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混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制與防治

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-08-13  來(lái)源:中國(guó)混凝土網(wǎng)  作者:廣西三建南寧分公司 鄭舒
核心提示:混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制與防治
  摘要:文章從荷載、溫度變化、收縮等7個(gè)方面詳細(xì)論述了砼裂縫的成因,并從設(shè)計(jì)、材料、現(xiàn)場(chǎng)施工等方面提出了裂縫控制措施,最后介紹了裂縫出現(xiàn)后的處理方法。

  關(guān)鍵詞:裂縫;收縮;荷載;施工;溫度變化 
 
  近年來(lái),我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用過(guò)程中,有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的報(bào)道屢見不鮮。隨著混凝土商品化,泵送技術(shù)防現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)大量推廣,結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題日趨嚴(yán)重,已成為影響建筑市場(chǎng)和房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重不利因素。

  一、混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因及控制的必要

  混凝土是一種非均質(zhì)的復(fù)雜多相混相材料,在其微觀結(jié)構(gòu)相組成之間主要的結(jié)合力是范德華力。因此其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度。當(dāng)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此,混凝土發(fā)生開裂的條件就是:在約束下變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)實(shí)時(shí)的抗拉強(qiáng)度,也就是說(shuō)必須同時(shí)考慮三個(gè)條件:變形的大小、約束的程度、實(shí)時(shí)抗拉強(qiáng)度。不受約束的自由變形不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力;抗拉強(qiáng)度足以抵抗所產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)則不會(huì)開裂。也就是說(shuō)不能籠統(tǒng)地認(rèn)為收縮必然開裂。所產(chǎn)生的應(yīng)力大小和實(shí)時(shí)的彈性模量有關(guān),和能夠松弛應(yīng)力的徐變有關(guān);是否引起開裂還和混凝土的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。

  凡是組成良好并經(jīng)適當(dāng)搗固和養(yǎng)護(hù)的混凝土,只要內(nèi)部孔隙和裂縫尚未形成相互連接而直達(dá)表面的通道,則基本上是水密性的;在使用中,結(jié)構(gòu)的荷載以及大氣環(huán)境的影響如冷熱交替、干濕循環(huán),可使這些內(nèi)部微裂縫發(fā)展并傳播,成為環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)浸入的通道。早期裂縫控制的意義在于,已有裂縫的擴(kuò)展比新生成裂縫容易。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因,比如:溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類,就其產(chǎn)生的原因,大致可劃分如下幾種:

  受力裂縫:底部正彎矩彎曲裂縫;上部負(fù)彎矩彎曲裂縫;橫向裂縫;板邊裂縫;剪切斜裂縫;正彎矩引起的彎剪斜裂縫;干縮裂縫。

  1.荷載引起的裂縫。

  混凝土結(jié)構(gòu)在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫,歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

  直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:

  (1)設(shè)計(jì)計(jì)算階段,結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算;計(jì)算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符;荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性;設(shè)計(jì)斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng);設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

  (2)施工階段,不加限制地堆放施工機(jī)具、材料;不了解預(yù)制構(gòu)件受力特點(diǎn),隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝;不按設(shè)計(jì)圖紙施工,擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序,改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

  (3)使用階段,超出設(shè)計(jì)載荷的重型機(jī)械搬運(yùn)安置過(guò)程中的接觸、撞擊;發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

  次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:

  (1)在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮,從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸,理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩,但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎,以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

  (2)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等,在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算,一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明,受力構(gòu)件挖孔后,力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,在孔洞附近密集,產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中,經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌O(shè)置錨頭,而在錨固斷面附近經(jīng)常可以看到裂縫。因此,若處理不當(dāng),在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

  實(shí)際工程中,次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨⑴选⒓羟行再|(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起,僅是按常規(guī)一般不計(jì)算,但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善,次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。在設(shè)計(jì)上,應(yīng)注意避免結(jié)構(gòu)突變(或斷面突變),當(dāng)不能回避時(shí),應(yīng)做局部處理,如轉(zhuǎn)角處做圓角,突變處做成漸變過(guò)渡,同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋,轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋,對(duì)于較大孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。

  荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出,如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫,往往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志,是結(jié)構(gòu)破壞的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式,產(chǎn)生的裂縫特征如下:

  (1)中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面,間距大體相等,且垂直于受力方向。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫。

  (2)中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

  (3)受彎。彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊沿開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫,并逐漸向中和軸方向發(fā)展。采用螺紋鋼筋時(shí),裂縫間可見較短的次裂縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)配筋較少時(shí),裂縫少而寬,結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性破壞。

  (4)大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件,類似于受彎構(gòu)件。

  (5)小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件,類似于中心受壓構(gòu)件。

  (6)受剪。當(dāng)箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞,沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫;當(dāng)箍筋適當(dāng)時(shí)發(fā)生剪壓破壞,沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫。

