浅谈钢筋混凝土表面裂缝的成因及控制.pdf

1 l 8 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 5期( 总第 1 2 9 期 ) 【 混 凝土 施工 】 躜铜筋固稠盆目固圈鳕围困圆 趋圈 陈 洁 ( 内蒙古机 电职业技术学院， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 7 0 ) 摘要 钢筋混凝土结构 由于其受力性能较好被得到广泛应用， 但混凝土结构裂缝 问题始终为工 程设计所关注。文章重点分析钢筋混凝土结构裂缝产 生的各种原 因， 并根据 大量科 学研 究及工程实 践提 出控 制 和预 防措 施 。 关键词 混凝土裂缝成 因； 控制措施 中图分类号： T V 3 3 2 文章标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 1 1 8 0 2 0 引言 近年来， 随着钢筋混凝土结构 的应用范围逐渐扩 大 ， 商品混凝土的大量推广和混凝土强度等级的提高， 混凝土结构裂缝 出现机率大大增加， 有些严重影 响到 结构 的正常使用和结构的耐久性 。例如有些结构物 ， 水池 、 储液罐及筒仓等 ， 一旦产生较宽的贯穿性裂缝 ， 将导致渗漏现象而不能正常使用。因此 ， 钢筋混凝土 构件的裂缝控制是关系到各种结构物能否满足使用及 耐久性要求的重要问题。根据大量的科学研究和工程 实践 ， 总结出钢筋混凝土结构裂缝产生的原因及控制、 预 防措 施 。 1 混凝土结构产生裂缝的原 因 结构产生裂缝的原因很多 ， 调查资料显示 ， 引起裂 缝主要有两大类原因， 一种由直接作用引起的裂缝 ， 如 受拉、 受弯等构件的垂直裂缝； 一种是由间接作用引起 的裂缝 ， 如基础的不均匀沉降、 构件混凝土收缩或温度 变化引起的裂缝 。此外 ， 裂缝 的产 生还与材料、 设计 、 施工和维护等因素有关。 1 1 干缩裂缝 研究表明 ， 水泥加水后产生水化作用形成水泥凝 胶体 ， 这种晶体化合物较原材料体积减小 ， 因而引起混 凝土体积的收缩。每 1 0 0 g 水泥水化后 的化学减缩值 为 7 9 m L ， 如混凝土水泥用量为 3 5 0 k g m ， 则形成 孔缝体积约 2 53 0 L m。 ， 这是混凝土抗拉 强度低 和 极限拉伸变形 的根本原因。研究表明 ， 每 1 0 0 g水泥 浆体可蒸发水约 6 mL ， 如混凝土水泥用量为 3 5 0 k g m ， 当混凝土在干燥条件下， 则蒸发水量达 2 1 L m 。 毛细孔缝 中水溢 出产生毛细压力 ， 使混凝 土产生 “ 毛 细收缩” ， 由此引起水 泥砂浆 的干缩值为 0 1 0 2 ； 混凝 土的干缩值为 0 0 4 0 0 6 。而混凝土 的极限拉伸值只有 0 O 1 0 0 2 ， 故易引起干缩裂 缝 。 1 2 温 度裂缝 由于混凝土浇筑后 ， 聚积在 内部 的水泥水化热不 易散发， 造成混凝土的内部温度升高 ， 而混凝土表面散 热较快， 这样形成较大的内外温差 ， 使混凝土内部产生 压应力 ， 表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存 在较大的温度 梯度 ， 就会 引起较大 的表 面拉应力， 此 时， 混凝土的龄期很短， 抗拉 强度很低 ， 如果温差产生 的表面拉应力超过此时的混凝士极限抗拉强度 ， 就会 在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝 一般 产生很 早 ， 多呈不规则状态 ， 深度较浅， 属表 面性质。表面裂 缝易产生应力集中， 能促使裂缝进一步开展 。 1 3 塑性收缩裂缝 此类裂缝产生 的主要原 因是混凝土浇筑后， 在塑 性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表 面出现 ， 形状不规则、 长短宽 窄不一、 呈龟裂状。产生 的原因主要是混凝土浇注后一小时左右表面没有被覆 盖 ， 特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水 分蒸发过快 ， 或者是基础、 模板吸水过快 ， 以及混凝 土 本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩 ， 此 时混凝土强度趋近于零 ， 不 能抵抗这种变形应力而导 致开裂 。混凝土 中蒸发和吸收水分 的速度越快 ， 塑性 收缩裂缝越容易产生， 而商品混凝土为了满足可泵性、 流动性， 出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土 大很多 ， 早期强度低 ， 所以其水分特别容 易散失 ， 表面 容易形成裂缝 。 1 4 施工工艺质量引起的裂缝 在钢筋混凝 土结构浇注 、 构件制作 、 起模 、 拼装及 吊装过程 中， 若施工工艺不合理， 可能产生各种形式的 浅谈钢筋混凝土表面裂缝的成因及控制 陈洁 l l 9 裂缝 ， 特别是细长薄壁结构更容易 出现裂缝 。裂缝出 现的部位和走 向、 裂缝宽度因产生原因而异 ， 比较典型 且常见的如下： 混凝土保护层过厚， 导致构件的有效 高度减小， 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。