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混凝土裂縫成因和防治措施問題的研究探討
2010-07-06 10:11:53 作者:李爽 張楊 來源:第一幕墻收集整理 【大 中 小】
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目前混凝土裂縫問題倍受關(guān)注,在對混凝土裂縫進行分類的基礎(chǔ)上,分析了不同裂縫的形成原因,并提出了裂縫防治的措施及處理方法。
引言 混凝土是目前用量最大的一種建筑材料,廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、農(nóng)林與城市建設(shè)、水利與海港工程。然而,許多混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)與使用過程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀,更危及建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)的耐久性。因此,裂縫問題倍受人們關(guān)注。 1 混凝土裂縫的分類 1.1按裂縫的成因劃分 根據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,可分為結(jié)構(gòu)性裂縫與非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類。 (1)結(jié)構(gòu)性裂縫。由各種外荷載引起的裂縫,也稱荷載裂縫。它包括由外荷載的直接應(yīng)力引起的裂縫和在外荷載作用下結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。 (2)非結(jié)構(gòu)性裂縫。由各種變形變化引起的裂縫。它包括溫差,干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫。這類裂縫是在結(jié)構(gòu)的變形受到限制時引起的內(nèi)應(yīng)力造成的。從國內(nèi)外的研究資料以及大量的工程實踐看,非結(jié)構(gòu)性裂縫在工程中占了絕大多數(shù),約為80%,其中以收縮裂縫為主導(dǎo)。 1.2按裂縫產(chǎn)生的時間劃分 (1)施工期間出現(xiàn)的裂縫。包括塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、干燥收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當(dāng)出現(xiàn)的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些不規(guī)則裂縫。 (2)使用期間出現(xiàn)的裂縫。包括鋼筋銹蝕膨脹產(chǎn)生的裂縫、鹽堿類介質(zhì)及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、凍融循環(huán)造成的裂縫、堿骨料反應(yīng)引起的裂縫以及循環(huán)動荷載作用下?lián)p傷累積引起的裂縫等。 1.3按裂縫的形狀劃分裂縫按形狀可分為 (1)縱向裂縫,平行于構(gòu)件底面,順筋分布,主要由鋼筋銹蝕作用引起; (2)橫向裂縫,垂直于構(gòu)件底面,主要由荷載作用、溫差作用引起; (3)剪切裂縫,由于豎向荷載或震動位移引起; (4)斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫,常見于墻體混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起; (5)X形裂縫,常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上,由于瞬間的撞擊作用或者地震荷載作用引起; (6)各種不規(guī)則裂縫,如反復(fù)凍融或火災(zāi)等引起的裂縫。此外,還有因混凝土拌和或運輸時間過長引起的網(wǎng)狀裂縫,現(xiàn)澆樓板四角出現(xiàn)的放射狀裂縫或板面出現(xiàn)的十字形裂縫等等。 1.4按裂縫的發(fā)展狀態(tài)劃分 根據(jù)裂縫所處的運動狀態(tài)及其發(fā)展趨勢,可分為以下兩類: (1)穩(wěn)定裂縫。這種裂縫不影響持久應(yīng)用,包括兩類。 一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合,析出Ca(OH)2晶體且部分Ca(OH)2又與溶解在水中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)形成CaCO3結(jié)晶,兩者形成的凝膠物質(zhì)將膠合裂縫封閉,從而滲漏停止,裂縫達到自愈。另一類是處于穩(wěn)定運動中的裂縫,如在周期性荷載作用下產(chǎn)生的周期性擴展和閉合的裂縫。 (2)不穩(wěn)定裂縫。這種裂縫將產(chǎn)生不穩(wěn)定性的擴展,影響結(jié)構(gòu)物的持久使用,應(yīng)視其擴展部位,采取相應(yīng)的措施。 2 混凝土常見裂縫的成因與控制措施 收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分;炷潦且运酁橹饕z結(jié)材料,以天然砂、石為骨料加水拌合,經(jīng)過澆筑成型、凝結(jié)硬化形成的人工石材。在施工中,為保證其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的這些水分以游離態(tài)形式存在,并在硬化過程中逐步蒸發(fā),從而在混凝土內(nèi)部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土體積收縮。此外,混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據(jù)有關(guān)試驗測定,混凝土最終收縮量約為0.04%~0.06%。可見,收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環(huán)境溫度越高、表面失水越大,則其收縮值越大,也越易產(chǎn)生收縮裂縫。根據(jù)收縮裂縫的形成機理與形成時間,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮(化學(xué)減縮)裂縫和碳化收縮裂縫。措施: (1)摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量;施工時,下料不宜過快,并振搗密實。 (2)對于早期收縮裂縫的防治,除加強早期養(yǎng)護外,宜在混凝土終凝前進行二次抹壓,在材料上可摻加促凝劑,且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥;對于干縮裂縫的防治,可以適當(dāng)延長養(yǎng)護時間,材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。 (3)盡可能降低水泥用量,增大粗骨料的含量,且宜選用石灰?guī)r作為粗骨料,因為它對收縮的抗裂性優(yōu)于安山巖和砂巖;應(yīng)嚴格控制骨料的含泥量,砂率不宜過大,骨料應(yīng)具有良好的級配。 3 裂縫的處理 混凝土結(jié)構(gòu)一旦開裂應(yīng)立即在鑒定的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施。目前,常用的修補方法有表面封閉法、壓力灌漿法及填堵法。 3.1表面封閉法 針對寬度小于0.2mm 的微裂縫,可將聚合物水泥膏、彈性密封膠或滲透性防水劑涂刷于裂縫表面,以恢復(fù)其防水性和耐久性。該法施工簡單,但僅適用于淺裂縫。 (1)工藝流程:表面刷毛并沖洗→嵌補表面缺損(可用環(huán)氧膠泥或乳膠水泥)→選材涂復(fù)。 (2)施工要點:a.由于涂層較薄,應(yīng)選用粘結(jié)力強且不宜老化的材料;b.對活動裂縫,應(yīng)采用延伸率較大的彈性材料;c.涂復(fù)均勻,不得有氣泡。 3.2壓力灌漿法 針對寬度大于0.3mm且深度較大的裂縫,可將化學(xué)灌漿材料(如聚氨酯、環(huán)氧樹脂或水泥漿液)通過壓力灌漿設(shè)備注入到裂縫深處,以恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性、防水性及耐久性。 (1)工藝流程:鑿槽→埋設(shè)漿嘴→封縫→密封檢查→配制漿液→灌漿→封孔→灌漿質(zhì)量檢查。 (2)施工要點: a.灌漿材料宜選用粘結(jié)力強、可灌性好的樹脂類材料,通常選用環(huán)氧樹脂;b.對于寬度大于2mm的特大裂縫可采用水泥類材料,對于活動性裂縫宜采用經(jīng)稀釋的環(huán)氧樹脂或聚氨酯; c.化學(xué)灌漿壓力控制在0.2~0.4MPa,水泥漿灌漿壓力控制在0.4~0.8MPa,增大壓力并不提高灌漿速度,也不利于灌漿效果;d.灌漿后,待漿液初凝而不外滲時,方可拆下灌漿嘴(盒、管)。 小結(jié) 混凝土裂縫問題是項技術(shù)難題,長期困擾工程界。近年來,隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高、大體積混凝土的涌現(xiàn),在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出,甚至成為混凝土質(zhì)量問題的焦點。而目前混凝土裂縫主要是收縮變形和溫度變形所致,控制這些裂縫除了廣大工程建設(shè)人員在設(shè)計與施工方面采取相應(yīng)措施外,也需要科研人員盡快地研制出能減少水泥收縮和水化熱的高效材料,從而將裂縫問題降低到最小限度。 | |
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