摘 要: 通過對混凝土裂縫產生的外因、內力的分析，對混凝土裂縫的控制和預防的措施進行分析闡述。
關鍵詞:混凝土 裂縫 外因 內力 控制
中圖分類號:TU755 文獻標識碼: A 文章編號:1673-0534(2007)03(b)-0100-02
水泥混凝土在現代公路工程建設中占有重要地位, 在路面工程、橋梁工程中得到了廣泛的應用。但在今天, 混凝土工程出現裂縫的現象較為普遍, 在道路、橋梁施工中幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施, 但裂縫仍極難避免。本文結合外因與內力兩方面對施工中混凝土裂縫的成因及防治做一初步的分析闡述。
1 產生裂縫的外因
外因是指除混凝土內部作用力之外的,容易被施工中的不合理行為所左右的因素。
1.1 材料因素
材料質量問題很容易引發混凝土的裂縫,合格的材料是保證混凝土質量的基礎。如果有下列因素：如水泥安定性差, 兩種或多種水泥混用, 砂、石料含泥量大, 骨料粒徑過小,外加劑質量不合格或加入量過大等,都容易引起混凝土的質量問題,裂縫是其主要表現之一。對于此種問題, 要求施工單位及監理單位嚴把質量關,選用合格的原材料,嚴格按施工配合比、施工程序進行施工。
1.2 地基變形因素
當地基發生不均勻下沉時,在混凝土內部必然產生極大的應力。當應力超過抗力時,將不可避免地出現裂縫, 裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。因此, 合格的路基、路面基層是混凝土路面施工的基礎, 對于水泥混凝土路面、結構的下承層施工,要充分考慮的路基的沉降及表面的平整度對面層混凝土的影響。
1.3 結構荷載因素
較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件, 在使用荷載作用下, 出現不同程度的裂縫。一般不易發現在早期出現的微裂, 施工規范對有些構件允許出現的裂縫的寬度有一定規定。但對所產生裂縫的寬度超過規范所規定的,以及在不應該出現裂縫的構件上出現裂縫,則應屬于存在質量問題的有害裂縫,須加以認真分析, 嚴格處理。
1.4 施工中的因素
由于施工原因造成裂縫出現的因素很多。如混凝土結構養護不良或養護時間不夠；水灰比過大；攪拌時間不夠、振搗不實；鋼筋表面污染、保護層過小或過大；任意留置施工縫且不按規定處理；后期施工擾動前期混凝土；構件內外溫差大, 未采取有效措施；在不宜施工的氣候條件下, 勉強施工；冬季施工未采取防凍措施等。這些大多屬于質量把關不嚴、施工者疏忽的原因, 要求施工單位加強自身的質量檢驗工作,監理嚴格按照施工規范等技術標準的要求進行質量控制。
2 產生裂縫的內力
內力是指混凝土內部之間產生的各種應力、拉力等, 可由外因所引起, 受溫度、濕度等條件的影響, 有著復雜的產生和變化過程。
2.1 徐變產生裂縫
此類裂縫特征與上文中提到的因荷載產生的裂縫相同, 常見于受彎構件的拉區。結構構件在內應力的作用下,除了有瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現象稱為徐變變形。受彎構件由于徐變變形的作用,其長期變形值可增加2～3倍,因變形量加大而使拉區混凝土承受拉應力,以至于造成裂縫的出現,預應力構件會因徐變產生較大的應力損失, 使混凝土結構的抗裂性能降低。
2.2 溫度應力裂縫
混凝土與其它物質一樣,也具有熱脹冷縮的物理性質,當外界環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,在構件受到約束不能自由變形時,構件內就會產生附加應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,就會出現裂縫。在混凝土硬化期間,反應中的水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝土的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力,當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,就容易產生裂縫。混凝土的抗拉強度僅是抗壓強度的1/10左右。由于材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,也會出現許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。
2.3 濕度變形裂縫
普通混凝土在空氣中硬結時,體積會發生收縮,由此而在構件內部產生拉應力,在早期混凝土強度較低時, 混凝土收縮值最大。在混凝土的內部,濕度變化很小或較慢,但在混凝土的表面, 濕度可能變化較大或發生劇烈變化。若構件早期養護不良、時干時濕, 表面干縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致產生裂縫。
3 防止裂縫的措施
為了防止裂縫,可以從控制內部因素和改善外部條件兩個方面相結合進行入手,對內力產生的主要因素溫度及各種人為的外因采取措施, 進行控制。
3.1 控制內部溫度的措施如下
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。
(2)高溫天氣拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；在混凝土中埋設水管, 通入冷水降溫。
(3)氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。
3.2 改善外部條件的措施
(1)控制基礎及下承層的平整度,避免有大的不均勻沉降。
(2)合理的安排施工工序。例如要規定合理的拆模時間,避免過早拆模,當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮延長拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度較空氣溫度為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險。
(3)注意混凝土的養護。混凝土常見的裂縫許多存在于表面。混凝土的養護,目的在于使混凝土強度形成的早期保持適宜的溫濕條件, 這樣一方面可以使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮；另一方面能夠使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂能力。新澆混凝土常由于蒸發等原因引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土容易直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵期, 施工中要注意混凝土的保溫保濕工作。
(4)正確使用外加劑,這也是是減少裂縫的有效措施之一。例如使用減水劑,水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水劑可以減少混凝土用水量及水泥用量而不影響混凝土強度。減水劑還可以改善水泥漿的稠度,提高水泥漿與骨料的粘結力,提高的混凝土抗裂性能,并能有效的提高的混凝土抗拉強度,防止混凝土收縮時受到約束產生的拉應力大于混凝土抗拉強度而產生裂縫。摻加減水劑后還可以適當調整混凝土緩凝時間,防止水泥迅速進行水化熱反應,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
4 結語
針對產生混凝土裂縫,從外因與內力進行了簡單的分析和闡述, 對外因、內力之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討,混凝土裂縫產生的原因很多,不能統一而論,在學術界也有很多不同的分析和計算理論,但對于在具體的施工中,努力減少人為外因、控制內部反應,也有較好的應用效果,因此在具體施工中我們要多觀察、多比較,出現問題后多進行總結、分析,多種預防處理措施相結合,相信隨著科學技術的發展、理論的完善,混凝土的裂縫是完全可以避免的。
參考文獻
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