混凝土裂縫的預防與處理

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文作者: 未知
上傳時間:2006/2/16 14:33:00

摘要:混凝土裂縫產生的原因很多,有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沈陷等原因引起的裂縫;有外載作用引起的裂縫;有養護環境不當和化學作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區別对待,根據具體情況提出解決裂縫的措施。

關鍵詞:混凝土 裂縫 預防 處理

一、混凝土工程中常见裂縫及預防

1.幹縮裂縫及預防

  幹縮裂縫多出現在混凝土养護結束後的一段時間或是混凝土澆築完畢後的一周左右。水泥砂漿中水分的蒸發會產生幹縮,且這種收縮是不可逆的。幹縮裂縫的產生主要是由於混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果。幹縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂缝,寬度多在0.05~0.2mm之間,大体積混凝土中平面部位多见,較薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土幹縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加剂的用量等有關。

  主要預防措施:一是選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的幹縮受水灰比的影響較大,水灰比越大幹縮越大,因此在混凝土配合比設计中應盡量控制好水灰比,同時摻加合適的減水劑。三是嚴格控制混凝土攪拌和中的配合比,混凝土的用水量絕对不能大於配合比設計所給定的用水量。四是加強混凝土的早期养護,並適當延長混凝土的养護時間。冬季施工时要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,並塗刷養護劑養护。五是在混凝土中設置合適的收縮縫。

2.塑性收縮裂縫及預防

  塑性收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在幹熱或大風天氣出現,裂缝多呈中間寬兩端細且長短不一、互不連貫狀態。其產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生较大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影响混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境温度、風速、相對濕度等等。

  主要預防措施:一是選用干縮值較小早期強度较高的矽酸鹽或普通矽酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比,掺入高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性,減少水泥及水的用量。三是澆築混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤,或者在混凝土表面噴灑養護剂等進行養護。五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養護。

3.沉陷裂縫及預防

  沈陷裂縫的產生是由於结構地基土質不勻、松软,或回填土不實或浸水而造成不均勻沈降所致;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等所致,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍後产生不均勻沈降,致使混凝土結构產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,其走向與沈陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30°~45°角方向發展,较大的沈陷裂縫,往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沈降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之後,沈陷裂縫也基本趨於穩定。

  主要預防措施:一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應进行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,並使地基受力均勻。三是防止混凝土浇築過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要註意拆模的先後次序。五是在凍土上搭設模板時要註意采取一定的預防措施。

4.溫度裂縫及预防

  溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。溫度裂縫的走向通常无一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯;梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行於短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著长邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影响較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

  主要預防措施:一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量降低水化热。五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的“三冷技術”的基礎上采用“二次風冷”新工藝,降低混凝土的澆築溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。七是加強混凝土溫度的监控,及時采取冷卻、保护措施。八是加強混凝土養護,混凝土澆築後,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,並註意洒水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。

5.化學反應引起的裂缝及預防

  混凝土拌和後會產生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產生化學反應並吸收周圍環境中的水而體積增大,造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現在混凝土結構使用期間,一旦出現很難補救,因此應在施工中采取有效措施進行預防。主要的預防措施:一是选用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應。

  由於混凝土澆築、振搗不良或者鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蚀,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。通常的預防措施有:一是保證鋼筋保護層的厚度。二是混凝土級配要良好。三是混凝土浇築要振搗密實。四是鋼筋表層涂刷防腐塗料。

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二、裂縫處理

1.表面修補法

  表面修補法是一種简單、常見的修補方法,它主要適用於穩定和对結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面塗抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面塗刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續开裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.灌漿、嵌縫封堵法

  灌漿法主要適用於對結构整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中,膠結材料硬化後與混凝土形成一個整體,从而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

  嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以达到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.結構加固法

  當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法对混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

4.混凝土置換法

  混凝土置換法是處理混凝土嚴重損壞的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然後再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5.電化學防護法

  電化学防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態,鈍化钢筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

6.仿生自愈合法

  仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對受創伤部位自動分泌某種物质,而使創傷部位得到愈合的机能,在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分如含粘結劑的液芯纖維或膠囊,在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

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