內(nèi)容提要:本文主要闡述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的常見裂縫類型,對(duì)溫度裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析,提出預(yù)防措施。對(duì)墻體裂縫、樓板裂縫以及梁下裂縫進(jìn)行逐一分解,找出裂縫產(chǎn)生的原因,并提出若干防治裂縫的方法以及裂縫出現(xiàn)后的修補(bǔ)措施。
關(guān)鍵詞: 混凝土 裂縫 溫度 應(yīng)力 水化熱 外加劑 養(yǎng)護(hù) 預(yù)防 修補(bǔ)
中圖分類號(hào): TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2012)
裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的普遍缺陷之一,而且有些裂縫是很難避免的。對(duì)于普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件而言,在荷載達(dá)到30%~40%設(shè)計(jì)荷載時(shí),就可能開裂。裂縫不僅造成視覺上的壓抑感,而且會(huì)加快混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕,從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性。在某些情況下,裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展是結(jié)構(gòu)破壞的前兆。正確地分析,鑒定和控制裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展并有效地進(jìn)行處理是保證結(jié)構(gòu)安全性、耐久性的關(guān)鍵。
鋼筋混凝土常見裂縫的類型包括荷載裂縫、收縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、預(yù)應(yīng)力張拉裂縫、施工不良引起的裂縫以及基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫等等。鋼筋混凝土裂縫的鑒定流程依次為:對(duì)裂縫的分布、走向、長度、寬度、深度的檢查和測(cè)量;對(duì)裂縫進(jìn)行結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性區(qū)分,從而判斷結(jié)構(gòu)的安全程度;判斷是脆性破壞引起的裂縫還是塑性破壞引起的裂縫;判斷是穩(wěn)定型裂縫還是發(fā)展型裂縫;根據(jù)裂縫寬度,按照《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ144-90)和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)規(guī)范劃分裂縫等級(jí)。只有準(zhǔn)確地判斷出裂縫的類型和等級(jí),我們才能夠找出相對(duì)合理的方法進(jìn)行裂縫的修補(bǔ)工作。
目前建筑工程多數(shù)采用現(xiàn)澆商品混凝土,其主要的裂縫為溫度裂縫,而非荷載裂縫。因此我們必須了解施工中混凝土溫度裂縫的成因以及相應(yīng)的處理方法。
一、溫度裂縫產(chǎn)生的原因:主要是混凝土內(nèi)外溫差的過大、混凝土的脆性和不均勻性、以及結(jié)構(gòu)的不合理、原材料不合格、配合比不科學(xué)等等;炷了a(chǎn)生大量水化熱,使混凝土內(nèi)外產(chǎn)生溫差,混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。再加上混凝土養(yǎng)護(hù)不周,水分蒸發(fā)過快,極易出現(xiàn)裂縫。一般在設(shè)計(jì)時(shí)均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力,但在施工中卻難以達(dá)到這樣的要求,因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。
二、溫度應(yīng)力的分析:(1)早期:自混凝土澆筑開始至水泥放熱基本結(jié)束,約30天。這期間,由于混凝土彈性模量的變化,在混凝土內(nèi)部形成殘余應(yīng)力。(2)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。這個(gè)時(shí)期中,混凝土冷卻,與外界氣溫產(chǎn)生溫差,產(chǎn)生溫度應(yīng)力,與早期殘余應(yīng)力相疊加。(3)晚期:混凝土完全冷卻后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期,溫度應(yīng)力主要由外界氣溫變化所引起。
