混凝土裂縫的原因分析 修補及防治措施

2023-02-11 09:45:03 字數 3717 閱讀 9213

一、裂縫的原因分析

由於混凝土的組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同,混凝土裂縫產生的原因很多,水工建築物產生裂縫主要有以下幾種:

1、混凝土在硬化的過程中,由於乾縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。

2、大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發,導致混凝土內外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

3、在厚度較大的構件中,由於混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗後數小時會發生這種由於混凝土塑性塌落引起的裂縫。

4、當有約束時,混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮,因為受到約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由於混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫。由於太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

5、混凝土加水拌和後,水泥中的鹼性物質與活性骨料中活性氧化矽等起反應,析出的膠狀鹼矽膠從周圍介質中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產生裂縫。

6、在炎熱的大風天氣,混凝土表面水分蒸發較過快,造成混凝土內部水化熱過高,在混凝土澆築數小時後仍處於塑性狀態,易產生塑性收縮裂縫。

7、構件超載產生的裂縫,例如:構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現垂直於構件縱軸的裂縫,構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,並向上、下延伸。

8、當結構的基礎出現不均勻沉陷,就有可能會產生裂縫,隨著沉陷的進一步發展,裂縫會進一步擴大。

9、當鋼筋混凝土處於不利環境中,例如:侵蝕性水,由於混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環境中的氯離子等和溶於水中的氧會使混凝土中的鋼筋生鏽,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵鏽體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。而在施工過程中,我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上公升,在表面引起拉應力。後期在降溫過程中,由於受到基礎或老混凝上的約束,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,即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時乾時溼,表面乾縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫。

混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104, 長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.

2~2.0)×104.由於原材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆築過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易於出現裂縫的薄弱部位。

在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。

但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規律對於進行合理的結構設計和施工極為重要。

二、裂縫的修補措施

國內外修補裂縫的方法很多,歸納起來主要有以下三大類:

(一)開槽法修補裂縫

該法適合於修補較寬裂縫大於0.5mm,材料的配合比為:採用環氧樹脂:

聚硫橡膠:水泥:砂=10:

3:12.5:

28.首先用人工將曬乾篩後的砂、水泥按比例配好攪拌均勻後,將環氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然後摻入已拌好的砂、水泥當中,再用人工繼續攪拌。

最後用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度(約0.4斤丙酮就可以了)。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗淨吹乾後的混凝土鑿槽內進行嵌入。

從砂漿開始拌和到嵌入混凝土縫內,一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。嵌入後的砂漿養護即砂漿嵌入縫槽內處理好後兩小時以內及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環氧樹脂砂漿進行覆蓋,待完全初凝後,開始用水養護。

(二)低壓注漿法修補裂縫

低壓注漿法適用於裂縫寬度為0.2mm~0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下:裂縫清理試漏配製注漿液壓力注漿二次注漿清理表面。

當裂縫數量較多時,先要在裂縫位置上貼醫用白膠布,再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回塗刷封縫,使裂縫封閉,大約10分鐘後,揭去膠布條,露出小縫,貼上注漿嘴用鍵包嚴。固化後周邊可能有裂口,必須反覆用漿補上,以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行,若氣溫高的話,半天就可注漿。

操作時先用補縫器吸取注漿液,插入注漿嘴,用手推動補縫器活塞,使漿液通過注漿嘴壓入裂縫,當相鄰的嘴中流出漿液時,就可拔出補縫器,堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿,水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿,在注漿後約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。

(三)表面覆蓋法修補裂縫

這是一種在微細裂縫(一般寬度小於0.2mm)的表面上塗膜,以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分塗覆裂縫部分及全部塗覆兩種方法,這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部,對延伸裂縫難以追蹤其變化。

表面覆蓋法所用材料視修補目的及建築物所處環境不同而異,通常採用彈性塗膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(貼上)等。施工時,首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛,清除表面附著物,用水沖洗乾淨後充分乾燥,然後用樹脂充填混凝土表面的氣孔,再用修補材料塗覆表面。

三、裂縫的防治措施

由於水化熱產生的公升溫較高、降溫幅度大、速率快,使混凝土產生較大的溫度和收縮應力是導致混凝土產生裂縫的主要原因。因此,為防治水化熱引起的裂縫,施工前應計算公升溫峰值、內外溫差及降溫速率,制定相應的技術措施,防止和控制溫度裂縫,確保工程質量。

(一) 降低混凝土入模溫度

(1)降低原材料進入攪拌機的溫度如夏季在水箱內加冰塊,降低水溫;粗骨料遮陽防曬,並灑冷水降溫;細骨料遮陽防曬;散裝水泥提前儲備,避免新出廠水泥溫度過高。採取以上措施最大限度降低混凝土出機溫度。

(2)夏季,混凝土運輸車加保溫套或對罐體噴淋冷水降溫。混凝土幫浦送管道遮陽防曬。

(3)混凝土澆築作業面遮陽,減少混凝土冷量損失。

(二)降低混凝土水化熱

(1)選擇中低熱品種水泥,優先選用礦渣矽酸鹽水泥。

(2)利用混凝土後期強度用,r60或r90替代r28作為設計強度。

(3)摻人一定比例的粉煤灰。

(4)摻人高效減水劑。

(5)摻加緩凝劑。

(三)摻uea膨脹劑

摻人uea膨脹劑,在最初14天潮濕養護中,使混凝土體積微膨脹,補償混凝土早期失水收縮產生的收縮裂縫。

(四)採用二次抹壓技術

混凝土大模振搗,表層刮平抹壓1~2小時後,即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓,消除混凝土乾縮、沉縮和塑性收縮產生的表面裂縫,增加混凝土內部的密實度。但是,二次抹壓時間必須掌握恰當,過早抹壓沒有效果;過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態,失去塑性,消除不了混凝土表面已出現的裂縫。

(五)混凝土自然養護

1、保濕養護混凝土表面經過二次抹壓後,立即覆蓋塑料薄膜,防止表面水份蒸發,保持混凝上處於潮濕狀態下養護。特別是對於摻入uea膨脹劑的混凝土,在最初14天內,必須潮濕養護,方能促使膨脹劑充分發揮膨脹作用。

2、保濕養護根據混凝土絕熱溫公升計算,確定中心最高溫度,按溫控技術措施,確定養護材料及覆蓋厚度和養護時間。

保溫養護的目的:①減少混凝土表面熱擴散,減少內外溫度;②延緩散熱時間,控制降溫速率,有利於混凝土強度增長和應力鬆馳,避免產生貫穿裂縫。養護一般不少於15天。

3、在常溫季節,混凝土終凝後也可採取蓄水養護的辦法,替代前兩種保濕保溫養護辦法。根據混凝土內外溫差資料,及時調整蓄水高度,也能收到預期效果。

結束語:雖然目前學術界對於混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對於具體的預防和改善措施意見還是比較統一,同時在實踐中的應用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現問題後多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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