預制混凝土構(gòu)件裂縫成因分析及預防措施

　　引言

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫擴展往往是破壞倒塌工程質(zhì)量事故的主要原因之一，為此對研究裂縫的形態(tài)、分析裂縫的產(chǎn)生原因和裂縫對結(jié)構(gòu)功能的影響具有重大的意義。其實，普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般都是帶裂縫受力工作的，隨著裂縫的發(fā)展變化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和適用性會不同程度的降低，嚴重的甚至會導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，但是不通過觀測儀器仔細觀察鋼筋混凝土裂縫一般很難發(fā)現(xiàn)。

　　1.裂縫對結(jié)構(gòu)的危害

　　當鋼筋混凝土裂縫的寬度超過規(guī)范限值就成了有害裂縫；有害裂縫的存在對結(jié)構(gòu)的耐久性和適用性又造成嚴重影響，裂縫對結(jié)構(gòu)的危害一般主要表現(xiàn)三方面：

　　1.1引起建筑物滲漏。

　　由于裂縫滲漏未及時處理或處理不當，既影響建筑物的美觀，又對使用功能帶來缺陷。

　　1.2冰凍的影響。

　　鋼筋混凝土一旦產(chǎn)生裂縫水分就會乘虛而人，即使?jié)B入不是很深，但當外界氣溫降到0℃以下時，水分便會凝結(jié)成冰。若經(jīng)過多次冰融循環(huán)，裂縫表面邊緣會形成散裂，隨著時間的推移，裂縫將逐漸加寬，結(jié)構(gòu)物受力也將發(fā)生變化。最終將會造成結(jié)構(gòu)破壞。

　　1.3鋼筋的銹蝕。

　　可分為兩種情況：有“先裂后銹”和“先銹后裂”。先裂后銹即由于鋼筋混凝土收縮和施工質(zhì)量等原因引起的裂縫，常常成為空氣、水分等其它侵蝕介質(zhì)的通道，裂縫時間長久以后，會使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，從而削弱了鋼筋的受力截面積，破壞混凝土對鋼筋的握裹力。先銹后裂即由于鋼筋混凝土自身的化學變化作用，使鋼筋發(fā)生銹蝕，銹蝕物體體積膨脹，因此會造成沿鋼筋長度的混凝土產(chǎn)生劈裂裂縫，破壞鋼筋混凝土保護層，使鋼筋與外界空氣接觸，導致鋼筋銹蝕速度迅速加快。

　　2.預制混凝土構(gòu)件裂縫的成因

　　所謂裂縫增多是指前兩類,也就是裂縫增多的兩類發(fā)生在混凝土的早期,這一階段對于混凝土的開裂過程來說是非常關(guān)鍵的。在混凝土加水攪拌的早期,混凝土的體積變化最劇烈,水化熱集中釋放,由于此階段混凝土的抗拉強度和極限拉應(yīng)變相對來說都較低,早期的約束變形而產(chǎn)生的應(yīng)力極易使混凝土產(chǎn)生裂縫,這些裂縫形成的微裂縫缺陷又在后期造成拉應(yīng)力集中,裂縫易擴展影響構(gòu)件的外觀質(zhì)量、實際有效的保護層厚度減少、鋼筋銹蝕造成耐久性下降、嚴重的還可能造成構(gòu)件結(jié)構(gòu)承載力下降等嚴重的質(zhì)量問題。

　　早期裂縫增多的原因主要有:構(gòu)件按設(shè)計圖要求生產(chǎn),現(xiàn)場施工效率提高,工期要求緊,不足28天養(yǎng)護齡期,需提高混凝土早期強度,可提前預應(yīng)力張拉或放張,提前出廠。使用早強水泥及增加水泥用量,導致凝結(jié)時間,水泥水化熱等問題。

　　除膠凝材料外,細集料的品種變化也是增加開裂的原因之一,在天然砂資源日漸減少的情況下,特別是適合構(gòu)件生產(chǎn)的中砂難以采購的情況下,使用細砂、山砂及人工機制砂就不可避免,也是社會發(fā)展的趨勢。但隨之而來的應(yīng)用技術(shù)沒有同步,這也是裂縫增多的原因之一。

　　3.各種裂縫成因和防治措施

　　3.1混凝土的塑性變形引起的裂縫

　　混凝土的塑性變形引起的裂縫一般是不連續(xù)的，在構(gòu)件上部，較淺。有時脫模后即可發(fā)覺。

　　原因分析：混凝土拌和時太干，流動性、和易性太?。辉谑┕r振搗不夠密實；覆蓋不及時，養(yǎng)護不好，水分蒸發(fā)過快。

　　預防措施：嚴格控制水灰比，凝結(jié)時間不宜過快，必要時可摻緩凝劑；混凝土振搗應(yīng)均勻分布，且上下層結(jié)合良好；加強養(yǎng)護，防止因混凝土的水分蒸發(fā)過快而發(fā)生混凝土硬化不均勻。