混凝 土震捣不密实、 不均匀 ， 出现蜂 窝、 麻 面、 空洞 ， 导致钢 筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。混凝土浇注 过快 ， 混凝土 流动性较低 ， 在硬化前 因混凝 土振捣不 足 ， 硬化后沉实过大 ， 容易在浇注数小时后发生裂缝 ， 即塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、 运输时间过长， 水分 蒸发过多， 引起混凝土塌落度过低 ， 使得在混凝土表面 出现不规则的收缩裂缝。混凝土分层或分段浇注 时 ， 接头部位处理不好 ， 易在新 、 旧混凝土之间产生裂 缝。施工时模板刚度不足， 在浇注混凝土时 ， 因侧向 压力的作用使得模板变形 ， 产生与模板变形一致 的裂 缝 。施工时拆模过早 ， 混凝土强度不足 ， 使得构件在 自重或施工荷载作用下产生裂缝。 1 5 原材料质量引起的裂缝 混凝土主要 由水泥、 砂、 骨料 、 拌和水及外加剂组 成 。混凝土所采用材料 的质量不合格 ， 可能导致结构 出现裂缝 。砂石含泥量超过规定 ， 不仅降低混凝土 的强度和抗渗性 ， 还会使 混凝土 干燥时产生不规则的 网状裂缝。砂石的级配差 ， 或砂颗粒过细 ， 用这种材料 拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料 中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇 ， 水、 硅反应会生 成膨胀 的胶质 ， 吸水后造成局部膨胀和拉应力 ， 则构件 产生爆裂状裂缝 ， 在潮湿 的地方较为多见。拌和用 水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较 高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌 制混凝土， 或采用含碱 的外加剂， 可能对碱骨料反应有 影响。 2 对于混凝土表面裂缝的控制 从上面的论述中我们不难发现 ， 混凝土 的表面裂 缝是由多方面原因造成的， 针对成因 ， 应从 以下几方面 控制裂缝 。 2 1 对混凝土原材料的控制 对于水泥的选用 ， 要从水泥具备 的特性出发， 不同 的工程对水泥的要求不 同， 例如 ， 大体积混凝土应选用 与其它材料结合后发热量低的水泥， 防止内外温差引 起混凝土表面拉力增加 ， 导致混凝土表面产生裂缝 ； 混 凝土骨料材料 的选择 ， 注意粗骨料 与细骨料选用过程 中应该注意的事项。当使用活性骨料时， 通过使用低 碱水泥， 就可以避免这种膨胀和开裂； 另外混凝土的各 种原材料的配合比要合理 ， 除了注意水泥等原材料用 量上的合理搭配外 ， 还要适 当加入一些参合料 ( 如粉 煤灰 ) 或者是外加剂 ( 如保水剂) ， 减少混凝土表 面裂 缝现象 的发生。 2 2 施工中的注意事项 对于混凝土裂缝温度因素的控制 ， 要采取一定的 措施 ， 尽可能降低混凝土 的出机温度。可 以在搅拌过 程中加人部分冷骨粉或冰块 ， 也可以对搅拌机做遮 阳 处理 ， 减少混凝土冷量损失 。在混凝土浇筑完毕后 ， 要 在混凝土初凝前做二次抹压 处理 ， 避免 因塑性收缩 引 起混凝土表面裂缝产生 。在施工时间上要做到合理控 制 ， 尽可能地避开高温 、 大风天气 ， 防止混凝 土表 面因 水分蒸发而产生裂缝 。 2 3 管理方面的措施 发现裂缝应查找原因， 采取相应措施加 以处理 ， 不 留隐患 。重点应做好事前控制 ， 把可能产生裂缝的因 素在事前加 以处理 ； 在施工期间， 注重各工序的施工质 量控制 ， 严格按照规范 、 规定 、 标准及各分项的工艺、 工 序进行施工 ， 严把施工质量关 。合理选择原材料 ， 特别 是水泥的品种 ( 涉及水化热 ) ， 根据不 同的季节 ， 选用 不同的水泥 ， 混凝土做好后要及时养护 ， 最好将其表面 覆盖 ， 以免水分过快蒸发 。外加剂的使用 ， 严格控制氯 盐的含量 ， 不能使钢筋产生 大的锈蚀 。钢筋的保护层 设置应该正确 ， 混凝土的搅拌与振捣 ， 严格执行规范的 规定 ， 以防产生不必要的裂缝。按规定 的时间 ， 不能过 早地在新浇注的混凝土上施加荷载 ， 特别是在混凝土 终凝以前要严格控制。 3 结语 随着混凝土材料被 广泛使用 ， 其性能也越来越为 人们所熟悉和掌握 ， 混凝土构件 的裂缝问题也一直为 工程技术人员所担忧 。混凝土的裂缝不但会引发钢筋 锈蚀 ， 降低混凝土结构 的耐久性 ； 而且还会降低建筑物 的抗渗性。因此 ， 做好 裂缝 的防范和处理 已成为工程 管理部门关注的重要问题。只要在设计、 施工和选材 方面做好各项控制， 混凝 土将会更 广泛地应用于各类 建筑 工程 中。 参考文献 1 钢筋混凝土结构设计规范 M 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 9 2 张小伟 混凝土结构裂缝防治技术 M 北京： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 6 ( 编校： 王字霞) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 8 0 4 作者简介： 陈洁( 1 9 7 0一) ， 女， 高校中级讲师， 现从事教学 工作。