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钢筋混凝土裂缝的成因分析及对策

 摘要:在现代工程建设中,为了提高了建筑结构的抗震性能和使用年限,越来越多地采用钢筋混凝土进行施工。在钢筋混凝土结构的建设和使用过程中,出现裂缝是一种极其普遍的现象,但是裂缝可能会对建筑物或构筑物的使用功能和安全性能产生影响。本文针对钢筋混凝土施工的特点,从钢筋混凝土施工裂缝危害的程度,分析裂缝成因的机理条件,探讨施工过程预防和控制钢筋混凝土裂缝的措施。

关键词:钢筋混凝土; 裂缝成因; 对策;

  混凝土裂缝是钢筋混凝土施工中常见的问题,没有规律,纵横交错,分布不均。按裂缝深度的不同,主要有表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种。钢筋混凝土裂缝产生的原因很复杂,采取应对的预防及处置措施也是不同的。在实际施工过程中,需要按照规定的步骤操作,控制好设计、施工工艺、养护等关键环节,合理地选择原材料,采取预防和正确的控制措施,才能更好地控制钢筋混凝土裂缝的产生,从而保证工程质量的提高。现根据多年来现场施工的实践经验和教训,本文对钢筋混凝土施工中裂缝的成因和处理措施做一下探讨。

  1 钢筋混凝土裂缝的类型

  各种钢筋混凝土的裂缝类型中,最常见的主要有以下 2 种情形:(1)塑性收缩裂缝:日凝结硬化前的混凝土依然在塑性状态时,水分从混凝土表面易蒸发,因失水较快使表面发生收缩,而内部水化热过高,浇筑数小时仍处于塑性状态,混凝土暴露的表面收缩形成裂缝。裂缝深度一般不大,大多为不规则短裂缝、网状或爆裂状裂缝,呈互不连贯状态。这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。(2)干燥收缩:通常在混凝土养护完以后出现。混凝土硬化后,混凝土表面缺乏水分,由于气候影响蒸发引起干缩,混凝土内部硬化程度不够,产生较大的拉应力,干缩变形因受到内部约束,就会使得混凝土表面被拉裂。一般产生在硁表面很浅的位置,裂缝呈平行线状或网状,分布多沿构件的方向,严重时可贯穿整个构件截面。

  2 裂缝的成因及机理

  正确认识和积极的探讨钢筋混凝土裂缝的成因,从而采取相应的预防措施,是控制和减少钢筋混凝土裂缝产生最有效的途径之一。
2. 1 水泥温度变化的影响
钢筋混凝土施工过程中,水泥水化过程要释放出一定的热量,如混凝土结构较厚,因其自身又具有一定的保温性能,使得水化过程中产生的大量热量得不到及时散发,在混凝土内部热量不断累积。而混凝土表面水分易蒸发,温度冷却快,导致混凝土结构内部与表面的温度差增大。内热外冷导致混凝土表面冷缩,内部热胀产生的应力,相互约束。
受到外界约束的作用,根据混凝土自身的特性,高温时弹性变量小,产生的变形较小,混凝土内产生的应力也较小。当混凝土内由于水化热得不到散发而膨胀使表面变形,变形会遭到内部应力的约束,但内部应力超出极限值时,变形较大,结构内随之产生较大应力,应力超过混凝土抗拉强度时,产生温度裂缝。在后期的降温过程中,因受到基础混凝土或老混凝土的约束,也会在混凝土内部出现拉应力。外部气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉能力时,就会出现裂缝。
2. 2 钢筋混凝土材料及配合比的影响
混凝土材料配合比若设计不当将直接影响砼的抗拉强度,造成混凝土开裂。粗细骨料的粒径越细小、针片含量越多,混凝土的用灰量、用水量越多,收缩量就会越大;混凝土外加剂、矿物掺合料的选择或者掺加量不当,也会增加混凝土的收缩;水泥品种的原因,矿渣水泥、火山灰水泥干缩性较大,普通水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰干缩性较小;水泥等级及混凝土强度等级的原因,水泥等级越高、细度越小、早期强度越高对混凝土开裂的影响越大;混凝土的设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
2. 3 外部气温的影响
钢筋混凝土施工时外部气温的影响很大,外部气温出现乍冷乍热,内外层混凝土温差会急剧增大,温差大对钢筋混凝土施工是极为不利的,将直接影响混凝土的质量。因为温差引起温度应力的变化,温差大,随之温度应力也会变大。比如在高温条件下,混凝土表面的水分蒸发加快,混凝土内部热量难以消散,内部温度升高,加上不易散热,混凝土内部热量不断的累积,持续时间长,内部的体积膨胀,强度不能承受表面的急剧收缩,产生的体积内涨外缩,从而导致裂纹产生。因此,浇筑完成后,应及时养护,尽量消除或减小混凝土内外温差引起的温度应力,才能尽可能地避免钢筋混凝土出现裂缝。