  (7)受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫,并向相鄰面以螺旋方向展開。

  (8)受沖切。沿柱頭板內(nèi)四側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂,形成沖切面。

  (9)局部受壓。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫

  2. 溫度變化引起的裂縫。

  混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中,由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力,有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會(huì)出現(xiàn)裂縫。因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò);梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;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,裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,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(xì),而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

  3. 收縮引起的裂縫。

  在實(shí)際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。

  混凝土塑性裂縫是指混凝土澆筑成型后還未硬化,仍處于可塑狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的裂縫,塑性裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)影響混凝土構(gòu)件的外觀質(zhì)量,更重要的是會(huì)造成混凝土防水性能下降、鋼筋容易銹蝕等不良后果,影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限,關(guān)于這一點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中給予充分的重視。縮水收縮(干縮): 混凝土結(jié)硬以后,隨著表層水分逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內(nèi)部損失慢,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí),便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構(gòu)件(超過(guò)3%),鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。自生收縮: 自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中,水泥與水發(fā)生水化反應(yīng),這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān),且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負(fù)的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。炭化收縮: 大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計(jì)算。

  4. 鋼筋銹蝕引起的裂縫。

  由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2~4倍,從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其它形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

  要防止鋼筋銹蝕,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度;施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比,加強(qiáng)振搗,保證混凝土的密實(shí)性,防止氧氣侵入,同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量,沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

  5.凍脹引起的裂縫。

  大氣氣溫低于零度時(shí),吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水(結(jié)冰溫度在-78度以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重,成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%~50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

  溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng);骨料中含泥土等雜質(zhì)過(guò)多;混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí);養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等,均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。冬季施工時(shí),采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑(但氯鹽不宜使用),可保證混凝土在低溫或負(fù)溫條件下硬化。 

  6.材料質(zhì)量引起的裂縫。

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫,特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異,比較典型常見的有:

  (1)水泥:水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過(guò)程中水化很慢,在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝土抗拉強(qiáng)度下降;水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足,水泥受潮或過(guò)期,使混凝土強(qiáng)度不足,從而導(dǎo)致混凝土開裂;當(dāng)水泥含堿量較高,同時(shí)又使用含有堿活性的骨料,可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。

  (2)砂、石骨料:砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量;砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大,影響混凝土的強(qiáng)度,使混凝土收縮加大。

  (3)拌和水及外加劑。拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。

  (4)混凝土保護(hù)層過(guò)厚,或亂踩已綁扎的上層鋼筋,使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

  (5)混凝土振搗不密實(shí)、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

  (6)混凝土澆筑過(guò)快,混凝土流動(dòng)性較低,在硬化前因混凝土沉實(shí)不足,硬化后沉實(shí)過(guò)大,容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫,既塑性收縮裂縫。

  (7)混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使水分蒸發(fā)過(guò)多,引起混凝土塌落度過(guò)低,使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

  (8)混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥,使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的 收縮裂縫。

  (9)用泵送混凝土施工時(shí),為保證混凝土的流動(dòng)性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加,使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

  (10)混凝土分層或分段澆筑時(shí),接頭部位處理不好,易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí),后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑,引起層面之間的水平裂縫;采用分段現(xiàn)澆時(shí),先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好,新舊混凝土之間粘結(jié)力小,或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位,導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。

  (11)混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

  (12)施工時(shí)模板剛度不足,在澆筑混凝土?xí)r,由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

  (13)施工時(shí)拆模過(guò)早,混凝土強(qiáng)度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

  (14)施工前對(duì)支架壓實(shí)不足或支架剛度不足,澆筑混凝土后支架不均勻下沉,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

  (15)裝配式結(jié)構(gòu),在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí),支承墊木不在一條垂直線上,或懸臂過(guò)長(zhǎng),或運(yùn)輸過(guò)程中劇烈顛撞;吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng),T梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件,側(cè)向無(wú)可靠的加固措施等,均可能產(chǎn)生裂縫。

  (16)安裝順序不正確,對(duì)產(chǎn)生的后果認(rèn)識(shí)不足,導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時(shí),鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若與主梁同時(shí)澆筑,拆架后墻式護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫;拆架后再澆筑護(hù)欄,則裂縫不易出現(xiàn)。

  (17)施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn),結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能(和易性、密實(shí)度)下降,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

  7.化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫。

  堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。主要的預(yù)防措施:一是選用堿活性小的砂石骨料;二是選用低堿水泥和低堿或無(wú)堿的外加劑;三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護(hù)層較薄,有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導(dǎo)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(xiàn)。通常的預(yù)防措施有:一是保證鋼筋保護(hù)層的厚度;二是混凝土級(jí)配要良好;三是混凝土澆注要振搗密實(shí);四是鋼筋表層涂刷防腐涂料。

