論混凝土裂縫成因及防治措施

1、論混凝土裂縫成因及防治措施1 緒論1.1 課題背景及目的隨著全球化經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，像高層建筑、水壩和 地下工程等大型工程被廣泛需要，也變得越來越多，對混凝土的使 用量也越來越大，施工技術(shù)也不斷成熟，但是很多工程仍然出現(xiàn)不 同程度的裂縫，輕者的造成滲漏水，影響建筑美觀、舒適，重者影 響建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性，甚至還會導(dǎo) 致整體倒塌的重大質(zhì)量事故，給人民群眾的生命安全帶來威脅；在 高層建筑的地下框架結(jié)構(gòu)中，底板裂縫的情況占到了大約 20，地 下室外墻的混凝士裂縫情況占到了同類建筑的 80左右?；炷亮芽p是混凝土建筑領(lǐng)域一貫的質(zhì)量通病，影 響了框架結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性。因此，采

2、取有效的措施控制裂縫， 減少甚至杜絕裂縫的出現(xiàn)相當(dāng)有必要。1.2 國內(nèi)外研究狀況建筑物的裂縫問題是個較復(fù)雜的問題，早在二十世紀(jì)三十年代，就有學(xué)者開始了這方面的探索和研究。至今，在某 些專題上 （如鋼筋混凝土構(gòu)件在簡單受力條件下的裂縫問題 ）國內(nèi)外 取得了不少成果，編制了一些規(guī)程、規(guī)范，有了一些計(jì)算公式，也 解決了一些實(shí)際問題。隨著人們對建筑行業(yè)的日益關(guān)注 , 尤其對混凝土裂縫 的研究和探討也越來越豐富 , 相關(guān)范等形式從實(shí)務(wù)上制定了對建筑專 業(yè)的基本要求 , 例如混凝土裂縫檢測預(yù)防、控制及故障鑒定修復(fù)新 技術(shù)與國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊 ，廣大的學(xué)者也以專著、論文等形 式對混凝土裂縫進(jìn)行了研究。1

3、.3 課題研究方法文章以混凝土裂縫問題為研究對象 , 在介紹混凝土 裂縫的基礎(chǔ)之上 ,分析了混凝土裂縫的具體原因 , 從而提出了混凝土 裂縫的對策建議 , 旨在為提升建筑行業(yè)發(fā)展 , 探索一些可行的措施 , 同 時(shí)為建筑行業(yè)的發(fā)展提供一些借鑒之據(jù)。文章涉及混凝土裂縫等多個方面的多個問題，通過調(diào)查問卷、實(shí)證研究、邏輯推理、文獻(xiàn)法 等多種方法展開研究。2 混凝土裂縫的特征及危害2.1 混凝土裂縫的種類(1) 水平裂縫 : 由于上部砌體抗拉抗剪強(qiáng)度的非均勻 性，外墻上的斜裂縫往往與水平裂縫互相結(jié)合出現(xiàn)，形成一段斜裂 縫和一段水平裂縫組合的混合裂縫。水平裂縫一般均沿灰縫錯開， 而斜裂縫既可能沿灰縫也可

4、能橫穿砌塊和磚塊。(2) 斜裂縫 : 在窗口轉(zhuǎn)角、窗間墻、外墻及內(nèi)墻上都 可能產(chǎn)生裂縫。大多數(shù)情況下，縱向墻的兩端部出現(xiàn)斜裂縫的概率 高，裂縫往往通過窗口的兩對角，且在窗口處縫寬較大，向兩邊逐 漸縮小。在靠近平屋頂下的墻上或者在內(nèi)部的橫隔墻上和由墻上的 斜裂縫，呈正八字形。有些裂縫在建筑物的下部外墻也呈八字，其 形狀是下部裂縫寬，向上部逐漸延伸縮小寬度。在個別建筑物上， 也發(fā)現(xiàn)過倒八字形裂縫。（3）豎向裂縫: 這種裂縫常出現(xiàn)在窗臺墻上，窗洞口的兩個下角處，有的出現(xiàn)在墻的頂部，上寬下窄，多數(shù)窗臺縫出現(xiàn) 在低層，二層以上很少出現(xiàn)。2.2 混凝土裂縫的特征（1）變形裂縫。一般在施工后不久就會出現(xiàn)，

