混凝土開裂原因

地鐵工程混凝土開裂的原因及防治（一）摘要：地鐵工程混凝土結構開裂主要是受兩類荷載的作用，影響其開裂的因素主要有材料選擇、結構設計、施工技術、環(huán)境條件等四個方面?；谶@四方面的影響因素，提出一套分別從選材、施工及設計三個方面統(tǒng)籌兼顧的綜合防治思路。關鍵詞：地鐵；混凝土；開裂；防治1、 引言地鐵是人類利用地下空間的一種有效形式。地鐵工程屬大體積地下工程，技術復雜，投資巨大，百年大計，混凝土除強度等級要滿足結構要求外，還必須考慮混凝土，結構的耐久性和可靠性，滲漏就是一個重要的控制環(huán)節(jié)。如何防治地鐵工程滲漏已成為科研、設計、施工單位研究的重要課題。從現(xiàn)澆混凝土結構滲漏機理來分析：主要原因是由于混凝土自身的孔隙、裂縫、施工縫造成的，而裂縫的危害最大，因此，對混凝土結構的開裂原因及防治措施的研究就成為一個重要課題。2、 地鐵工程混凝土裂縫成因機理分析據(jù)國內(nèi)研究資料，嚴格意義上的混凝土裂縫包括微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土在硬結過程中形成的微觀裂縫與微孔，可分為砂漿裂縫、黏結裂縫和骨料裂縫?；炷廖词芰χ埃⒂^裂縫主要是前兩種?；炷潦芰?，微觀裂縫與微孔逐漸連通，形成宏觀裂縫。從裂縫尺寸上講，寬度小于0.05mm的裂縫稱為微觀裂縫，大于0.05mm的裂縫稱為宏觀裂縫。而據(jù)國內(nèi)試驗資料［3］，裂縫寬度小于0.1mm時具有自愈、自封現(xiàn)象，當裂縫寬度在0.1mm~0.2mm之間時混凝土結構雖無自封現(xiàn)象，但卻有自愈現(xiàn)象。故從防滲角度而言，控制宏觀裂縫的產(chǎn)生就成為地鐵抗裂防滲的關鍵所在。地鐵工程混凝土與其它混凝土結構一樣，宏觀裂縫是在兩類荷載作用下產(chǎn)生并擴展的。一類是由靜荷載、動荷載與結構次應力組成的荷載，另一類是由溫度、脹縮、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的荷載。這兩種荷載引起裂縫的機理是有區(qū)別的，區(qū)別在于后者產(chǎn)生裂縫的起因是結構首先要求變形，當變形得不到滿足才引起應力，而且應力尚與結構的剛度大小相關，只有當應力超過一定數(shù)值才引起裂縫。另外，二者對地鐵工程混凝土的開裂與滲漏的影響也不同。國內(nèi)資料統(tǒng)計［4］表明：由外部荷載引起的裂縫約占15%。而由變形荷載引起的裂縫約占85%，所以，研究和解決由變形荷載引起的裂縫是解決地鐵工程滲漏問題的重點。3、 地鐵工程混凝土開裂影響因素總的來說，地鐵工程混凝土開裂是十分復雜的系統(tǒng)性問題，影響開裂的因素很多，主要有四個方面：材料選擇、結構設計、施工技術、環(huán)境條件。由于地鐵工程混凝土屬于大體積混凝土，所以環(huán)境條件對地鐵混凝土開裂影響是大，尤其是溫度與濕度兩個環(huán)境因素。3.1材料選擇混凝土原材料質量不良或配合比設計不當，可以引起地鐵工程混凝土的開裂與滲漏。從混凝土原材料來看，水泥安定性不合格，砂石中含泥量或石粉含量過大，使用反應性骨料或風化巖，使用水化熱過高的水泥等都可能引起混凝土開裂?；炷帘旧聿痪鶆蛞矔е缕洚a(chǎn)生變形，砂漿過多會使其產(chǎn)生較大收縮，在水化硬化過程中產(chǎn)生局部的約束效應，當該應力大于混凝土的抗拉強度時，便會導致宏觀裂縫的出現(xiàn)與擴展。3.2結構設計地鐵結構設計一般包括結構選型、荷載計算、基坑圍護結構設計、內(nèi)襯設計、結構樓板和梁的設計、抗浮設計等［4］。其中結構選型包括選擇淺埋式矩形箱式結構還是深埋式圓形隧道式結構等，其它幾個方面的結構設計主要是估算各種荷載的大小并對各主要構件作強度與抗裂的設計。但如果選型不當或估算荷載與真實情況有較大的偏差，都會造成在選用混凝土等級和配筋設計方面出現(xiàn)失誤，造成地鐵混凝土抗裂性能不足而出現(xiàn)滲漏。