湿养护,重要部位养护宜采用保水较好的草袋、麻袋或编制物湿润接触覆盖。对于表面积较大的板类构件或大体积混凝土,可采用蓄水养护。混凝土表面不便浇水或采用覆盖养护时,宜涂刷养护剂。冬季施工应根据天气情况,避免干雨天施工。必要时应加盖覆盖,防止刚浇筑完的混凝土被雨水浇淋。混凝土强度未达到1.2Mpa前,不得在其中踩踏或安装模板及支架。拆模或进行其它作业时,严禁撞击混凝土构件。混凝土楼面、地面装修需要打也钻眼时,必须要有设计认可的施工方案。

  4.大体积混凝土结构应注意事项

  大体积混凝土结构应控制混凝土内部的绝热温升、抗裂配筋设计和混凝土体量等。控制混凝土内部最高温度与表面温度差不大于25℃;混凝土表面温度与环境温度差不天于15℃。采用设置后浇带(缝)的方法控制单块结构长厚比不大于40、长宽比不大于4,且单块长度不宜超过30m。大体积混凝土可利用60d、90d、120d等后期强度作为混凝土结构强度评定值,以减少混凝土水泥用量,减少水化热和收缩。

  根据混凝土的绝热温升值、环境温度,制定必要的控制砂、石料、拌和用水温度和运输过程的技术措施,以调整混凝土入模温度。大体积混凝土应选用水化热较低的水泥,在满足混凝土配比强度及浇筑工艺的条件下,宜选择粒径较大的骨料、中粗砂,通过试验确定掺和料及外加剂型号和数量以减少水、水泥用量。大体积混凝土应严格控制坍落度;优先选择分层连续浇筑;及时清除表面泌水。大体积混凝土温度监测点布设于混凝土的上表面、中部、下表面,对温度测度数据应及时进行整理分析。它内外温差、降温速度不符合计算要不时,应根据实际情况采取温控措施。控温养护的持续时间应根据内外部温度情况确定。应保持混凝土表面的湿润。控温覆盖的拆除应分层逐步进行,不得采用强制、不均匀的降温措施。

  5.预应力混凝土结构应注意事项

  预应力混凝土结构应在满足设计强度和施工工艺要求的情况下,减少水泥的用量和坍落度。水灰比应控制在0.5以下,并适当延长养护时间,增强混凝土的抗裂能力。预应力混凝土结构施工时,应碱少预应力束在梁端的偏心程度,还宜增大承压端面面积,以降低预压应力。构件端部应配置必要的抵抗横向应力的钢筋网片,增强抗裂能力。预应力结构或构件应按设计规定在达到相应的混凝土强度时施加预应力或进行预应力放张。对先张法预应力构件,宜采用缓慢放张的施工工艺。

  (四)裂缝处理

  在对混凝土结构中的裂缝进行处理之前,应先进行观察、检测、分析,确定裂缝的性质及裂缝产生的原因,然后再采用针对性的措施进行处理。在未明了裂缝产生的原因之前,应避免盲目对裂缝进行处理。对于在使用荷载下出现的受力裂缝,当其标志结构的承载能力存在问题时,应按有关标准规范的要求进行结构加固。对与在非设计荷载下出现的非正常受力裂缝,如引起裂缝的非正常工况不再重现,可只对已有的残余裂缝进行封闭处理。对于由于温度变化引起的裂缝,应在完成相应的保温、隔热处理以后,再进行裂缝的封闭处理。对由于耐久性问题引起的间接裂缝,应在采取相应的保证混凝土结构耐久性的措施以后,再对裂缝进行处理。对混凝土的裂缝进行处理或与此有关的结构维修加固时,应制订相应的技术方案,并遵照方案进行修复或加固施工。混凝土结构的裂缝在结构进行了维修加固防裂缝封闭以后,应按相应的技术方案进行验收,并在一定时期后进行复验。