5、并隨著時(shí)間的發(fā)展而發(fā)展，有的延續(xù)數(shù)月，有的延續(xù)數(shù)年才穩(wěn)定。（2）混合結(jié)構(gòu)的門窗洞口上常設(shè)置鋼筋混凝土圈梁、過梁等構(gòu)件，在梁端部的墻面上常出現(xiàn)局部豎向或稍傾斜的裂縫。 裂縫通賞中間寬上下窄，有的還通至窗口下角附近。當(dāng)過梁不露 （ 暗 梁）時(shí)，裂縫細(xì)微或不明顯，過梁外露者裂縫都很明顯，過梁愈大， 裂縫亦較寬長。（3）在一幢混合結(jié)構(gòu)房屋中往往有兩種甚至數(shù)種不同 層數(shù)的結(jié)構(gòu)，在錯層處的墻面上常常出現(xiàn)豎向裂縫，有的達(dá)數(shù)毫米 至十余毫米之多。(4) 平屋頂?shù)慕ㄖ校Ｓ门畠簤ψ鳛槲蓓斊脚_的圍 欄，起安全圍護(hù)作用 ; 有的則作為一種建筑藝術(shù)的需要而設(shè)置各種高 度的女兒墻。磚砌女兒墻常出現(xiàn)各種形狀的裂縫一豎向

6、、斜向及水 平裂縫。裂縫同時(shí)還伴著女兒墻的外移、外傾及側(cè)向彎曲等現(xiàn)象。(5) 不均勻沉降裂縫：當(dāng)?shù)鼗冃尾灰恢聲r(shí) , 如產(chǎn)生 了不均勻沉降 , 結(jié)構(gòu)各部位受力不同 , 如果沉降量達(dá)到一定數(shù)量就會 引起鋼筋混凝土梁板的裂縫 . 不均勻沉降裂縫多屬貫穿性裂縫 , 其走 向與沉降情況有關(guān) , 有的在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上部 , 有的在下部 , 一般與地面 垂直, 或呈 30 度至 45 度角方向發(fā)展 , 裂縫寬度受溫度變化影響小 , 因 荷載大小而異 , 且與不均勻沉降值成比例。(6) 大體積混凝土的裂縫：大體積混凝土的裂縫稱之 為內(nèi)約束裂縫 , 裂縫走向無一定規(guī)律性 , 梁板式 , 或長度較大的結(jié)構(gòu) , 裂

7、縫多平行于短邊 ; 大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯。多發(fā)生在施工期間 冬季縫寬 , 夏季較細(xì)。2.3 混凝土裂縫的危害 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物一旦產(chǎn)生裂縫，對本身會產(chǎn)生安全上及使用上的影響。外部環(huán)境的有害成分侵入，會使裂縫部分持續(xù)擴(kuò)大及劣化，造成使用性能的降低，而導(dǎo)致使用壽命的縮短，甚 至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)物的安全性。（1）對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響：結(jié)構(gòu)物裂縫發(fā)生后，其本身的剛性、剪力強(qiáng)度、拉力強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度都會降低，并可能 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)行為發(fā)生應(yīng)力重分配，造成進(jìn)一步的破壞。（2）對耐久性能的影響：裂縫對耐久性的影響，最主要的是加速混凝土中性化，使鋼筋腐蝕速度變快，并因漏水、滲水，造成發(fā)霉、滲斑而使得保護(hù)層剝落，而縮短結(jié)構(gòu)物

8、的使 用年限。（3）對氣密性能的影響：裂縫對于氣密性能的破壞，主要是針對需要高氣密性能的結(jié)構(gòu)物而言的，如醫(yī)院、核電廠，或一些疫苗培植性能的結(jié)構(gòu)物。一旦發(fā)生裂縫，就會造成氣密性降低，造成輻射線或疫苗菌類外泄，影響到人們的安全。3 混凝土裂縫的原因分析3.1 原材料質(zhì)量引起的裂縫混凝土是一種收縮性材料。雖然其收縮的絕對 值不大，但由于其較高的彈性模量和很低的抗拉強(qiáng)度，即使很小一 點(diǎn)的收縮變形也會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)， 混凝土即出現(xiàn)開裂。因此，我們應(yīng)該做的事情就是設(shè)法盡最大可能 地降低混凝土的收縮值和最大程度地提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。一是 要盡量少用收縮量大的水泥，如礦渣水泥。礦

