關于混凝土結(jié)構裂縫控制 技術研究報告

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 摘 要：施工中常見的裂縫種類有收縮裂縫、溫度裂縫、應力裂縫、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防措施。

關鍵詞：收縮裂縫 溫度裂縫 應力裂縫 施工裂縫 預防措施

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

1.混凝土裂縫產(chǎn)生原因

在工程中出現(xiàn)的多數(shù)輕微細小的宏觀裂縫，由于產(chǎn)生原因的不同有很多種分類。常見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。由于化學反應出現(xiàn)體積不安定，或由于凍融，或者由于鋼筋銹蝕均會使混凝土開裂破壞產(chǎn)生不利的影響，超過了承受能力，便會出現(xiàn)明顯的裂縫?；炷脸Ｒ娏芽p原因分析如表1.

表1                        混凝土常見裂縫原因分析見表

材料使用不當

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，是否有堿反應骨料及分化巖等

施工不當

查閱施工記錄，目測及儀器觀測模板是否下沉

混凝土強度不足

參照有關規(guī)范對混凝土回彈、取心、查閱原始記錄

荷載作用

調(diào)查荷載分布，有無堆載、超載

濕度、溫度作用

調(diào)查氣象記錄，覆蓋材料，有無熱源，環(huán)境溫度

鋼筋銹蝕

調(diào)查環(huán)境溫度、濕度，直接打開混凝土表面檢查酸、鹽等化學作用，有無雜散電流，半電池電位測定

地基的不均勻沉降、地震作用

測量建筑物水平面的水平標高，調(diào)查周圍不均勻沉降情況調(diào)查是否發(fā)生過地震，目測

凍脹

養(yǎng)護方法，氣象記錄

火災

目測及儀器觀測，火災記錄，使用情況調(diào)查

2.混凝土裂縫的類型

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

　　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、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、構件具有相對穩(wěn)定的濕度。

　　(1)加強混凝土的早期養(yǎng)護，混凝土澆筑完后，裸露表面應及時用草墊、草袋或塑料薄膜覆蓋，并灑水濕潤養(yǎng)護。在氣溫高、濕度低、風速大的天氣及早覆蓋、噴水霧養(yǎng)護，并適當延長養(yǎng)護時間。

　　(2)加強混凝土表面的抹壓，但應注意避免過分抹壓。

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

(4)預應力構件應及時張拉,避免長期堆放。

(5) 適當選擇配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率過大，嚴格控制砂、石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉強度。

　　(6)構件長期露天堆放時，應繼續(xù)適當灑水或覆蓋養(yǎng)護，以便有較長的保濕養(yǎng)護時間,特別是薄壁構件，應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:對加熱養(yǎng)護的構件，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力過大；對大體積結(jié)構，當混凝土與外界溫差較大時，采用保溫養(yǎng)護，適當延長拆模時間，使溫差控制在2 5 ℃以內(nèi)。預防結(jié)構受外部約束引起的混凝土溫度裂縫，一般可采取以下技術措施。

　　(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)強度以降低水泥用量和溫升；在基礎內(nèi)預埋冷卻水管，通人循環(huán)冷水，將水化熱導出；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)避開炎熱天及夜間澆筑混凝土；采用低溫水拌制混凝土；對砂石進行冷水霧降溫，或設置簡易避陽裝置，以降低混凝土拌合物溫度。同時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，緩慢降溫，充分發(fā)揮徐變特性，消減溫度應力；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；采取長時間養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間，充分發(fā)揮混凝土的“應力松弛效應”; 加強溫度檢測，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施,控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃；混凝土拆模后,及時回填土,避免結(jié)構側(cè)面長期暴露。

3.3 應力裂縫的控制

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

　　(2)正確掌握拆模時間，避免過早拆模，敲擊過重；嚴格控制施工臨時堆載；構件堆放、運輸、吊裝時保持支撐和吊點位置正確、穩(wěn)定， 避免振動、碰撞。

　　(3)預應力構件張拉或放張，混凝土必須達到規(guī)定的強度；控制應力應準確，不應超張，應緩慢放松預應力筋；胎模端部加彈性墊層(木或橡膠),減緩胎模角度，使構件回縮不被卡住。

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)脫模時應平穩(wěn)，防止劇烈沖擊和振動,并應在平整堅實的鋪砂地面上進行。

　　(2)構件堆放按支撐受力狀態(tài)設置墊木；重疊堆放時，支點保持在一條直線上，同時做好標記, 避免板、梁、柱構件反放。

　　(3)混凝土冬期施工摻加適量的早強劑，同時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)構變形變化引起的裂縫，對鋼筋產(chǎn)生的附加應力一般很低，對結(jié)構的承載力影響較小，但會引起鋼筋銹蝕，影響長期強度和耐久性。對于表面裂縫的處理，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，進行表面封閉處理。對有整體性、防水、防滲要求的結(jié)構，縫寬大于0.1mm 深進的或貫穿的裂縫，應根據(jù)裂縫可灌程度采用化學注漿等方法進行補縫處理。也可采取灌漿與表面封閉相結(jié)合，恢復原有功能。對于寬度小于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，一般可不進行處理。但如出現(xiàn)滲漏,應將縫隙剔鑿開后，用堵漏劑進行封堵。

