■朱小明 ■南京坤泰混凝土有限公司,江蘇 南京 211300
混凝土在工程建設(shè)中具有強(qiáng)度高,可模性好,維護(hù)費(fèi)用低,整體性好,易于就地取材等優(yōu)點(diǎn),在工程施工中應(yīng)用很廣泛.但混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象卻一直存在。雖然我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施,但裂縫的產(chǎn)生卻不能消除。究其原因,主要有混凝土原材料的選用、水泥水化熱、堿骨料反應(yīng)、溫度和濕度、鋼筋銹蝕、混凝土澆筑工藝等因素造成的?,F(xiàn)對(duì)以上因素進(jìn)行分析。
材料質(zhì)量方面,主要是骨料和水泥的問(wèn)題。骨料存在級(jí)配不合理,砂率過(guò)高等問(wèn)題,砂率越高,體積穩(wěn)定性就越差,引起混凝土收縮開(kāi)裂的可能性增大,同時(shí)還可能存在骨料中含泥量過(guò)高的情形,導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋;水泥方面,隨著水泥用量的增大,水泥漿量增加,收縮量也增大,開(kāi)裂也越來(lái)越容易;隨著水泥強(qiáng)度等級(jí)的增大,其水化熱增大,收縮量加大,引起開(kāi)裂可能性也加大;水灰比越大,收縮量也越大,開(kāi)裂可能性越大;水泥的安定性不合格也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的發(fā)展;外加劑選擇錯(cuò)誤,摻量不當(dāng)也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。
設(shè)計(jì)方面的影響,首先是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則,主要包括平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則,而結(jié)構(gòu)的不規(guī)則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中,從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。其次,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的薄弱處設(shè)計(jì)時(shí),未進(jìn)行配筋加強(qiáng),導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂,比如洞口周邊未布置鋼筋或者鋼筋數(shù)量不足引起洞口周邊混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。同時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)的一些特殊位置處的設(shè)計(jì)不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展,尤其應(yīng)避免像伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等的布置不合理所引起的開(kāi)裂。最后,在進(jìn)行構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)時(shí)配筋不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂,比如在構(gòu)件中采用大而粗的鋼筋,雖然強(qiáng)度和截面積滿足了,但是對(duì)于裂縫的控制卻是不利的,在進(jìn)行鋼筋代換時(shí)在截面較大的構(gòu)件中用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋也常常會(huì)引起混凝土構(gòu)件的開(kāi)裂。
施工方面,環(huán)境條件控制不當(dāng)和施工工藝不合理也會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件受二氧化碳侵蝕碳化,鋼筋中鐵離子同侵入的氧氣和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鐵體積膨脹,從而改變周圍混凝土應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂,而混凝土開(kāi)裂又進(jìn)一步加速鋼筋銹蝕,從而形成惡性循環(huán)。在腐蝕性環(huán)境下,對(duì)混凝土裂縫的控制是非常不利的。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大時(shí),混凝土應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生裂縫,因此混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大,入模溫度控制不當(dāng)都會(huì)引起混凝土的開(kāi)裂?;炷猎谶M(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),配合比不當(dāng),水灰比過(guò)高將導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂,現(xiàn)在泵送混凝土被廣泛采用,當(dāng)其坍落度過(guò)大,骨料含量較低時(shí)也會(huì)引起混凝土開(kāi)裂。在混凝土振搗過(guò)程中,漏振將會(huì)致使混凝土密實(shí)性較差,氣泡較多且分布不均勻從而引起混凝土開(kāi)裂,過(guò)振時(shí)水泥漿聚集到混凝土構(gòu)件表面,骨料下沉,導(dǎo)致表層部分骨料含量較低,在溫度作用下收縮引起混凝土表層部分的開(kāi)裂。在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,養(yǎng)護(hù)不到位也會(huì)引起混凝土開(kāi)裂?;炷猎跐仓瓿珊髴?yīng)進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù),當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短,由于混凝土水分蒸發(fā)收縮將引起混凝土開(kāi)裂。
通過(guò)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析,可將混凝土裂縫分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫是指外荷載引起的裂縫,包含由外荷載直接作用引起的裂縫和外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力所引起的裂縫兩大類;非結(jié)構(gòu)性裂縫則是指各種變形變化所引起的裂縫。這些變形作用主要有濕度、溫差、地基變形等。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料顯示,在實(shí)際工程中,非結(jié)構(gòu)性裂縫的比例約為80%,占據(jù)著主導(dǎo)地位。
通過(guò)對(duì)裂縫的形狀進(jìn)行分析,可將混凝土裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、八字形裂縫等。