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　　3.2荷載作用下的裂縫

　　荷載裂縫是由于結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形過大而產(chǎn)生的裂縫。

　　產(chǎn)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工錯誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等，往往人為因素影響較多，謹慎的控制人為錯誤可減少荷載裂縫產(chǎn)生。

　　預防措施：使用中不得改變使用荷載范圍，特別是未成形的結(jié)構(gòu)物，不許重型車輛行駛。其填土厚度嚴格按驗標要求進行；提高設(shè)計人員的素質(zhì)，提高圖紙的設(shè)計質(zhì)量，保證必要的構(gòu)造配筋；加強施工人員的質(zhì)量觀念，嚴格按圖紙及國家規(guī)范驗收鋼筋。

　　3.3由于溫度產(chǎn)生的裂縫

　　溫度裂縫是由大氣溫度變化、周圍環(huán)境高溫的影響和大體積混凝土施工時產(chǎn)生的水化熱等多種因素造成，自然界氣候變化對溫度裂縫影響較大，為此作好應(yīng)對溫度影響的技術(shù)措施是至關(guān)重要。

　　成因分析：在混凝土溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力的作用下，混凝土受周圍結(jié)構(gòu)的約束而不能自由變形，超過了混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度，此時在配筋率較低的部位抗拉強度較薄弱就產(chǎn)生了裂縫。轉(zhuǎn)角處的裂縫是因為混凝土收縮時受到角兩邊結(jié)構(gòu)面的約束而引起的

　　預防措施：溫度裂縫由氣候變化而導致．往往在經(jīng)過夏天或冬天后出現(xiàn)或加大，在使用環(huán)境高溫影響下，熱源溫度高，即使作用時間不長也可以引起開裂。熱源溫度不太高，在長期烘烤下也可能開裂。體積比較大的構(gòu)件．由于水泥水化熱大，構(gòu)件內(nèi)部溫度與外部溫度產(chǎn)生溫差，而產(chǎn)生的裂縫的防治就是在構(gòu)件表面加強覆蓋，采取一定的保溫措施，使這種溫差降到最低。露天臺座法生產(chǎn)的構(gòu)件，當達到剪筋強度時，應(yīng)立即剪斷鋼筋。

　　3.4自重徐變裂縫

　　在未拆側(cè)模以前，其表現(xiàn)形式和橫向裂縫極其相似，但自重徐變裂縫在拆側(cè)模后特別是拆除底模用墊木擱支后和上板面的橫向裂縫有很大區(qū)別，這類裂縫向下擴展，發(fā)生部位為距離板端部1～2m左右，數(shù)量不一，通常為兩至三條。向下擴展要視具體情況。

　　成因分析：主要原因是混凝土的收縮在表面形成微裂縫，又由于模板支撐或剛度不足，橋面梁端部混凝土在重力作用下，以端承部折角處為支點形成彎距，產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成附近混凝土開裂。

　　預防措施：一是加強二次光面及早期養(yǎng)護，其次是加強模板剛度并在混凝土澆灌過程中及澆灌完畢后檢查模板支撐，最好在澆灌混凝土完畢緊固支撐。在拆除側(cè)模后暫緩拆除端部模板，一般應(yīng)在同條件養(yǎng)護強度達到設(shè)計強度70％以后再拆除模板。

　　4.裂縫處理原則

　　針對不同裂縫的產(chǎn)生制定出相應(yīng)的預防措施，取得了良好的效果，總結(jié)了處理措施的原則。

　?、贊M足設(shè)計要求，遵守標準規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。

　?、诓榍褰ㄖY(jié)構(gòu)的實際狀況、裂縫現(xiàn)狀和發(fā)展變化情況。確定裂縫性質(zhì)，觀測裂縫的變化，制定適當?shù)奶幚泶胧?，正確地組織施工。

　　③根據(jù)裂縫的性質(zhì)和使用要求確定處理目的。

　　④對危及結(jié)構(gòu)安全的裂縫，必須認真分析處理，防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞倒塌的惡性事故，并采取必要的應(yīng)急防護措施，以防止事故惡化。

　?、葑詈迷诹芽p穩(wěn)定后再處理：對隨環(huán)境條件變化的溫度裂縫宜在裂縫最寬時處理；對危及結(jié)構(gòu)安全的裂縫應(yīng)盡早處理。

　　5.結(jié)束語

　　在多年的構(gòu)件生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn),采取各項措施,構(gòu)件的缺陷可以很大程度減少,但類似裂縫,特別是一些細小裂縫要完全避免出現(xiàn)基本上沒有可能,由于目前拌制混凝土所用基本的原材料及相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況看,在一定程度上可以說,裂縫將長期和混凝土及混凝土構(gòu)件并存。裂縫現(xiàn)象及解決之道,應(yīng)當開展多方位、多層次的探索。