4.2 應力裂縫的處理

　　應力裂縫產(chǎn)生的應力較高(縫寬0.2mm 時應力可達180~250Mpa)，影響結(jié)構強度和剛度。對梁、板類結(jié)構、構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3/4 梁高者，應作加固處理；對不穩(wěn)定和發(fā)展的裂縫應做卸荷或加固處理；沉降裂縫多為深進或貫穿性的，對結(jié)構的承載力和整體性有較大影響，因根據(jù)裂縫的嚴重程度進行適當加固處理；輕微的張拉裂縫，在結(jié)構受荷后會逐漸閉合，基本上不影響承載力，可按溫度、收縮裂縫的處理方法進行表面封閉處理；縫寬大于0.2m。較嚴重的裂縫，將明顯降低結(jié)構的剛度，應根據(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)構膠膠粘劑粘薄鋼板加同等方法處理；預應力板(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結(jié)構承載力的影響遠比橫向裂縫小，一般可用環(huán)氧膠泥或水泥漿進行修補；當縫較寬時，應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；對于構件邊角的縱向裂縫，可將裂縫處松散混凝土剔除，然后用水泥砂漿或細石混凝土修補。

5.結(jié)合工程實際情況，做好以下預防措施

5.1 材料選用

水泥:應選用水化熱較低的水泥，嚴禁使用安全性不合格水泥。

粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅硬的石料。級配良好，孔隙率小，無堿性反應;有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。

細骨料: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，促進混凝土的工作性和流動性。

5.2 配料

配合比設計: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。

配制混凝土時計量應準確，要嚴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。

盡量避免過長時間的混凝土攪拌。

5.3 配筋

鋼筋配置應嚴格按施工圖施工，尤其重視以下各點:

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，必須考慮對構件抗裂性能的影響，做到強度弱梁。

鋼筋位置要正確。保護層過大或過小都可能導致混凝土開裂，鋼筋間距過大易引起鋼筋之間的混凝土開裂。

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)的有效保護一直是施工中的一大難題。板的下層鋼筋一般較細。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，無法受到模板的依托保護；而在施工過程中，各工種交叉作業(yè)，上面又有大量人員走動、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置鋼筋小撐鐵，其縱橫向間距不應大于600mm（即每平方米不得少于3只），特別是對于細小的鋼筋，這樣才能起到較好的效果。盡可能合理地安排好各個工種交叉作業(yè)時間，在綁扎完板底鋼筋后，線管預埋和模板收頭應及時穿插并爭取全面完成，以有效減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量；同時對施工人員加強教育和管理，使他們充分認識到保護板面鋼筋的重要性，必須行走時，盡量沿鋼筋小馬撐支撐點通行。在混凝土澆筑時對裂縫易發(fā)生部位和負彎矩筋受力最大區(qū)域應鋪設臨時性活動跳板，擴大接觸面，盡量避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。混凝土澆筑時安排足夠數(shù)量的鋼筋工進行護筋，確保鋼筋位置正確。

5.4 模板工程

鋼筋混凝土結(jié)構裂縫的預防，在模板工程中應注意以下各點:

模板構造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導致混凝土裂縫。

模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載(特別是動荷載)作用下，模板變形過大造成開裂。對于大開間的樓面應在模板支撐架搭設前就預先采用加密立桿以增加剛度，減少變形來加強該區(qū)域的抗沖擊振動荷載，并在已澆筑的樓面上鋪設木模以擴散壓力，進一步防止裂縫發(fā)生。

合理掌握拆模時間，拆模時間不能過早，應保證早齡期混凝土不損壞或開裂。但也不能太晚，盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值。

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

5.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時應防止離析顯現(xiàn)，振搗應均勻、適度。混凝土澆筑速度不宜太快、導致內(nèi)部振搗不足。

加強混凝土的早期養(yǎng)護時間。在氣溫高、濕度低或風速大的條件下，更應及早進行噴水養(yǎng)護。當澆水養(yǎng)護有困難時，或者不能保證其充分濕潤時，可采用覆蓋保溫等方法。

 

 

5.6 施工技術

加強地基的檢查與驗收工作，基坑開挖后及時通知勘察及設計單位到場驗收。對較復雜的地基，設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探，當探出有不利地質(zhì)情況時，必須先對其加固處理，并經(jīng)驗收后，方可進行下一步施工。

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

6. 結(jié)束語 

在建筑施工過程中，混凝土裂縫問題一直嚴重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，我們要在混凝土生產(chǎn)以及施工過程中有針對性地對具體工程采取相應的預防措施，盡可能采取有效的技術措施控制裂縫，使結(jié)構盡量不出現(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用性。

參考文獻

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