9、渣硅酸鹽水泥的收縮 比普通硅酸鹽水泥大 25%左右。二是在滿足施工和易性的條件下，應(yīng) 盡量減小混凝土的水灰比，盡量減小單位體積水泥漿量和砂漿量。 眾所周知，混凝土水灰比越大，收縮將顯著增加，同時(shí)抗拉強(qiáng)度降 低?；炷了捎貌牧系馁|(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。（1）砂石含泥量超過規(guī)定，不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性，還會使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差，或砂顆粒過細(xì)，用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，水、 硅反應(yīng)會生成膨脹的膠質(zhì)，吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，則構(gòu)件 產(chǎn)生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。2）拌和用水及外加劑拌

10、和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應(yīng)有影響。3.2 施工施工工藝及流程造成的裂縫（1）混凝土施工過程中由于施工不當(dāng)、模板支撐下沉，或過早除梁板模和支撐等形成的裂縫；施工控制不嚴(yán)，由于施 工荷載過大而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。（2）在施工中，不規(guī)范的澆搗過程對裂縫產(chǎn)生也有直接影響。振搗時(shí)間過短，或振搗不到位，混凝土都無法達(dá)到密實(shí)狀態(tài)；而如果振搗時(shí)間過長，石子下沉上面砂漿偏多，該處水泥較 多，干縮變形也就較大，收縮不均勻也容易產(chǎn)生裂縫。（3）模板、墊層過于干燥。模板、墊層在澆筑混凝上之間灑水不夠，過于干燥，則模板吸水過大

11、，引起混凝土的塑性 收縮，產(chǎn)生裂縫。4）抹干壓光造成的裂縫。過度的抹平壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，水泥 漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積 碳水化收縮，導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。（5）養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的裂縫。過早養(yǎng)護(hù)會影響混凝土 的膠結(jié)能力；過遲養(yǎng)護(hù)，如干燥過快，則通常在表面上產(chǎn)生寬度小 且不規(guī)則的收縮裂縫。開始養(yǎng)護(hù)的時(shí)間應(yīng)該考慮氣溫、濕度、風(fēng)速 等等因素，一般情況下，在混凝土初凝時(shí)，需開始養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)措施 要合理，應(yīng)該采用麻袋覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土表面能夠充分 的濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在 7 天以上。養(yǎng)護(hù)不好則對混凝土整體質(zhì)量影 響特別顯著，將

12、直接影響到混凝土的抗裂能力。特別是在冬季和夏 季施工期間，更要注意混凝土內(nèi)外溫差和濕度的控制。（6）后澆帶施工不慎而造成的裂縫。為了解決鋼筋 混凝土收縮變形和溫度應(yīng)力，規(guī)范要求采用施工后澆帶法，有些施 工后澆帶不完全按設(shè)計(jì)要求施工，例如施工未留企口縫：板的后澆 帶不支模板，造成斜坡槎；疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板 面的裂縫。（7）砼的彈性變形及支座處的負(fù)彎矩。施工中在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，過早拆模，或者在混凝土未達(dá)到終凝時(shí)間就上荷載等。這些因素都叮直接造成混凝上的彈性變形，致使砼早期強(qiáng)度低或無強(qiáng)度時(shí)，承受彎、壓、拉應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)傷或斷裂。施工中不注意鋼筋的保護(hù)，將會造成支座的負(fù)彎矩，導(dǎo)致板面出現(xiàn)裂縫。此外，大梁兩側(cè)的樓板不均勻沉降也會使支座產(chǎn)生負(fù)彎矩造 成橫向裂縫。3.3 混凝土因自身特性產(chǎn)生裂縫（1）沉縮裂縫沉降裂縫可分為塑性沉降裂縫與塑性收縮裂縫兩種。塑性