浅谈工业建筑常见混凝土裂缝成因及预防措施

2023-01-16

1 钢筋混凝土的裂缝概述

随着我国基础设施建设的飞速发展,大量各类工业建筑物和构筑物应运而生。在这些工业建筑中,结构的裂缝问题是一个相当普遍的质量问题,不仅影响到结构的美观,也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时,可能危及结构的安全。本文对裂缝产生的原因加以分析,并从实践中总结出一些预控措施,提供给工程技术人员借鉴参考,达到防范于未然的作用。

2 混凝土工程裂缝的分类及成因

混凝土是一种抗拉性很低的脆性材料,由于其组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,其裂缝产生的原因也有很多种,比如:大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,会形成裂缝;混凝土在硬化的过程中由于干缩引起的体积变形受到约束会形成裂缝;当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,从而形成裂缝;在炎热或大风天气、构件承受荷载、当结构的基础出现不均匀沉降时、当钢筋混凝土构件处于不利的环境中,等等情况下均有可能形成裂缝。

2.1 干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右,当混凝土在空气中结硬时,水泥砂浆中水分的蒸发而产生干缩使得体积逐渐减小,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。

2.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

2.3 沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基的不均匀沉降所致;或者因为模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。在施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。

2.4 温度裂缝

温度裂缝的产生是因为混凝土在凝结硬化过程中,由于水泥释放大量的水化热,在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力;外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

3 混凝土裂缝宏观预防措施

第一,要注重设计。在设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中;当无法回避时,应做局部处理,如转角处做圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋。应重视对于构造钢筋的配置,特别是对于现浇箱梁、楼面、墙板等薄壁构件,更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。

第二,注意原材料质量控制。混凝土主要由水泥、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用原材料的质量及其波动,对混凝土质量及施工工艺有很大影响。为了保证混凝土的质量,在生产过程中,一定要对混凝土的原材料进行质量检验,全部符合技术性能指标方可应用。在混凝土生产过程中,对原材料的质量控制,除经常性的检测外,还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律,并拟定相应的对策措施。

第三,施工方面的措施。应严格按照配合比要求计量称重和控制搅拌时间,混凝土搅拌均匀,从而保证混凝土质量;严格控制混凝土坍落度,对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度;同时控制混凝土车运输和停留时间,避免因运输、停留时间过长,减少水分损失。此外,应控制一次浇筑长度,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位;分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,应尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。

第四,强化混凝土浇筑振捣成型的要求。浇捣时振动棒建议采用垂直振捣,行列式排列,做到快插慢拔。当混凝土浇到面层时,表面应抹平压实,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡,以提高混凝土的密实度。避免在雨中或大风中浇灌混凝土;对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位,以免形成潜在的冷缝或薄弱点。混凝土浇到面层时,表面应抹平压实,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡,以提高混凝土的密实度。

最后,采取合理的养护及保护措施。早期养护:刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段,水化速度较快,须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。因此加强混凝土早期养护,尤其在7d内始终保持混凝土湿润状态是防止裂缝出现的重要环节。成品保护:混凝土浇筑完后,待混凝土达到一定强度后方可允许在混凝土表面进行施工作业;严格控制拆模时间,待混凝土强度达到设计和规范要求后方可拆模,避免因拆模过早而产生裂缝。