3.3施工技術從我國目前研究實踐的現(xiàn)狀來看，在施工技術方面影響混凝土開裂的環(huán)節(jié)主要有混凝土的拌制、振搗、運輸、澆筑、養(yǎng)護，還有施工縫、變形縫、伸縮縫的設置，以及泄壓裝置的處理等方面。具休來講，混凝土的拌制、振搗等方面是為了改善混凝土本身的物理性質，尤其是增加其密實性，減少內(nèi)部微裂縫與微孔洞，從而大大降低宏觀裂縫的形成機率。施工縫等人工縫的設置主要是體現(xiàn)“放”的防裂抗?jié)B原則，實質上是為了盡量降低由溫度、脹縮、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的第二類荷載對大體積混凝土開裂的影響。而一些泄壓措施則體現(xiàn)了“排”的防裂抗?jié)B原則，尤其是對于地下水壓大，涌水量多的特殊環(huán)境，一般通過樁間埋設泄壓管或在底板下設置排水盲溝，以靜力釋放地下水的浮力，這些泄壓措施可使主體結構減少承受的水壓，而降低混凝土結構開裂的可能性。凝土頂板兩面的溫度場與濕度場都有很大的差異，另外地鐵在采用單側墻結構時，其兩面的溫度場與濕度場也有很大的差異。由于地鐵結構采用的是大體積混凝土，在凝結和硬化過程中，會釋放出大量的熱。在外界的溫度、濕度場的差異與混凝土自身產(chǎn)生的熱量場的共同作用下，地鐵混凝土將受到第二類荷載的作用，使變形超過混凝土的極限拉伸值而產(chǎn)生裂縫。地鐵結構屬于超靜定結構，在其基礎為軟土地基時，會因基礎的不均勻沉降而使結構受到強迫變形，而使結構開裂。混凝土開裂的原因分析案例：我作的工程是一棟地下兩層，地上四層的裙樓，裙樓上有A棟31層和B棟8層的住宅，一棟24層的酒店工程?，F(xiàn)澆了負二層的擋墻以及A棟的地上二層砼?，F(xiàn)在是擋土墻和A棟筒體成豎向開裂，多，而且全是開通了的?；炷潦荂50的商品砼，重慶沒有礦渣水泥，加的都是礦渣粉，塌落度16-20，墻厚400，水平筋間距150.澆筑條件是重慶市紅色干旱預警情況下澆的。室外溫度大概65度，養(yǎng)護沒有采取特殊措施不加覆蓋澆水。請各位同仁說說你的看法。謝謝。原因：一、原因分析首要因素是材料而首推水泥，應根據(jù)季節(jié)、溫度、濕度要求正確選用不同型號水泥，避免一年到頭一成不變選用同種水泥。砂、石地方材料因素。由于未考慮級配層次要求，未能嚴格按照要求選用材料，從而由于存在雜質異物等因素而產(chǎn)生裂縫。保護層厚度不足，鋼筋銹蝕，造成順鋼筋布置方向裂縫。拌制澆搗工作疏忽、馬虎，由于材料攪拌不勻、不充分，在振搗過程中失控，過多或過少振搗產(chǎn)生密實度不一致，泌水處水份集中而產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護期失控，終凝尚未完成載荷使用。措施不力，未按要求到位，貪圖簡單省力從而引，發(fā)溫差縫等。二、設計因素住宅平面布置宜規(guī)則，盡量避免形狀突變，在凹面處周邊應增強配筋，來彌補和平衡。控制板厚，一般最薄處不小于120毫米，廚廁間不小于90毫米。長度超過40米，應設置后澆帶，其兩邊應設加強筋。提高后澆混凝土與鋼筋咬合力。在現(xiàn)澆屋面和建筑物兩端單元中（不少于6000毫米范圍內(nèi)）設置雙層雙向鋼筋，間距不宜大于100毫米，直徑不宜小于8毫米。外墻轉角處設置放射筋，一般應不小于7010，長度應為板跨1/3,不能小于1500毫米?，F(xiàn)澆板混凝土強度等級不宜大于C30，水泥強度等級不應大于42.5R。三、施工過程控制除了設計措施配合外，控制重點還在施工環(huán)節(jié)這一關。我們對現(xiàn)場控制措施從以下幾方面人手，嚴格控制、嚴格把關、全過程監(jiān)督：對預埋管線走向應用寬度500毫米06@150鋼筋網(wǎng)片底部加固，線管粗細控制小于板厚1/3,采用線盒布線，從而控制由于布線麗I嘶蹴向的直裂縫產(chǎn)生。盡量不留施工縫，如若非留不可則應按規(guī)范設置。在應力較小處留置后澆帶，保護好后澆帶中鋼筋，按設計要求時間，澆注后澆帶。