民用建筑混凝土结构裂缝原因及控制

2022-09-16

混凝土是一种非匀质性材料, 由骨料、水泥及水组成, 在温度和湿度变化的条件下硬化并产生体积变形。由于各种材料变形不一致, 互相约束而产生初始应力 (拉应力或剪应力) , 造成在骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝, 一般称之为微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的, 且不连贯, 微裂缝在混凝土构件中是不可避免的, 从混凝土结构的基本原理而言, 在大多数情况下混凝土构件是带裂缝工作的。在一般条件下裂缝并不影响结构的安全, 因而是“无害”的。但在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下, 裂缝开始扩展, 并逐渐互相串通, 从而出现较大的肉眼可见的裂缝 (宽度约为0.03～0.05mm) , 称为宏观裂缝, 即通常所说的裂缝[1]。

1 裂缝的种类

混凝土结构性裂缝包括设计原因为主的裂缝:有钢筋锚固长度不够产生的裂缝、计算与实际受力不符引起的裂缝、构件刚度不足引起的开裂、结构次应力引起的裂缝等;施工原因为主的裂缝:有钢筋位置放置不当引起的裂缝、模板原因引起的裂缝、原材料质量原因引起的裂缝、施工超载裂缝、施工质量粗劣引起的裂缝等;使用原因引起的裂缝:有改变建筑使用条件引起的裂缝、荷载加大引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、地震引起的裂缝等[2]。

2 裂缝产生原因

2.1 塑性收缩[3]

混凝土骨料沉降塑性收缩而产生塑性裂缝。混凝土浇筑成型后, 由于表面没有及时覆盖, 造成养护不当外部受到风吹日晒, 表面游离水分散失过快, 产生急剧的体积收缩, 而内部湿度变化和收缩很小, 因而表面收缩变形受到内部混凝土约束, 产生拉应力而导致开裂;使用收缩率较大的水泥, 水泥用量过多。或使用过量的粉砂;混凝土水灰比过大, 模板过于干燥。也是导致这类裂缝出现的因素。该种裂缝为表面性的, 宽度较细, 多在0.0 5～0.2 m m之间, 其走向纵横交错, 没有规律性。

2.2 干燥收缩

混凝土的干缩湿胀是由于混凝土中水分变化而引起的。当混凝土长期在水中硬化时, 会产生微小膨胀;当混凝土在空气中硬化时, 由于水分蒸发, 水泥石中的凝胶体逐渐收缩, 从而使混凝土产生干缩;干缩程度与水泥品种用量、单位用水量和集料用量有关, 还与施工、养护不良有关。这个过程是由表及里逐步发展起来的, 因而湿度变化是不均匀的, 收缩应力也是不同的, 当表面拉应力超过一定值时, 引起表面开裂;混凝土构件长期露天堆放, 表面湿度经常发生剧裂变化;采用含泥量大的粉砂配制混凝土;混凝土经过度振捣, 表面形成水泥含量较多的砂层;后张法预应力构件露天生产后长久不张拉等均可导致该种裂缝产生[4]。

2.3 温度应力

表面温度裂缝, 多由于温差较大引起的。混凝土结构构件, 特别是大体积混凝土浇筑后, 在硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升, 使混凝土表面和内部温差较大。当温度产生非均匀的降温差时, 将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩。

深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差较大。受到外界的约束而引起的, 当大体积混凝土基础, 墙体浇筑在坚硬地基时, 没有采取隔离层等放松约束的措施, 如果混凝土浇筑温度很高, 水泥水化热的温升很大, 使混凝土的温度很高, 当混凝土降温收缩, 垒部或部分地受到地基、混凝土垫层或其它外部结构的约束, 将会在混凝土内部出现很大的拉应力, 产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深, 有时是贯穿性的。将破坏结构的整体性[5]。