  (五)裂缝处理的方法

  建筑物从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土结构出现裂缝。因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中,进一步加强巡查和管理,及时发现和处理问题,也是相当重要的一个环节。混凝土裂缝的处理主要有以下方法:

  1.表面修补法包括表面涂抹和表面贴补法

  表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。适用于对承载能力没有影响的表面裂缝的处理,也适用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。

  (1)表面涂抹水泥砂浆:将裂缝附近的混凝土表面凿毛,或沿裂缝凿成深15~20mm,宽150~200mm的凹槽,扫净并洒水湿润,先刷水泥净浆一层,然后用1:2的水泥砂浆分2~3层涂抹,总厚度控制在10~20mm左右,并用铁抹抹平压光。有防水要求时应用2mm厚水泥净浆及5mm厚1:2的水泥砂浆交替抹压4~5层,刚性防水层涂抹3~4小时后进行覆盖,洒水养护。在水泥砂浆中掺入占水泥重量1%~3%的氯化铁防水剂,可起到促凝和提高防水性能的效果。为了使砂浆与混凝土表面结合良好,抹光后的砂浆面应覆盖塑料薄膜,并用支撑模板顶紧加压。

  (2)表面涂抹环氧胶泥:涂抹环氧胶泥前,先将裂缝附近80~100mm宽度范围内的灰尘、浮渣用压缩空气吹净,或用钢丝刷、砂纸、毛刷清除干净并洗净,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮湿,应用喷灯烘烤干燥、预热,以保证环氧胶泥与混凝土粘结良好。若基层难以干燥,则用环氧煤焦油胶泥涂抹。涂抹时,用毛刷或刮板均匀蘸取胶泥,并涂刮在裂缝表面。

  (3)采用环氧粘贴玻璃布:玻璃布使用前应在碱水中煮沸30~60分钟,然后用清水漂净并晾干,以除去油脂,保证粘结。一般贴1~2层玻璃布。第二层玻璃布的周边应比下面一层宽10~12mm,以便压边。

  (4)表面涂刷油漆、沥青:涂刷前混凝土表面应干燥。

  (5)表面凿槽嵌补:沿混凝土裂缝凿一条深槽,槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等,表面作砂浆保护层。槽内混凝土面应修理平整并清洗干净,不平处用水泥砂浆填补,保持槽内干燥,否则应先导渗、烘干,待槽内干燥后再行嵌补。环氧煤焦油胶泥可在潮湿情况下填补,但不能有淌水现象。嵌补前先用素水泥浆或稀胶泥在基层刷一层,然后用抹子或刮刀将砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥嵌入槽内压实,最后用1:2水泥砂浆抹平压光。在侧面或顶面嵌填时,应使用封槽托板逐段嵌托并压紧,待凝固后再将托板去掉。

  2.内部修补法

  内部修补法是用压浆泵将胶结料压入裂缝中,由于其凝结、硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响,或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用的灌浆材料有水泥和化学材料,可按裂缝的性质、宽度、施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆,对宽度小于0.5mm的裂缝,或较大的温度收缩裂缝,宜采用化学灌浆。

  (1)水泥灌浆:一般用于大体积混凝土结构的修补,主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。钻孔采用风钻或打眼机进行,孔距l~1.5m,除浅孔采用骑缝孔外,—般钻孔轴线与裂缝呈30~45度斜角,孔深应穿过裂缝面0.5m以上,当有两排或两排以上的孔时,宜交错或呈梅花形布置,但应注意防止沿裂缝钻孔。冲洗在每条裂缝钻孔完毕后进行,其顺序按竖向排列自上而下逐孔冲洗。止浆及堵漏待缝面冲洗干净后,在裂缝表面用1:2的水泥砂浆或用环氧胶泥涂抹。

  (2)化学灌浆:化学灌浆能控制凝结时间,有较高粘结强度和一定的弹性,恢复结构整体性效果较好,适用于各种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。常用的灌浆材料有环氧树脂浆液、甲凝、丙凝等。环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等优点,应用最广。灌浆操作主要工序是表面处理、灌浆、封孔,一般采取骑缝直接用灌浆嘴施灌,不用另外钻孔。配制环氧浆液时,应根据气温控制材料温度和浆液的初凝时间(1小时左右)。灌浆时,操作人员要戴上防毒口罩,以防中毒。