  二、裂縫的控制措施

  (一)裂縫控制總則

  影響開裂的因素很復(fù)雜,往往不是單一因素造成的。控制裂縫也不只是施工人員和混凝土生產(chǎn)者的事,而是涉及包括設(shè)計(jì)、混凝土及其原材料生產(chǎn)、施工甚至監(jiān)理和業(yè)主(開發(fā)商、房主或政府主管)在內(nèi)各方面的責(zé)任。因此需要各方共同努力解決,但是混凝土的施工,包括混凝土原材料的控制、混凝土的制備和現(xiàn)場(chǎng)施工的各個(gè)環(huán)節(jié),則對(duì)于控制早期裂縫、減小后期開裂傾向、保證實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是至關(guān)重要的。不能把施工看成什么人都能干的事,相反,需要知識(shí)面很寬的、能運(yùn)用哲學(xué)思想的管理人員和技術(shù)人員共同籌劃、決策和把關(guān)。

  每項(xiàng)工程施工前,應(yīng)針對(duì)不同工程的特點(diǎn)、環(huán)境、施工季節(jié)、條件,由監(jiān)理(必要時(shí)可還有甲方代表參加)和技術(shù)人員按照設(shè)計(jì)要求,參考本指南和有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范,共同制定具體保證措施和實(shí)施計(jì)劃。混凝土的制備應(yīng)當(dāng)密切配合混凝土的施工,提供混凝土合適的流變性能和澆筑溫度,并且應(yīng)當(dāng)做好售后服務(wù),跟蹤混凝土施工中重要階段的質(zhì)量控制。國(guó)內(nèi)已有混凝土生產(chǎn)企業(yè)做到了“混凝土生產(chǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑及質(zhì)量控制的一體化”,這是很值得提倡的。但是要做到這一點(diǎn),在經(jīng)濟(jì)核算和責(zé)任方面必須有相應(yīng)政策性的調(diào)整。

  (二)裂縫的施工控制措施

  1.一般原則 

  施工單位應(yīng)有健全的質(zhì)量管理、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)體系,施工人員經(jīng)過(guò)崗位培訓(xùn)并取得相應(yīng)的資格。在設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審階段,認(rèn)真分析抗裂構(gòu)造設(shè)計(jì);在編制施工組織設(shè)計(jì)、技術(shù)方案和技術(shù)交底時(shí),有減少和控制混凝土裂縫的具體技術(shù)措施。重要工程的混凝土宜對(duì)水泥安定性、骨料的堿活性、混凝土原材料及混凝土的抗裂性能進(jìn)行檢測(cè)。宜對(duì)混凝土原材料進(jìn)行性能優(yōu)化選擇;對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行抗裂性能優(yōu)化設(shè)計(jì),在滿足強(qiáng)度及泵送要求的情況下選擇抗裂性能最佳的混凝土。支撐現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的模板必須通過(guò)模板設(shè)計(jì)使其具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。上下層模板支架的立柱應(yīng)對(duì)準(zhǔn),并鋪設(shè)墊板。如支撐設(shè)于天然地基上,應(yīng)保證基礎(chǔ)均勻受力并防止下沉。拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度、模板拆除的順序及拆模后的反頂加固措施,均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范防施工技術(shù)方案的要求。應(yīng)嚴(yán)格控制施工荷載。若施工時(shí)的荷載效應(yīng)比正常使用的荷載效應(yīng)更為不利時(shí),應(yīng)對(duì)該構(gòu)件的承載能力、剛度和可能出現(xiàn)的裂縫寬度進(jìn)行核算,必要時(shí)應(yīng)在該構(gòu)件下方設(shè)置臨時(shí)支撐。當(dāng)上一層樓板下在澆筑混凝土?xí)r,其下層的模板或支撐不得拆除。混凝土結(jié)構(gòu)的種類鋼筋保護(hù)層必須有可靠的控制措施。混凝土板、墻中的預(yù)留孔、洞周邊應(yīng)配有足夠的加強(qiáng)鋼筋并保證足夠的錨固長(zhǎng)度。嚴(yán)格控制現(xiàn)混凝土板上人、上料時(shí)間。必須根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)和支撐情況確定樓板堆載及施工荷載,且應(yīng)均勻堆放或沿周邊堆放。需要隱蔽的混凝土結(jié)構(gòu),驗(yàn)收和附項(xiàng)內(nèi)容完成后應(yīng)及時(shí)隱蔽。路途停工時(shí)混凝土構(gòu)件應(yīng)采取防風(fēng)、防曬、防凍、防雨等措施。