材料方面,在鋼筋選用時(shí),嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制度,抽檢方法和檢驗(yàn)頻率等應(yīng)符合國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求,做到不合格產(chǎn)品不得用于工程中,對(duì)于鋼筋強(qiáng)度不足和銹蝕鋼筋應(yīng)嚴(yán)禁采用;在進(jìn)行骨料選用時(shí),控制骨料的級(jí)配,砂率不應(yīng)過(guò)低,粒徑分布范圍應(yīng)合理,同時(shí)還應(yīng)控制骨料中的含泥量;在進(jìn)行水泥選用時(shí),應(yīng)選擇水化熱較低的水泥,強(qiáng)度級(jí)別不宜過(guò)高,水泥的安定性應(yīng)滿足要求;在選用外加劑時(shí),應(yīng)選擇合適的外加劑,并控制外加劑的摻量,同時(shí)還應(yīng)控制水中雜質(zhì)含量,嚴(yán)禁選用腐蝕性物質(zhì)含量較高的水,比如海水等。
設(shè)計(jì)方面,結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置宜規(guī)則,剛度分布應(yīng)均勻,避免出現(xiàn)剛度突變、尺寸突變等情形;在結(jié)構(gòu)的薄弱部位,由于應(yīng)力集中,容易產(chǎn)生開(kāi)裂,這些部位應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng),比如洞口周邊應(yīng)加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,在Z 形、L 形等凹角處等應(yīng)加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,當(dāng)樓板類預(yù)埋的塑料管較多時(shí),預(yù)埋管應(yīng)采用支架固定,同時(shí)選用塑料接線盒,避免管線與管線交叉通過(guò)時(shí)對(duì)混凝土構(gòu)件的過(guò)度削弱,盡量避免在混凝土構(gòu)件表面壓槽形成管線通道,這樣會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的保護(hù)層的削弱;在結(jié)構(gòu)的合理位置設(shè)置伸縮縫、沉降縫、抗震縫、后澆帶等,在溫差變化較大的部位應(yīng)合理設(shè)置分隔縫或者進(jìn)行配筋加強(qiáng)等措施,比如在高層建筑的屋頂樓板中應(yīng)設(shè)計(jì)成雙層雙向配筋以控制房屋頂板的混凝土開(kāi)裂,在大體積混凝土中,由于水化熱過(guò)大,不宜采用素混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋防止混凝土開(kāi)裂;在進(jìn)行鋼筋代換時(shí),盡量避免采用大而粗的鋼筋代替小直徑鋼筋。
施工方面,在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),水灰比不宜過(guò)大,砂率不宜過(guò)高,合理控制坍落度,由于各批次的骨料含水量都不一致,因此在計(jì)算設(shè)計(jì)配合比的基礎(chǔ)上,一定要根據(jù)骨料含水量計(jì)算出施工配合比,否則含水量過(guò)大會(huì)引起混凝土裂縫的開(kāi)展;在進(jìn)行混凝土構(gòu)件支模時(shí),模板拼縫應(yīng)嚴(yán)密,防止漏漿產(chǎn)生引起混凝土構(gòu)件開(kāi)裂,同時(shí)支撐體系的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足計(jì)算要求,支撐體系的基礎(chǔ)一定要牢固,防止模板變形和支撐沉降引起混凝土構(gòu)件變形從而引起混凝土構(gòu)件的開(kāi)裂;混凝土在入模時(shí)應(yīng)控制入模溫度,避免內(nèi)外溫差太大;在進(jìn)行混凝土振搗時(shí),應(yīng)合理控制振搗時(shí)間和位置,避免過(guò)振和漏振,在構(gòu)件澆筑完成后,構(gòu)件表面一定要進(jìn)行抹壓收光;在進(jìn)行混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù),同時(shí)保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間充足,避免混凝土構(gòu)件澆筑后即被暴曬,在環(huán)境濕度較低,風(fēng)力較大時(shí),應(yīng)加大灑水養(yǎng)護(hù)次數(shù)和頻率。
當(dāng)混凝土裂縫產(chǎn)生以后,對(duì)于影響正常使用、結(jié)構(gòu)安全及耐久性的裂縫應(yīng)進(jìn)行處理。處理之前應(yīng)認(rèn)真分析裂縫的產(chǎn)生原因,根據(jù)裂縫的產(chǎn)生原因制定具體的處理措施。
對(duì)于一些輕微型裂縫,寬度較小,深度較淺,僅影響觀感而不影響結(jié)構(gòu)的安全及耐久性的裂縫,只需做簡(jiǎn)單的表面處理即可,通常做法是對(duì)裂縫處進(jìn)行刷毛清洗,然后采用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥嵌補(bǔ)裂縫,最后進(jìn)行抹壓收光即可。
對(duì)于一些寬度較大,深度較深的收縮裂縫,且不影響結(jié)構(gòu)安全時(shí),常見(jiàn)處理方法為開(kāi)槽處理法,通常沿著裂縫剔鑿成V 形凹槽,然后清洗干凈,最后用高一級(jí)的水泥砂漿或者微膨脹細(xì)石混凝土填縫并進(jìn)行抹平壓光,修補(bǔ)完成后一定要保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
對(duì)于部分比較嚴(yán)重的裂縫,可能影響到結(jié)構(gòu)整體性或者具有抗?jié)B要求處的混凝土裂縫,通常采用灌漿法進(jìn)行處理,即采用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入裂縫中,待硬化后膠結(jié)材料同周邊混凝土形成一個(gè)整體,起到封堵抗?jié)B作用,常見(jiàn)的灌漿材料主要是樹(shù)脂類灌漿料。
當(dāng)結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展到貫穿裂縫或者未貫穿但影響到結(jié)構(gòu)安全時(shí),這類裂縫通常都是荷載型裂縫,此時(shí)就要進(jìn)行構(gòu)件的加固處理,常見(jiàn)的處理方法有粘鋼法、碳纖維加固法等。
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因復(fù)雜,危害也很大直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全、功能、使用壽命等。為了避免有害裂縫的出現(xiàn),確保工程質(zhì)量.在施工中盡可能采取有效的技術(shù)和施工措施,減少裂縫或降低裂縫產(chǎn)生的數(shù)量和寬度。同時(shí),我們必須高度重視,在工程實(shí)踐中以預(yù)防控制為主,若構(gòu)件出現(xiàn)裂縫要認(rèn)真分析原因,并采取相應(yīng)措施妥善處理。只有這樣工程質(zhì)量才能得到保障,只有這樣才能干出一個(gè)個(gè)精品工程。