  3 控制钢筋混凝土裂缝对策

  控制和预防钢筋混凝土裂缝是有一定难度的,要尽量避免或者控制在合理范围内,就一定要从设计、施工工艺、养护等各个阶段采取有效措施。了解混凝土内外温度变化的规律,尤其是对温度应力的控制,合理选用混凝土的各种原材料,严格控制水泥的用量。在施工过程中,应适量掺加合适的矿物掺合料和外加剂,优化混凝土配合比。认真研究混凝土裂缝形成的原因,区别对待各种不同类型的裂缝,分别采取合理的处理方法。施工中预防措施要做到位,按规范规定施工,实时进行温度监测,加强养护,以保证工程的质量。
3. 1 混凝土的配合比
为了防止钢筋混凝土裂缝的产生,应优化混凝土的配合比,具体的措施如下:要严格控制集料级配和含泥量,掺加适量的矿物掺合料,选择恰当的水灰比,并且在满足强度要求的原则下尽可能的减少混凝土中水泥用量;可加入早强剂、缓凝剂、速凝剂、引气剂、减水剂等外加剂,改善混凝土的性能;夏天高温天气拌合混凝土时可用冰水将碎石冷却以降低温度;浇筑厚大体积混凝土时,应选用水化热较低的水泥;配制高强度混凝土,应选用硅酸盐水泥。
3. 2 施工工艺
利用施工工艺措施控制温度应力,在混凝土浇筑时要控制好浇筑层厚度和浇筑的速度以便于散热。在浇注时,可采用分层分段施工的方法,降低单位浇筑体积,扩大散热面积,利用浇筑面来散热。可在混凝土拌合物拌合用水中加入部分碎冰,以降低混凝土的温度。控制好入模温度和坍落度。还可采用人工导热,预埋冷却水管用循环水降低混凝土温度。
浇筑混凝土前应对钢筋上的油渍、泥浆等污物和氧化铁皮进行清除,以免影响粘结力。钢筋的位置、规格和保护层厚度要符合设计的要求。模板及支架结构应简单,制造与装拆方便,并且应具有足够的承载力、刚度和稳定性。模板安装的位置要准确、牢固,在施工中应避免变形。混凝土运输、浇筑的全部时间应在混凝土的初凝时间内完成。混凝土振捣操作应合理,过分地振捣对砼的均匀性有害,但振捣不足又不能保证砼应有的密实度,要恰到好处,以使得混凝土表面现出浮浆、不再出现气泡并不再沉落为准。
3. 3 混凝土养护
混凝土的早期养护,其主要目的在于保持适宜的温度和湿度条件,以便达到更好效果:首先要使混凝土免受不利温度、湿度变形的影响,防止有害的收缩;其次要使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和性能。
混凝土的保温要达到的要求如下:控制混凝土内外温差幅度,以防止混凝土表面裂缝的产生。要防止混凝土温度超低,使混凝土在施工期的最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。防止旧混凝土与新混凝土之间温差过大,以减少新旧混凝土间的约束。
另外,养护是为了使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。常用的养护方法有保湿覆盖或喷洒养护剂等方式,在雨天或养护水充足的条件下,可采取洒水湿养护方式,对一般的混凝土结构,要减少表面收缩,防止龟裂是可行的。要在达到规定时间或强度后方可拆模,当气温骤降时应进行表面保温,以免混凝土内外产生过大温差;施工中长时间暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在冬季或寒冷天气时应采取保温措施,拆模后要立即覆盖或及时回填,消减外界气候的影响。

  4 结束语

  减少钢筋混凝土裂缝的产生,就需要严格的把好工程的质量关,充分考虑材料组成、施工工艺、养护与温控等各种因素的影响,采取措施控制温度应力问题,按照规定的施工工艺步骤操作,控制好施工过程的各个环节,是能够有效防止裂缝的产生,以提高钢筋混凝土工程质量。
在具体施工中应多观察、多比较,当出现问题后要多分析、多总结,并积极采取各种预防处理措施,是可以尽量减少或避免钢筋混凝土裂缝的产生。

  参考文献:
[1]刘涛。 建筑施工中钢筋混凝土裂缝的成因机理及对策[J]. 中华民居,2013. 4. 05. 112 -113.
[2]陈强。 水工结构钢筋混凝土裂缝成因及控制处理[J]. 科技与企业,2014. 02. 05,220 -221.

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