  2.建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

  建筑工程的基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取加強(qiáng)整體性的方案,對(duì)于建在軟弱地基上的建筑,宜采用整體性能好的基礎(chǔ)型式或采取加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性的措施。在抗震設(shè)防區(qū),建筑工程的場(chǎng)地選擇,液化土和軟土地基地處理,應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001的有關(guān)規(guī)定。建筑基礎(chǔ)的選型與設(shè)計(jì),應(yīng)盡量采取措施減少上部結(jié)構(gòu)所引起沉降量防可能的不均勻沉降。當(dāng)新建工程附近存在已有建筑時(shí),新建建筑工程的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮新建工程的沉降對(duì)已有建筑的影響。應(yīng)根據(jù)已有建筑的類型和新建工程對(duì)其基礎(chǔ)沉降的影響程度,采取留置足夠的距離距離或采取有效措施(如新建工程采用沉降量小的基礎(chǔ)形式以及在基坑邊增設(shè)護(hù)坡樁等)。建筑工程的伸縮縫設(shè)置應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002的規(guī)定。建筑工程樓(屋)蓋的設(shè)計(jì),應(yīng)考慮溫度變化、混凝土收縮對(duì)這些結(jié)構(gòu)變形、開裂減輕裂縫的加強(qiáng)措施。建筑工程(屋)蓋的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行熱工性能計(jì)算并選擇適合本地區(qū)特點(diǎn)的保溫隔熱措施。應(yīng)對(duì)頂屋兩個(gè)邊單元的構(gòu)件采取增強(qiáng)溫度應(yīng)力的構(gòu)造措施。

  3.建筑材料的要求

  建筑工程所采用的建筑材料應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和設(shè)計(jì)文件的要求。對(duì)于混凝土工程的水平構(gòu)件(梁、板)和較大面積的墻體等構(gòu)件,所用的建筑材料在滿足材料強(qiáng)度要求前提下,應(yīng)盡量選擇收縮小、抗裂性能好的材料。混凝土材料中的摻加劑,應(yīng)選擇與水泥等材料適應(yīng)性好收縮量小的品種,可通過(guò)不同品種的試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)選。

  4.建筑工程施工的要求

  建筑工程施工必須滿足《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2001及其相應(yīng)專業(yè)規(guī)范的要求。建筑工程的施工單位應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的類型、建筑結(jié)構(gòu)所采用材料的特性和施工環(huán)境的實(shí)際情況,確定施工方案中有關(guān)裂縫控制的措施。建筑基礎(chǔ)的施工技術(shù)方案,應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地土基土的層狀特點(diǎn)、地下水位及建筑工程周圍的環(huán)境狀況,制定防止土基基礎(chǔ)下沉和防止周圍已有建筑物開裂的具體措施。建筑工程施工技術(shù)方案應(yīng)有根據(jù)建筑工程所在地點(diǎn)的施工季節(jié),制訂防止和減輕裂縫的季節(jié)性措施。

  5.裂縫檢測(cè)與處理的要求

  對(duì)出現(xiàn)裂縫的建筑工程應(yīng)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)和量測(cè)。當(dāng)裂縫較嚴(yán)重時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)分析。對(duì)于正在發(fā)展中的裂縫,應(yīng)進(jìn)行跟蹤量測(cè)。應(yīng)通過(guò)觀察、檢測(cè)及分析查明裂縫形成的原因并采取針對(duì)性的措施。對(duì)于已查明原因且已經(jīng)穩(wěn)定的裂縫,應(yīng)采取閉合裂縫的有效措施處理。對(duì)標(biāo)志承載力不足的受力裂縫應(yīng)及時(shí)采用加固措施。

  6.建筑裝修和改造的要求

  建筑工程在使用過(guò)程中,應(yīng)控制使用荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的取值。在建筑增層和增加荷載的裝修、改造,應(yīng)對(duì)已有建筑的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,必要時(shí)應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量和性能進(jìn)行檢測(cè)鑒定。還應(yīng)堅(jiān)持先設(shè)計(jì)后施工的原則。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮地基基礎(chǔ)或某些構(gòu)件因荷載增加對(duì)變形或開裂的影響,征訂相應(yīng)的措施。

  (三)控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的施工措施

  1.一般要求 

  施工單位應(yīng)有健全的質(zhì)量管理、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)體系,施工人員經(jīng)過(guò)崗位培訓(xùn)并取得相應(yīng)的資格。在設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審階段,認(rèn)真分析抗裂構(gòu)造設(shè)計(jì),在編制施工組織設(shè)計(jì)、技術(shù)方案和技術(shù)交底時(shí),有減少和控制混凝土裂縫的具體措施。

  重要工程的混凝土宜對(duì)水泥安定性、骨料的堿活性、混凝土原材料及混凝土的抗裂性能進(jìn)行檢測(cè)。宜對(duì)混凝土原材料進(jìn)行抗裂性能的優(yōu)化選擇;對(duì)混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行抗裂性能優(yōu)化設(shè)計(jì),在滿足強(qiáng)度及泵送要求的情況下,選擇抗裂性能量佳的混凝土。

  支撐現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的模板必須通過(guò)模板設(shè)計(jì)使其具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。上下層模板支架的立柱應(yīng)對(duì)準(zhǔn),并鋪設(shè)墊板。如支撐設(shè)于天然地基上,應(yīng)保證基礎(chǔ)均勻受力并防止下沉。
拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度、模板拆除的順序及拆模后的支頂加固措施,均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及施工技術(shù)方案的要求。

