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混凝土裂缝防范措施

2018-6-22 5:35:56      点击:
   混凝土是由水泥、掺合料、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定比例拌和而成的非匀质脆性材料,是水利施工中必不可少的建筑材料。混凝土凝结硬化过程中产生的裂缝不仅给工程质量留下隐患,还影响了美观。施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。 1混凝土裂缝的种类 混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝;按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。 温度裂缝 :大体积混凝土浇筑后,由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。当水化热温升至高峰后,由于环境温度较低,因此混凝土温度开始下降。降温过程中混凝土发生收缩,在约束条件下,当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时,混凝土容易发生裂缝,这种裂缝通常称为温度裂缝。还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的,例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨,都会使混凝土内部与表层产生很大温差,混凝土表层温度下降,而内部温度基本不降,这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用,同样会导致温度裂缝。 
   干缩裂缝: 置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形,称为干缩。干缩仅是混凝土收缩的一种,干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1000倍。正因为干缩扩散速度小,混凝土表面已干缩,而其内部不缩,这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用,使混凝土表面产生干缩应力,当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为干缩裂缝。 
   钢筋锈蚀裂缝 :混凝土中钢筋发生锈蚀后,其锈蚀产生的体积膨胀比原来增长2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,称为钢筋锈蚀裂缝。钢筋锈蚀裂缝一般都为沿钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。 碱骨料反应裂缝 :碱骨料反应主要有碱―硅酸反应和碱―碳酸盐反应,它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性SiO2以及变形石英等发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质,当反应物增加到一定数量,且有充足水时,就会在混凝土中产生较大的膨胀作用,导致混凝土产生裂缝,称为碱骨料反应裂缝。此裂缝不同于最常见的混凝土干缩裂缝和荷载引起的超载裂缝,这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关,当限制力很小时,常出现地图状裂缝,并在缝中伴有白色浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。 超载裂缝 :当建筑物遭受超载作用时,其结构构件产生的裂缝称为超载裂缝。 此外,常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉陷裂缝、地基冻胀裂缝等。 2混凝土裂缝防范措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。在施工时,可充分利用混凝土后期强度,或是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,因此,应严格控制混凝土的用水量,即在混凝土配合比设计中,应尽可能降低单方混凝土用水量。 
   掺加掺合料大量试验研究和工程实践表明,混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应,起到润滑作用,可改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性,从而改善了可泵性。混凝土在1~28天龄期内,添加粉煤灰的百分数大致就是温度和水化热降低的百分数,即掺加20%粉煤灰的水泥混凝土,其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80%,可见添加粉煤灰对降低混凝土的水化热和温升的效果是非常显着的。 
   选用合理的粗细骨料。粗骨料:根据结构最小断面尺寸,选择合理的最大粒径,尽可能选用较大的粒径。实验表明:粗骨料5~40mm粒径可比5~25mm粒径的碎石或卵石混凝土可减少用水量6~8kg/rn3,降低水泥用量15kg/m3,因而可减少泌水、收缩和水化热;细骨料:以级配良好的中砂为宜,采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂,可减少用水量20~25kg/m3,可降低水泥用量28~35kg/m3,因而降低了水泥水化热、混凝土温升和收缩。所以选用合理砂率是必要的。如果砂率过大,就会影响混凝土的工作性和强度,而且能增大混凝土的收缩和裂缝。 
   在混凝土中添加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂,可以改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。同时,掺加外加剂,可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,可改善水泥浆的稠度,可提高水泥浆与骨料的粘结力,并可有效地提高的混凝土抗拉强度,提高其耐久性。但在选用外加剂时,须注意的是,必须选用干燥收缩小的减水剂。 
   改善搅拌工艺,采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水份聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%,并进一步减少水化热和裂缝。另外,混凝土搅拌时间要适当,搅拌时间过短、过长,都会造成拌和物均匀性变坏。 
   严格控制和改善浇筑工艺合理安排施工工艺,分层、分块浇筑,以利于散热。混凝土浇筑前,应根据结构物结构尺寸、浇注面积等合理进行混凝土浇筑的工作面划分,保证分层分块满足设计及规范要求;大体积混凝土分层分块不宜过厚过大,以避免产生温度裂缝;振捣时间以10~15s/次为宜。对已浇筑的混凝土,在混凝土浇筑1~1.5h后,在终凝前进行二次振捣,表面压实,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。为了控制混凝土的总温升,减少大体积工程构件的内外温差,控制混凝土的出机温度和浇筑温度也是一个重要措施。根据(DLT5144-2001)《水工混凝土施工规范》中的规定:高温季节施工时,混凝土最高浇筑温度应≤28℃。或在砂石堆场搭设简易遮阳棚并采用地垅供料,必要时可向料堆喷水,在搅拌混凝土时加冰块拌和,对降低混凝土入仓温度十分重要。混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不充分。 
   规定合理的拆模时间,及时进行表面保温在泵送混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于外界气温时应适当考虑推迟拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。同时,在拆模时,为避免表面温度骤降而引起温度梯度,可在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等,从而防止混凝土表面产生过大的拉应力,防止裂缝的产生。 
   注重浇筑完毕后养护,主要是保温和保湿,以减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,减少混凝土的干燥收缩,防止表面裂缝。必要时可以埋管在混凝土内通水冷却降温,效果十分明显。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。 
   3混凝土裂缝常见修补方法 裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外,也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下,还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。混凝土裂缝的修补方法很多,归纳起来主要有三大类。 充填法:此法适合于修补较宽的裂缝(裂缝宽度大于0.5 mm)。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽,槽顶宽约10 cm,在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀,则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分,将钢筋除锈。然后进行防锈处理,再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝,沿裂缝走向开一个U形槽,槽底垫一层与混凝土不粘的材料,再填充弹性嵌缝材料,使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形,裂缝发生张拉变形时,不会把嵌缝材料拉开。 灌浆法:灌浆法分为压力灌浆法与真空吸入灌浆法2种。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝,而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空,将浆材吸入缝内,该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。 表面覆盖法:这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0。2 mm)的表面上涂膜,以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法,分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。 
   水工混凝土产生裂缝的潜在危险较大,应引起足够重视。为此,在施工时,应选用适宜的水泥品种、减小水泥用量、选用合理的粗细骨料、掺加掺合剂、改善搅拌工艺、严格控制和改善浇筑工艺、规定合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等,以提高混凝土的密实性和抗拉强度,防止裂缝的产生。