正確使用外加劑是減少混凝土開裂的重要措施之一。例如合理使用膨脹劑、減水劑、緩凝劑、防水劑等混凝土外加劑。其作用有:(1)膨脹劑可增大混凝土毛細(xì)孔直徑從而降低表面張力。(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,合理使用減水劑可減少約1/4的用水量。(3)緩凝劑使混凝土中水泥水化熱反應(yīng)放緩,避免因混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。(4)水泥用量也是混凝土收縮的重要因素,摻外加劑可減少水泥用量,從而降低水化熱反應(yīng)。(5)減水型防水劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,從而減少沉縮變形。(6)提高水泥漿與骨料的黏結(jié)力,提高混凝土抗裂性能。(7)提高混凝土抗拉強(qiáng)度,大幅度提高混凝土的抗裂性能。(8)可提高混凝土的密實(shí)性,從而提高混凝土的抗碳化性。(9)改善混凝土的和易性,表面易摸平、形成微膜,減少水分蒸發(fā),從而降低混凝土的干燥收縮性能。
實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,因此,混凝土的保溫和保濕對(duì)防止表面早期裂縫的產(chǎn)生尤其重要。混凝土早期的合理養(yǎng)護(hù)可以有效避免或減少裂縫的產(chǎn)生。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:(1)混凝土內(nèi)外溫差不得大于25℃,防止應(yīng)力過大產(chǎn)生裂縫。(2)防止混凝土過冷,盡量使混凝土施工期最低溫度不低于5℃。(3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期,必須確保混凝土表面時(shí)刻保持濕潤。而對(duì)于大體積混凝土,分層分段澆搗可以有效降低內(nèi)外溫差,從而起到防裂的作用。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、墻體以及基礎(chǔ)都可能產(chǎn)生裂縫,下面先以墻體為例,談?wù)勗鯓臃乐够炷翂w裂縫。
混凝土墻體的裂縫主要有溫度裂縫、收縮裂縫、外力引起的機(jī)械裂縫以及不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫。為了減輕混凝土的開裂程度,在施工中應(yīng)采取相應(yīng)的措施。(1)、合理設(shè)計(jì)混凝土的配合比,在保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下使水泥用量盡可能的少。(2)、合理控制混凝土的坍落度,在保證混凝土輸送和振搗密實(shí)的前提下,盡量減少混凝土中的用水量。(3)、保證砂、石的質(zhì)量,使用含泥量少的中粗砂。(4)、加強(qiáng)對(duì)混凝土的振搗,排盡混凝土中的空氣,保證混凝土振搗密實(shí),但要避免混凝土離析。(5)、采取合適的養(yǎng)護(hù)方法。養(yǎng)護(hù)的目的是為了防止混凝土水分蒸發(fā)過快而開裂。冬季不宜采用澆水養(yǎng)護(hù)法,應(yīng)采用覆蓋養(yǎng)護(hù)法,即推遲拆模時(shí)間,起到保溫和防治水分蒸發(fā)的作用。冬季施工時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用抗凍混凝土,在嚴(yán)寒地區(qū),采用大模板施工時(shí),墻板可采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法或電熱模養(yǎng)護(hù)法。(6)、縮短施工周期。施工周期越短,外界溫差的幅度就越小,混凝土受熱脹冷縮的可能性就越小。(7)、細(xì)心操作,拆模時(shí)減少撞擊和敲打,拆模時(shí)間不得過早。施工時(shí)如果能抓好以上各個(gè)環(huán)節(jié),將會(huì)大大減少混凝土裂縫的數(shù)量和寬度。
然而,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫也是不可避免的。因此,研究如何對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)顯得尤為重要,其中主要是對(duì)可見裂縫的修補(bǔ)。下面對(duì)現(xiàn)澆樓板不同時(shí)期的裂縫進(jìn)行簡要分析,并提出相應(yīng)的修補(bǔ)措施。
一、現(xiàn)澆樓板的早期龜裂裂縫(硬化前的裂縫)。開裂情況:樓板多處不規(guī)則開裂,出現(xiàn)無數(shù)不規(guī)則微細(xì)裂縫。推斷原因:澆筑混凝土后初期干燥過快,養(yǎng)護(hù)不到位。修補(bǔ)方法:采用表面封閉法,以柔性環(huán)氧樹脂為基料的A6微細(xì)裂縫封閉膏。修補(bǔ)目的:防止?jié)B水及鋼筋銹蝕,提高結(jié)構(gòu)耐久性。修補(bǔ)范圍:混凝土表面的龜裂及注漿不能注入的微細(xì)裂縫。修補(bǔ)步驟:可沿縫涂刷,也可開“V”型凹槽嵌入,也可整面涂刮。