  應(yīng)嚴(yán)格控制施工荷載,若施工時(shí)的荷載效應(yīng)比正常使用的荷載效應(yīng)更為不利時(shí),應(yīng)對(duì)該構(gòu)件的承載能力、剛度和可能出現(xiàn)的裂縫寬度進(jìn)行核算,必要時(shí)應(yīng)在該構(gòu)件下方設(shè)置臨時(shí)支撐。當(dāng)上一層樓板正在澆筑混凝土?xí)r,其下層的模板或支撐不得拆除。混凝土結(jié)構(gòu)的各類鋼筋保護(hù)層發(fā)布有可靠的控制措施。混凝土板、墻中預(yù)埋管線料置于兩層鋼筋之間,否則應(yīng)在其外側(cè)加置防裂鋼筋網(wǎng)片。混凝土混凝土板、墻中的預(yù)留孔、洞周邊應(yīng)配有足夠的加強(qiáng)鋼筋并保證足夠的錨固長(zhǎng)度。
嚴(yán)格控制現(xiàn)澆混凝土樓板上人、上料時(shí)間。必須根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)和路途停工時(shí)混凝土構(gòu)件應(yīng)采取防風(fēng)、防曬、防雨等措施。

  2.混凝土施工時(shí)的注意事項(xiàng)

  商品混凝土應(yīng)有嚴(yán)格記錄每車混凝土的攪拌時(shí)間、出站時(shí)刻、進(jìn)場(chǎng)院時(shí)刻、開始澆筑時(shí)刻、澆筑完成時(shí)刻,并分批匯總。拌制混凝土應(yīng)嚴(yán)格按照施工配合比(根據(jù)原材料的含水率等對(duì)設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行調(diào)整)進(jìn)行各種原材料的計(jì)量,嚴(yán)禁在攪拌機(jī)以外二次攪拌。混凝土的坍落度不宜大于160mm。
  混凝土施工時(shí),注意振搗的時(shí)間和位置,防止過(guò)振、欠振和潺振。應(yīng)避免振搗棒振磁鋼筋。對(duì)已初凝的混凝土不應(yīng)再次進(jìn)行振搗。避免破壞已形成的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,而應(yīng)待其充分凝固以后按施工縫的接槎進(jìn)行處理。對(duì)于斷面相差圈套的構(gòu)件或結(jié)構(gòu),應(yīng)先澆較深的部分;根據(jù)氣候條件靜停
0.5~1.5h,再與較薄的部分一起澆筑。

  樓板混凝土澆筑完畢后,在初凝前宜用平板振搗二次振搗,終凝前應(yīng)將表面進(jìn)行二次搓毛和抹壓,避免出現(xiàn)早期失水裂縫。澆筑完畢后的混凝土樓板,可在初凝前在表面摻入經(jīng)清洗后的小顆粒碎石,并與底層混凝土攪拌后二次振搗,以免板面裂縫。但應(yīng)對(duì)二次攪拌后的混凝土取樣,測(cè)定其混凝土強(qiáng)度,并滿足設(shè)計(jì)要求。

  裝配整體工結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)的連接外,應(yīng)以強(qiáng)度不小于C30 的細(xì)石混凝土灌筑。預(yù)制板間的拼縫不得采用水泥砂漿灌縫,而應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不小于C20的細(xì)石混凝土灌筑。連接處的混凝土宜采用取減少收縮的有效措施(如采用膨脹混凝土)。

  后澆帶(縫)兩側(cè)的梁板支撐的模板應(yīng)給予加強(qiáng),且在后澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后方可拆除。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中容易產(chǎn)生裂縫的部位可采用摻入纖維的方法控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。
施工縫不宜用鋼絲網(wǎng)堵?lián)趸炷粒捎眯∧景迤唇印1阌诓鹦丁⑶謇怼J┕たp處理時(shí),已澆筑的混凝土的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于1.2N/mm2。應(yīng)清除硬化混凝土表面上的浮漿、松動(dòng)石子心臟軟弱混凝土,并加以充分濕潤(rùn)和沖洗干凈。施工縫處不得有積水。平面體形較大的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)訪華團(tuán)后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶,分割單元長(zhǎng)度一般不大于30m。膨脹加強(qiáng)帶隨相鄰結(jié)構(gòu)同時(shí)澆注,寬度2米左右,澆注有微膨脹功效的同強(qiáng)度等級(jí)混凝土。結(jié)構(gòu)后澆帶必須按設(shè)計(jì)位置留置,設(shè)計(jì)沒(méi)有明確要不時(shí)應(yīng)留置成寬度800~1000mm的企口型 。兩側(cè)混凝土結(jié)合面全部按施工縫處理,達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后選用提高強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土澆注并充分保養(yǎng)。

  3.養(yǎng)護(hù)與成品保護(hù)時(shí)注意事項(xiàng)

