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全现浇结构裂缝产生原因及防治

发布日期：2020-10-19 09:21:13 浏览次数：497

随着现浇结构体系的日益成熟，其在西北地区的应用越来越广泛。由于西北地区气候干燥，整个现浇结构的裂缝问题越来越突出，裂缝问题也越来越受到人们的关注。本文就现浇结构混凝土的裂缝问题作一些简单的探讨。
1、混凝土收缩裂缝：为保证混凝土施工中混凝土的和易性，混凝土中加入的水一般为水泥水化所需水量的4～5倍。这部分游离水蒸发后，混凝土中会留下许多孔隙，混凝土会产生体积收缩，这就是所谓的自由水蒸发收缩。此外，水泥水化也会引起混凝土的体积收缩，称为混凝土自收缩。混凝土微裂缝的存在是其特点之一。
根据试验，混凝土的最终收缩率约为0.002%～0.0045%。混凝土收缩的大小与水泥品种、混凝土拌和量、骨料粒径、振捣密实度和养护等因素有关。例如，湿养护混凝土的收缩值比干燥条件下的收缩值小6%～8%。施工中常见的混凝土收缩裂缝有三种：塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干缩裂缝。
1）塑性收缩裂缝：这种裂缝在干热或大风天气中容易出现，且裂缝一般中间宽，两端薄，长度不一致。产生裂缝的原因是混凝土处于塑性状态，由于天气炎热、阳光直射、大风等原因，混凝土表面水分蒸发过快。此时混凝土已无强度或强度很低，混凝土表面出现不连续裂缝。控制这种裂缝的主要措施是：
（1）严格控制混凝土配合比、回水率和砂率，并添加高效减水剂，以提高混凝土的坍落度和和易性；（2）对基层和模板进行均匀、彻底的浇水。
（3）混凝土浇筑后应及时覆盖，终凝后应尽快养护；
（4）遇风季节应设置党风设施。
2）沉降收缩裂缝：产生这种裂缝的主要原因是混凝土浇筑后，骨料颗粒沉降，水泥浆上浮，钢筋或预埋件堵塞导致混凝土离析。此外，混凝土本身的不均匀沉降也会引起裂缝。控制和防止此类裂缝的方法如下：
（1）稠度适当的低流动性混凝土；
（2）加强混凝土振捣，避免漏振；
（3）对于大截面差结构和混凝土剪力墙孔洞，现浇管的深部应静置1-2待混凝土沉降后，再与截面或孔洞上部一起浇筑；
（4）初凝前两道振捣路径和两道抹灰压浆混凝土表面。
3）干缩和收缩裂缝：通常在混凝土养护一段时间后出现。它是一种浅表裂纹，主要分布在较短的方向上。产生裂缝的主要原因是混凝土养护不好，表面水分受风吹日晒流失过快，混凝土内部湿度变化不大，表面收缩变形受内部混凝土约束，拉应力较大后产生裂缝。此类裂缝的防治措施主要有：
（1）严格控制混凝土配合比，提高混凝土抗裂性；
（2）加强混凝土结构的早期养护和覆盖，适当延长养护时间；
（3）采取密封、节水措施；
（4）在适当位置设置收缩缝；
（5）混凝土结构出现微裂缝时，应立即洒水养护。
2、温度裂缝：主要是由于混凝土内外温差过大造成的。当混凝土结构厚度超过2.0m时，在硬化期会释放出大量的水化热。但结构厚度的存在，使其无法尽快释放水化热。内部温度急剧上升，一般在混凝土浇筑72小时后达到最高温度。此时混凝土表面散热快，内外温差是引起混凝土温度应力的主要因素。当温差超过25度时，形成的温度应力大于该阶段混凝土的拉应力，从而形成裂缝，称为内部约束裂缝。另一方面，当混凝土在后期均匀冷却时，由于其自身的收缩特性，混凝土将受到基础和旧混凝土垫层的约束，混凝土中的拉应力也会导致裂缝，这可以称为外部约束裂缝。体外约束裂缝一般发生在施工后2～3个月或更长时间内，且大多发生在结构中部。裂缝被灌入甚至穿透，可能会破坏结构的完整性。针对以上两种主要的温度裂缝，应采取以下预防措施：
1）内部约束裂缝：
（1）原材料控制：建议采用矿渣水泥或低标号水泥，尽量降低水泥的水化热；天气炎热时，应冷却混凝土骨料；采用粉煤灰技术替代部分水泥用量，提高混凝土后期强度，同时减少水化热的产生。
（2）混凝土浇筑控制：混凝土分层浇筑，振捣密实。分层浇筑厚度不宜大于50cm，以利于混凝土及时冷却。
（3）混凝土养护控制：应遵循以下原则：内外温差不应超过25度；冷却梯度不应大于2度/天，以延缓冷却速度。养护时加强保湿保温。
