简论混凝土的非荷载裂缝问题

时间:2022-09-26 07:40:16

简论混凝土的非荷载裂缝问题

中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:

如何解决人防工程的混凝土非荷载裂缝问题,对于保证人防工程建设质量具有重要意义。在发现的问题中,80%以上混凝土结构裂缝与非荷载变形有关,混凝土的非荷载变形并不必然导致混凝土结构裂缝的产生,裂缝的产生与非荷载变形分布的不均匀性以及变形受到的约束程度有关。混凝土非荷载变形受到的约束分为内约束和外约束。内约束指一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用。外约束指一个构件变形受到其它构件的阻碍,或一个结构变形受到另一个结构的阻碍。无论内约束或外约束,变形不协调或变形受到约束都将导致拉应力产生,在拉应力作用下,混凝土中会产生大量的“微观裂缝”,“微观裂缝”不断发展为“宏观裂缝”,即非荷载裂缝。下面以人防工程为例,介绍一下非荷载裂缝的种类和预防措施。

一、干缩裂缝及预防

干缩裂缝是混凝土干燥收缩变形导致的裂缝。干燥收缩

变形是混凝土凝结硬化后,由于含水孔隙失水导致的体积收缩,是混凝土内部和环境之间存在湿度梯度造成的。混凝土干燥收缩变形本质上是水泥石的收缩,骨料由于弹性模量大实际上是不收束的,且起着约束水泥石收束的作用。混凝土干燥收束变形的大小取决于水泥石的数量、水泥石中的孔隙含量、孔径分布和含水状态、混凝土材料组成、配合比以及构件的尺寸,且受湿度影响大,具有明显的时变性。

主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,降低水泥的用量。二是在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强早期养护,适当延长养护时间。冬季要延长保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护,五是设置伸缩缝。

二、塑性收缩裂缝及预防

塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温差、风速、相对湿度等。

主要预防措施:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高校减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。

三、塑性塌落裂缝及预防

塑性塌落裂缝,一般在混凝土浇筑时或浇筑成型后、初凝前,由于混凝土沉降收缩所致。当混凝土沉降收缩受到阻挡时,将在阻挡部位上部混凝土中产生拉应力,当拉应力大于混凝土的张拉应力时,混凝土表面即产生塑性坍塌裂缝。可分为3种类型。一是混凝土结构中的钢筋或固定模板的螺栓阻碍了混凝土的沉降,在浇注面上形成塑性坍塌裂缝。二是混凝土细柱和薄墙会因两边模板凹凸不平或构件尺寸变化限制了混凝土的均匀下沉。同时模板吸水太快造成部分混凝土很快失去流动性时,也会形成塑性坍塌裂缝。三是厚混凝土较薄混凝土的沉降量大,在连续浇筑变截面结构时,由于混凝土沉降速度的差异,塑性坍落裂缝在变截面部分也极易产生。

主要预防措施:一是及时对混凝土进行二次振捣,二是分批浇筑。

四、沉陷裂缝及预防

建筑物地基处理不满足规范要求或地基承载力不足时,因上部建筑物压力的作用将产生沉陷变形。若地基沉陷变形不均匀,将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂,这种裂缝称为沉陷裂缝。沉陷裂缝一般出现在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、软弱土等承载力不足且不均匀地基上的建筑物中。同时地基承载力均匀,但所受荷载差别过大,建筑物刚度差别悬殊时,也会因不均匀沉陷导致裂缝发生。

主要预防措施:一是对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是设置沉降缝。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。

五、温度裂缝及预防

一是大体积混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,较大的内外温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。二是在温差变化较大地区的混凝土施工中或者是混凝土受到寒潮的袭击,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

主要预防措施:一是设置温度裂缝。二是布置温度钢筋。三是选用适当的保温措施。四是尽量选用低热或中热水泥。五是减少水泥用量。六是降低水灰比。七是改善骨料级配,降低水化热。

六、冻融裂缝及预防

寒冷或严寒地区,处于潮湿环境下的混凝土结构,由于内部水分结冰将产生体积膨胀,在反复冻融循环作用下,混凝土将产生冻融裂缝。有时地基土体的冻胀也可能导致混凝土开裂。冻融裂缝的产生与混凝土的密度和长期受潮有关。一般冻融裂缝大部分出现在顶层混凝土挑槽、女儿墙、混凝土压顶等部分,少部分在低层勒角部分出现。卫生间、盥洗室靠近外墙的混凝土,有时也会出现裂缝。冻融裂缝的特点是裂缝附近混凝土酥松、表面沙浆剥落、钢筋,产生锈蚀。同时开裂情况伴随时间的推移将不断恶化。

主要预防措施:一是提供混凝土早期强度;二是实施保温措施;三是惨加引气剂、防冻剂、早强剂。

七、化学反应引起的裂缝及预防

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。

混凝土拌合后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。

主要预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料;二是选用低碱水泥或无碱的外加剂;三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

总之,非荷载裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土非荷载裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现,保证建筑物和构件安全。

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