  混凝土初凝后應(yīng)及時(shí)灑水保濕養(yǎng)護(hù),重要部位養(yǎng)護(hù)宜采用保水較好的草袋、麻袋或編制物濕潤(rùn)接觸覆蓋。對(duì)于表面積較大的板類構(gòu)件或大體積混凝土,可采用蓄水養(yǎng)護(hù)。混凝土表面不便澆水或采用覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí),宜涂刷養(yǎng)護(hù)劑。冬季施工應(yīng)根據(jù)天氣情況,避免干雨天施工。必要時(shí)應(yīng)加蓋覆蓋,防止剛澆筑完的混凝土被雨水澆淋。混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2Mpa前,不得在其中踩踏或安裝模板及支架。拆模或進(jìn)行其它作業(yè)時(shí),嚴(yán)禁撞擊混凝土構(gòu)件。混凝土樓面、地面裝修需要打也鉆眼時(shí),必須要有設(shè)計(jì)認(rèn)可的施工方案。

  4.大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)注意事項(xiàng)

  大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)控制混凝土內(nèi)部的絕熱溫升、抗裂配筋設(shè)計(jì)和混凝土體量等。控制混凝土內(nèi)部最高溫度與表面溫度差不大于25℃;混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差不天于15℃。采用設(shè)置后澆帶(縫)的方法控制單塊結(jié)構(gòu)長(zhǎng)厚比不大于40、長(zhǎng)寬比不大于4,且單塊長(zhǎng)度不宜超過(guò)30m。大體積混凝土可利用60d、90d、120d等后期強(qiáng)度作為混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)定值,以減少混凝土水泥用量,減少水化熱和收縮。

  根據(jù)混凝土的絕熱溫升值、環(huán)境溫度,制定必要的控制砂、石料、拌和用水溫度和運(yùn)輸過(guò)程的技術(shù)措施,以調(diào)整混凝土入模溫度。大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥,在滿足混凝土配比強(qiáng)度及澆筑工藝的條件下,宜選擇粒徑較大的骨料、中粗砂,通過(guò)試驗(yàn)確定摻和料及外加劑型號(hào)和數(shù)量以減少水、水泥用量。大體積混凝土應(yīng)嚴(yán)格控制坍落度;優(yōu)先選擇分層連續(xù)澆筑;及時(shí)清除表面泌水。大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)于混凝土的上表面、中部、下表面,對(duì)溫度測(cè)度數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理分析。它內(nèi)外溫差、降溫速度不符合計(jì)算要不時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取溫控措施。控溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)內(nèi)外部溫度情況確定。應(yīng)保持混凝土表面的濕潤(rùn)。控溫覆蓋的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行,不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施。

  5.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)注意事項(xiàng)

  預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工工藝要求的情況下,減少水泥的用量和坍落度。水灰比應(yīng)控制在0.5以下,并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,增強(qiáng)混凝土的抗裂能力。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí),應(yīng)堿少預(yù)應(yīng)力束在梁端的偏心程度,還宜增大承壓端面面積,以降低預(yù)壓應(yīng)力。構(gòu)件端部應(yīng)配置必要的抵抗橫向應(yīng)力的鋼筋網(wǎng)片,增強(qiáng)抗裂能力。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定在達(dá)到相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度時(shí)施加預(yù)應(yīng)力或進(jìn)行預(yù)應(yīng)力放張。對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,宜采用緩慢放張的施工工藝。

  (四)裂縫處理

  在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫進(jìn)行處理之前,應(yīng)先進(jìn)行觀察、檢測(cè)、分析,確定裂縫的性質(zhì)及裂縫產(chǎn)生的原因,然后再采用針對(duì)性的措施進(jìn)行處理。在未明了裂縫產(chǎn)生的原因之前,應(yīng)避免盲目對(duì)裂縫進(jìn)行處理。對(duì)于在使用荷載下出現(xiàn)的受力裂縫,當(dāng)其標(biāo)志結(jié)構(gòu)的承載能力存在問(wèn)題時(shí),應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。對(duì)與在非設(shè)計(jì)荷載下出現(xiàn)的非正常受力裂縫,如引起裂縫的非正常工況不再重現(xiàn),可只對(duì)已有的殘余裂縫進(jìn)行封閉處理。對(duì)于由于溫度變化引起的裂縫,應(yīng)在完成相應(yīng)的保溫、隔熱處理以后,再進(jìn)行裂縫的封閉處理。對(duì)由于耐久性問(wèn)題引起的間接裂縫,應(yīng)在采取相應(yīng)的保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施以后,再對(duì)裂縫進(jìn)行處理。對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行處理或與此有關(guān)的結(jié)構(gòu)維修加固時(shí),應(yīng)制訂相應(yīng)的技術(shù)方案,并遵照方案進(jìn)行修復(fù)或加固施工。混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫在結(jié)構(gòu)進(jìn)行了維修加固防裂縫封閉以后,應(yīng)按相應(yīng)的技術(shù)方案進(jìn)行驗(yàn)收,并在一定時(shí)期后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