（4）混凝土配合比控制：配合比控制除原材料控制外，还应注意以下几个问题：合理规定混凝土的回水率；添加相应的外加剂；
（5）充分利用混凝土自身的应力松弛效应等特性，长期养护，规定合理的拆模时间。
2）外部约束控制：
（1）通过控制混凝土浇筑温度和温升，减小温差，改进施工操作工艺，改善结构约束，降低温度应力；
（2）改善骨料级配，增加块石；
（3）（4）大体积混凝土可采用循环冷水管冷却混凝土，使混凝土内外温差不超过25度；
（5）合理分缝分块，长结构设置后浇带；对于基岩或旧混凝土垫层，应在其表面铺设50~100mm的砂垫层，以消除对基岩的约束和固定；
（6）应提供适当的温度钢筋，以降低混凝土的温度应力；
（7）应加强混凝土的养护，并延长养护时间和模板拆除时间应适当延长，使混凝土表面能缓慢冷却。
3、混凝土沉降裂缝：这种裂缝的主要原因是结构构件位于未处理或软弱地基上。混凝土浇筑后，地基的水侵引起不均匀沉降。另外，由于模板刚度不足、支撑间距过大或底部松动、模板过早拆除等原因，也会造成沉降裂缝。这种裂缝主要表现为深穿透或穿透，其位置与沉降方向一致。较大的沉降裂缝往往具有一定的位错，裂缝宽度与沉降值成正比。
1）加强地基处理质量控制，保证地基承载力和均匀沉降满足上部结构的要求；（2）保证模板具有足够的强度和刚度；
3）防止混凝土浇筑过程中模板和地基受水冲刷
4、其他施工裂缝：常见的其他施工裂缝主要包括模板变形裂缝、施工荷载裂缝、柱顶不均匀沉降；裂缝、环境异常裂缝等，这些裂缝产生的主要原因如下：
1）模板变形裂缝：主要原因是模板支撑肋间距过大，模板有弯曲变形，造成局部凹陷，使混凝土在接缝处产生裂缝板柱或板梁，裂缝形式主要沿柱梁方向。防止这种裂缝的主要措施有：提高模板的抗弯刚度，合理布置支撑木，防止混凝土运输吊桶在下料过程中过于集中，导致局部荷载变化导致模板变形。
2）环境异常裂缝：产生裂缝的主要原因是温度、湿度、风等异常天气因素引起的裂缝。一般来说，这种裂缝的主要形式是裂缝，它发生在混凝土浇筑完成后4小时左右。当含水量较大、用矿渣水泥较多时，易出现裂缝。这种裂缝的主要防治措施主要有：混凝土表面的保温保湿、覆盖养护等，对已经出现的裂缝，清除银器裂缝，在接缝处抹修补砂浆，并进行封闭处理。（5）设计中考虑梁截面受力过大、梁截面受力过大等各种原因，导致梁体截面受力过大、梁体受力过大等原因刚度差。对此类裂缝的预防措施是：充分熟悉图纸，对导致裂缝的各种因素进行改进分析，尽快提出预防措施。对施工中不能解决的问题，应及时向设计单位提出，以便双方协商。
5、其他防裂措施：在全现浇结构体系中，由于影响因素复杂，裂缝形式多样，结构裂缝与非结构裂缝没有区别。本文简要介绍了混凝土裂缝的其它防治措施：
1）掺纤维控制裂缝的方法：在混凝土中掺入短纤维，搅拌均匀，按常规方法灌注混凝土。由于纤维的存在，可以减少混凝土早期收缩收缩，提高混凝土的抗拉强度，减少早期微裂缝的发展，降低混凝土的干缩，提高混凝土的密实度，保护结构钢筋，延缓混凝土的碳化速度。纤维应选用抗拉强度高、化学性能稳定、价格相对便宜的合成纤维或港口纤维。纤维长度为10～20mm，直径为100um，用量约为混凝土体积的0.1%。
2）外加剂及裂缝控制方法：外加剂控制裂缝的基本原理是使混凝土产生一定量的膨胀。在钢筋和相邻位置的约束下，在结构中建立了预压应力。这种压力可以大致抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而消除或降低由于其他原因引起的混凝土内应力，避免或减少裂缝的发生，使混凝土结构更加密实。当混凝土处于干燥状态或大体积混凝土后期处于冷却状态时，中间阶段的膨胀可以抵消后期的全部或部分收缩，使混凝土具有抗裂作用。一般来说，为控制混凝土裂缝而掺加的外加剂应具有补偿收缩、引入自应力和提高混凝土密度的性能。
所有现浇结构裂缝形式多样，成因复杂。本文仅对工作中遇到的一些裂缝问题进行了总结和分析，并提出了防治这些裂缝的措施。随着现浇结构在西北地区的广泛应用，将出现新的裂缝，需要进一步研究。

关键词： 裂缝原因结构

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