  3.结构加固法钢筋混凝土结构的加固,应在结构评定的基础上进行,加固的目的有结构强度加固、稳定性加固、刚度加固、抗裂性能加固四种。这四种加固之间既有联系又有区别,最常遇到的是结构强度加固(即结构补强)。结构加固可分为不改变结构受力图形和改变结构受力图形的两种方法,亦可分为非预应力加固和预应力加固两类。对结构或构件存在的强度、刚度、裂缝、稳定、沉降、使用等方面的问题,要区分局部性还是全局性的,关键部位还是次要部位的,在分析了问题产生的主要原因后,分别根据处理的原则和界限,视工程具体情况和条件,有针对性地采取适当加固方法。 

  4.结构补强法。因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等 

  三、结语

  综上所述,对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入,材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高,相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。

  1.裂缝控制是限制环境中侵蚀性介质进入混凝土结构的第一道防线,控制裂缝尤其是早期裂缝,对保证混凝土结构达到设计要求的耐久性,有重要意义。

  2.裂缝控制需要建设主管∕开发商、设计人员、材料供应商和施工承包商共同的努力,但是施工过程的各环节对混凝土成型质量和裂缝控制尤为重要

  3.除从观念上、计划上改变追求高早强外,尽量控制减小2天内强度增长速率,对竣工时间长的大型工程(如高层建筑的底层结构), 尽量延迟强度验收期限。

  4.配制混凝土时应选用开裂敏感性小的水泥(低C3A、C3S,低碱、低比表面积)、抗裂性好的矿物掺和料;尽量选用热膨胀系数小的粗骨料。提倡使用引气剂。

  5.选用配合比时尽量减小水泥用量和胶凝材料总量(用水量)。除非必需(如自密实混凝土),不追求拌和物的大坍落度。

  6.施工中应重视采取正确的施工浇筑顺序,严格禁止违反操作规程的浇筑和振捣方式,重要工程应有在线测定混凝土温度和应力的措施,根据实测结果调整养护措施。夏季要注意降低混凝土入模温度,并尽量提前在混凝土处于塑性的阶段开始采取降温措施,避免横跨断面的温差,;在混凝土降温阶段,无论夏季、冬季,都要注意采取合理保温制度,避免混凝土内部降温太快。避免拆模时产生热冲击。要尽早开始湿养护,并避免间断浇水,不得在混凝土内部温度达高峰时开始浇水。湿养护周期要足够。

  7.提倡混凝土供应商和施工承包商联合实行混凝土的生产、浇筑、养护(包括温湿度控制)等一体化的施工。这不仅有利于裂缝的控制,也有利于施工质量的控制,应当是建筑工业集约化生产的方向,建设主管或开发商应当支持这一措施,并在经济政策上作相应的调整。
  
  参考文献:

  [1]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海科技出版社,1987.

  [2]艾伦.砼建筑物修补[M].水利电力出版社,1992.

  [3]珀金斯.混凝土结构修补、防水与防护[M].中国建筑工业出版社,1982.

  [4]赵国藩.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].海洋出版社,1991.

  [5]富文权.混凝土工程裂缝分析与控制[M].中国铁道出版社,2002.

  [6]建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社,1992.

  [7]建筑结构设计综合手册[M].河南科学技术出版社,1990.

  [8]混凝土结构设计规范GB50010-2002[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

  [9]地下工程防水技术规范GB50108-2001[M].北京:中国计划出版社,2001.
 
 
[ 技术搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 

 
推荐企业

©2006-2016 混凝土网版权所有

地址:上海市杨浦区国康路100号国际设计中心12楼 服务热线:021-65983162

备案号: 沪ICP备09002744号-2 技术支持:上海砼网信息科技有限公司

沪公网安备 31011002000482号