  (五)裂縫處理的方法

  建筑物從建成到使用,牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。由上述可知,設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力,均可能使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此,嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理,是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中,進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題,也是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。混凝土裂縫的處理主要有以下方法:

  1.表面修補(bǔ)法包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法

  表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫,深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。適用于對(duì)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫的處理,也適用于大面積細(xì)裂縫防滲、防漏的處理。

  (1)表面涂抹水泥砂漿:將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,或沿裂縫鑿成深15~20mm,寬150~200mm的凹槽,掃凈并灑水濕潤(rùn),先刷水泥凈漿一層,然后用1:2的水泥砂漿分2~3層涂抹,總厚度控制在10~20mm左右,并用鐵抹抹平壓光。有防水要求時(shí)應(yīng)用2mm厚水泥凈漿及5mm厚1:2的水泥砂漿交替抹壓4~5層,剛性防水層涂抹3~4小時(shí)后進(jìn)行覆蓋,灑水養(yǎng)護(hù)。在水泥砂漿中摻入占水泥重量1%~3%的氯化鐵防水劑,可起到促凝和提高防水性能的效果。為了使砂漿與混凝土表面結(jié)合良好,抹光后的砂漿面應(yīng)覆蓋塑料薄膜,并用支撐模板頂緊加壓。

  (2)表面涂抹環(huán)氧膠泥:涂抹環(huán)氧膠泥前,先將裂縫附近80~100mm寬度范圍內(nèi)的灰塵、浮渣用壓縮空氣吹凈,或用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除干凈并洗凈,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮濕,應(yīng)用噴燈烘烤干燥、預(yù)熱,以保證環(huán)氧膠泥與混凝土粘結(jié)良好。若基層難以干燥,則用環(huán)氧煤焦油膠泥涂抹。涂抹時(shí),用毛刷或刮板均勻蘸取膠泥,并涂刮在裂縫表面。

  (3)采用環(huán)氧粘貼玻璃布:玻璃布使用前應(yīng)在堿水中煮沸30~60分鐘,然后用清水漂凈并晾干,以除去油脂,保證粘結(jié)。一般貼1~2層玻璃布。第二層玻璃布的周邊應(yīng)比下面一層寬10~12mm,以便壓邊。

  (4)表面涂刷油漆、瀝青:涂刷前混凝土表面應(yīng)干燥。

  (5)表面鑿槽嵌補(bǔ):沿混凝土裂縫鑿一條深槽,槽內(nèi)嵌水泥砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等,表面作砂漿保護(hù)層。槽內(nèi)混凝土面應(yīng)修理平整并清洗干凈,不平處用水泥砂漿填補(bǔ),保持槽內(nèi)干燥,否則應(yīng)先導(dǎo)滲、烘干,待槽內(nèi)干燥后再行嵌補(bǔ)。環(huán)氧煤焦油膠泥可在潮濕情況下填補(bǔ),但不能有淌水現(xiàn)象。嵌補(bǔ)前先用素水泥漿或稀膠泥在基層刷一層,然后用抹子或刮刀將砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氯乙烯膠泥嵌入槽內(nèi)壓實(shí),最后用1:2水泥砂漿抹平壓光。在側(cè)面或頂面嵌填時(shí),應(yīng)使用封槽托板逐段嵌托并壓緊,待凝固后再將托板去掉。

  2.內(nèi)部修補(bǔ)法

  內(nèi)部修補(bǔ)法是用壓漿泵將膠結(jié)料壓入裂縫中,由于其凝結(jié)、硬化而起到補(bǔ)縫作用,以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。這種方法適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響,或有防水、防滲要求的裂縫修補(bǔ)。常用的灌漿材料有水泥和化學(xué)材料,可按裂縫的性質(zhì)、寬度、施工條件等具體情況選用。一般對(duì)寬度大于0.5mm的裂縫,可采用水泥灌漿,對(duì)寬度小于0.5mm的裂縫,或較大的溫度收縮裂縫,宜采用化學(xué)灌漿。

  (1)水泥灌漿:一般用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ),主要施工程序是鉆孔、沖洗、止?jié){、堵漏、埋管、試水、灌漿。鉆孔采用風(fēng)鉆或打眼機(jī)進(jìn)行,孔距l(xiāng)~1.5m,除淺孔采用騎縫孔外,—般鉆孔軸線與裂縫呈30~45度斜角,孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上,當(dāng)有兩排或兩排以上的孔時(shí),宜交錯(cuò)或呈梅花形布置,但應(yīng)注意防止沿裂縫鉆孔。沖洗在每條裂縫鉆孔完畢后進(jìn)行,其順序按豎向排列自上而下逐孔沖洗。止?jié){及堵漏待縫面沖洗干凈后,在裂縫表面用1:2的水泥砂漿或用環(huán)氧膠泥涂抹。

