混凝土裂縫的原因分析、修補及防治措施

  一、裂縫的原因分析

  由于混凝土的組成材料、微觀構(gòu)造以及所受外界影響的不同,混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,水工建筑物產(chǎn)生裂縫主要有以下幾種:

  1、混凝土在硬化的過程中,由于干縮引起的體積變形受到約束時產(chǎn)生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構(gòu)件。

  2、大體積混凝土水化時產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā),導致混凝土內(nèi)外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

  3、在厚度較大的構(gòu)件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗后數(shù)小時會發(fā)生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。

  4、當有約束時,混凝土熱漲冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮,因為受到約束力的限制,在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產(chǎn)生溫度裂縫。由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。

  5、混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應,析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。

  6、在炎熱的大風天氣,混凝土表面水分蒸發(fā)較過快,造成混凝土內(nèi)部水化熱過高,在混凝土澆筑數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài),易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

  7、構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫,例如:構(gòu)件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩,出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫,構(gòu)件在較大剪力作用下,產(chǎn)生斜裂縫,并向上、下延伸。

  8、當結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷,就有可能會產(chǎn)生裂縫,隨著沉陷的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。

  9、當鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中,例如:侵蝕性水,由于混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。而在施工過程中,我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

  混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導致裂縫?;炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104,長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。


  在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設計和施工極為重要。

  二、裂縫的修補措施

  國內(nèi)外修補裂縫的方法很多,歸納起來主要有以下三大類:

 ?。ㄒ唬╅_槽法修補裂縫

  該法適合于修補較寬裂縫大于0.5mm,材料的配合比為:采用環(huán)氧樹脂:聚硫橡膠:水泥:砂=10:3:12.5:28.首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后,將環(huán)氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中,再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度(約0.4斤丙酮就可以了)。及時將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入混凝土縫內(nèi),一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后兩小時以內(nèi)及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿進行覆蓋,待完全初凝后,開始用水養(yǎng)護。

?。ǘ┑蛪鹤{法修補裂縫

  低壓注漿法適用于裂縫寬度為0.2mm-0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。

  當裂縫數(shù)量較多時,先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布,再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫,使裂縫封閉,大約10分鐘后,揭去膠布條,露出小縫,粘貼注漿嘴用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口,必須反復用漿補上,以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行,若氣溫高的話,半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液,插入注漿嘴,用手推動補縫器活塞,使?jié){液通過注漿嘴壓入裂縫,當相鄰的嘴中流出漿液時,就可拔出補縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿,在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。

  (三)表面覆蓋法修補裂縫

  這是一種在微細裂縫(一般寬度小于0.2mm)的表面上涂膜,以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法,這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內(nèi)部,對延伸裂縫難以追蹤其變化。

  表面覆蓋法所用材料視修補目的及建筑物所處環(huán)境不同而異,通常采用彈性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘貼)等。施工時,首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛,清除表面附著物,用水沖洗干凈后充分干燥,然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔,再用修補材料涂覆表面。

  三、裂縫的防治措施

  由于水化熱產(chǎn)生的升溫較高、降溫幅度大、速率快,使混凝土產(chǎn)生較大的溫度和收縮應力是導致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此,為防治水化熱引起的裂縫,施工前應計算升溫峰值、內(nèi)外溫差及降溫速率,制定相應的技術(shù)措施,防止和控制溫度裂縫,確保工程質(zhì)量。

 ?。ㄒ唬?降低混凝土入模溫度

  (1)降低原材料進入攪拌機的溫度如夏季在水箱內(nèi)加冰塊,降低水溫;粗骨料遮陽防曬,并灑冷水降溫;細骨料遮陽防曬;散裝水泥提前儲備,避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機溫度。

 ?。?)夏季,混凝土運輸車加保溫套或?qū)摅w噴淋冷水降溫?;炷帘盟凸艿勒陉柗罆瘛?/P>

 ?。?)混凝土澆筑作業(yè)面遮陽,減少混凝土冷量損失。

 ?。ǘ┙档突炷了療?/P>

 ?。?)選擇中低熱品種水泥,優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。

  (2)利用混凝土后期強度用,R60或R90替代R28作為設計強度。

  (3)摻入一定比例的粉煤灰。

 ?。?)摻入高效減水劑。

  (5)摻加緩凝劑。

 ?。ㄈ経EA膨脹劑

  摻入UEA膨脹劑,在最初14天潮濕養(yǎng)護中,使混凝土體積微膨脹,補償混凝土早期失水收縮產(chǎn)生的收縮裂縫。

  (四)采用二次抹壓技術(shù)

  混凝土大模振搗,表層刮平抹壓1-2小時后,即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓,消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫,增加混凝土內(nèi)部的密實度。但是,二次抹壓時間必須掌握恰當,過早抹壓沒有效果;過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態(tài),失去塑性,消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。

 ?。ㄎ澹┗炷磷匀火B(yǎng)護

  1、保濕養(yǎng)護混凝土表面經(jīng)過二次抹壓后,立即覆蓋塑料薄膜,防止表面水份蒸發(fā),保持混凝上處于潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護。特別是對于摻入UEA膨脹劑的混凝土,在最初14天內(nèi),必須潮濕養(yǎng)護,方能促使膨脹劑充分發(fā)揮膨脹作用。

  2、保濕養(yǎng)護根據(jù)混凝土絕熱溫升計算,確定中心最高溫度,按溫控技術(shù)措施,確定養(yǎng)護材料及覆蓋厚度和養(yǎng)護時間。

  保溫養(yǎng)護的目的:①減少混凝土表面熱擴散,減少內(nèi)外溫度;②延緩散熱時間,控制降溫速率,有利于混凝土強度增長和應力松馳,避免產(chǎn)生貫穿裂縫。養(yǎng)護一般不少于15天。

  3、在常溫季節(jié),混凝土終凝后也可采取蓄水養(yǎng)護的辦法,替代前兩種保濕保溫養(yǎng)護辦法。根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差數(shù)據(jù),及時調(diào)整蓄水高度,也能收到預期效果。

  結(jié)束語:雖然目前學術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一,同時在實踐中的應用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié),結(jié)合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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