如設計無要求時，則最少保留28天，應清除后澆帶兩側松散砼體，采用微膨脹水泥，填筑混凝土比原強度提高一個等級。保持15天以上養(yǎng)護期。拌制用砂盡量采用潔凈中粗砂，避免細砂，禁用含泥量大細砂。嚴格控制板厚，在固定處做出統(tǒng)一標高，對板厚隨時校核，保證保護層厚度i圭到設計要求。按前、后、左、右各約300毫米間距設置支撐馬橙，保證上層鋼筋保護層厚度。冬季施工采甩減水劑時，盡量采用分散性較好、減水率較高而收縮率相對較小的外加劑，其減水率不低于0.08。整體澆搗完成后，在終凝前采用倒退法分兩次抹平、壓實。整體澆搗好后，在強度未達1.2Mpa時，不進行下道工序施工，不得上人和載荷，待強度達到10Mpa時，才可陸續(xù)堆放物體，應分散、分次加載，盡量避免集中堆放，形成集中荷載，同時控制堆載時吊車卸物沖擊。整體混凝土澆筑完成后，在砼尚未干燥前應覆蓋，灑水養(yǎng)護時間大于7天，如屬摻用緩凝型外加劑時則養(yǎng)護時間延長2倍為14天。對各層澆筑混凝土方量進行計算，從流水角度模數(shù)量，盡量配備足夠鋼模，以利周轉。同時應按強度、剛度和穩(wěn)定性三方面考慮配備附屬用配件，盡量避免由于提前拆模和支撐原因，產(chǎn)生板縫。對拌和用水量嚴格控制，根據(jù)設計和級配單，視氣溫高低，適時調(diào)整用水量，避免由于水灰比過大而產(chǎn)生裂縫。當使用商品混凝土時，應按檢驗批要求做塌落度測試，其塌落度控制應不大于150毫米，高層時應控制在不大于180毫米范圍內(nèi)。經(jīng)過以上各方配合，尤其是嚴格控制施工關，只要做到事先對細裂縫原因有分析，有針對性控制措施，在落實施工過程中不馬虎，不走樣，一環(huán)扣一環(huán)，層層有人管，事事有落實，裂縫確實可控制，乃至杜絕。從我們對經(jīng)手項目6.5萬平方米的錦繡花園和12萬平方米的南江新村實際效果看，絕大部份戶型內(nèi)，均未發(fā)現(xiàn)裂縫；即使個別開間存有少量裂縫，也得到了用戶認可。一、混凝土早期強度高，收縮快，引起裂縫；二、混凝土中粉煤灰摻量過多，引起裂縫；三、養(yǎng)護不得當；我工地也出現(xiàn)過，這是專家提出的原因，希望對樓主有一定的幫助直接原因是混凝土養(yǎng)護不及時。高溫季節(jié)施工特別要注意養(yǎng)護。早期養(yǎng)護不到位，混凝土干縮產(chǎn)生裂縫是主要原因。同時不排除以下因素：1、 設計選用的混凝土強度等級C50偏高，自身收縮量大；2、 施工對混凝土彈性模量與收縮的關系認識不足，配合比設計不當；3、 施工對高溫條件下混凝土施工及裂縫控制技術措施認識不夠?；炷粮煽s裂紋春季大風天，夏季高溫、久不下雨，空氣相對濕度較小時，由于混凝土表面水分急劇蒸發(fā)，形成很大的混凝土內(nèi)外濕度梯度，混凝土表面在很大的拉應力作用下而被拉裂,這種裂紋上寬下窄,施工風口處、高層建筑樓板尤為多見。防止此類裂紋的措施是:改變傳統(tǒng)觀念，混凝土澆筑后及“早”養(yǎng)護，減少混凝土內(nèi)外濕度梯度。商品混凝土施工對環(huán)境濕度的要求要比傳統(tǒng)現(xiàn)場攪拌混凝土高得多，養(yǎng)護時間也要大大提前,這是預防混凝土干縮裂紋的主要措施。根據(jù)筆者近幾年來施工摸索，逐漸總結出一些行之有效的辦法。即混凝土澆筑振搗后，立即用壓力水（水管端插扁頭鋼管）向空中噴琳水霧,加大空氣濕度，保持混凝土表面濕潤狀態(tài)，此時千萬不要使混凝土表面暴露在干燥的空氣中，當然及時覆蓋塑料布也可以起到相同的作用，但往往由于施工放線等原因,實施起來有一定困難。當混凝土初凝（表面收水，用手輕按無手?。r，樓板表面開始澆水養(yǎng)護，水流隨混凝土強度增長逐漸加大,混凝土終凝時（表面變色），表面宜蓄水養(yǎng)護，這種養(yǎng)護條件大約需要3d，因為3d后水泥漿體中的毛細孔已被水化產(chǎn)物填充的部份孔徑變窄，水的蒸發(fā)速度已減小,對干燥的敏感性就差了，