  (2)化學(xué)灌漿:化學(xué)灌漿能控制凝結(jié)時(shí)間,有較高粘結(jié)強(qiáng)度和一定的彈性,恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性效果較好,適用于各種情況下的裂縫修補(bǔ)及堵漏、防滲處理。灌漿材料應(yīng)根據(jù)裂縫性質(zhì)、裂縫寬度和干燥情況選用。常用的灌漿材料有環(huán)氧樹脂漿液、甲凝、丙凝等。環(huán)氧樹脂漿液具有粘結(jié)強(qiáng)度高、施工操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用最廣。灌漿操作主要工序是表面處理、灌漿、封孔,一般采取騎縫直接用灌漿嘴施灌,不用另外鉆孔。配制環(huán)氧漿液時(shí),應(yīng)根據(jù)氣溫控制材料溫度和漿液的初凝時(shí)間(1小時(shí)左右)。灌漿時(shí),操作人員要戴上防毒口罩,以防中毒。

  3.結(jié)構(gòu)加固法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固,應(yīng)在結(jié)構(gòu)評(píng)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行,加固的目的有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加固、穩(wěn)定性加固、剛度加固、抗裂性能加固四種。這四種加固之間既有聯(lián)系又有區(qū)別,最常遇到的是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加固(即結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng))。結(jié)構(gòu)加固可分為不改變結(jié)構(gòu)受力圖形和改變結(jié)構(gòu)受力圖形的兩種方法,亦可分為非預(yù)應(yīng)力加固和預(yù)應(yīng)力加固兩類。對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件存在的強(qiáng)度、剛度、裂縫、穩(wěn)定、沉降、使用等方面的問(wèn)題,要區(qū)分局部性還是全局性的,關(guān)鍵部位還是次要部位的,在分析了問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因后,分別根據(jù)處理的原則和界限,視工程具體情況和條件,有針對(duì)性地采取適當(dāng)加固方法。 

  4.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等 

  三、結(jié)語(yǔ)

  綜上所述,對(duì)于混凝土裂縫的控制是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當(dāng)今我們對(duì)混凝土耐久性研究的不斷深入,材料科學(xué)的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高,相信混凝土裂縫問(wèn)題將會(huì)逐漸得以圓滿地解決。

  1.裂縫控制是限制環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的第一道防線,控制裂縫尤其是早期裂縫,對(duì)保證混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的耐久性,有重要意義。

  2.裂縫控制需要建設(shè)主管∕開發(fā)商、設(shè)計(jì)人員、材料供應(yīng)商和施工承包商共同的努力,但是施工過(guò)程的各環(huán)節(jié)對(duì)混凝土成型質(zhì)量和裂縫控制尤為重要

  3.除從觀念上、計(jì)劃上改變追求高早強(qiáng)外,盡量控制減小2天內(nèi)強(qiáng)度增長(zhǎng)速率,對(duì)竣工時(shí)間長(zhǎng)的大型工程(如高層建筑的底層結(jié)構(gòu)), 盡量延遲強(qiáng)度驗(yàn)收期限。

  4.配制混凝土?xí)r應(yīng)選用開裂敏感性小的水泥(低C3A、C3S,低堿、低比表面積)、抗裂性好的礦物摻和料;盡量選用熱膨脹系數(shù)小的粗骨料。提倡使用引氣劑。

  5.選用配合比時(shí)盡量減小水泥用量和膠凝材料總量(用水量)。除非必需(如自密實(shí)混凝土),不追求拌和物的大坍落度。

  6.施工中應(yīng)重視采取正確的施工澆筑順序,嚴(yán)格禁止違反操作規(guī)程的澆筑和振搗方式,重要工程應(yīng)有在線測(cè)定混凝土溫度和應(yīng)力的措施,根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。夏季要注意降低混凝土入模溫度,并盡量提前在混凝土處于塑性的階段開始采取降溫措施,避免橫跨斷面的溫差,;在混凝土降溫階段,無(wú)論夏季、冬季,都要注意采取合理保溫制度,避免混凝土內(nèi)部降溫太快。避免拆模時(shí)產(chǎn)生熱沖擊。要盡早開始濕養(yǎng)護(hù),并避免間斷澆水,不得在混凝土內(nèi)部溫度達(dá)高峰時(shí)開始澆水。濕養(yǎng)護(hù)周期要足夠。

  7.提倡混凝土供應(yīng)商和施工承包商聯(lián)合實(shí)行混凝土的生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)(包括溫濕度控制)等一體化的施工。這不僅有利于裂縫的控制,也有利于施工質(zhì)量的控制,應(yīng)當(dāng)是建筑工業(yè)集約化生產(chǎn)的方向,建設(shè)主管或開發(fā)商應(yīng)當(dāng)支持這一措施,并在經(jīng)濟(jì)政策上作相應(yīng)的調(diào)整。
  
  參考文獻(xiàn):

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  [9]地下工程防水技術(shù)規(guī)范GB50108-2001[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2001.
 
 
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