1. 收縮裂縫
收縮裂縫是由濕度變化引起的, 它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。 我們知道, 混凝土是以水泥為主要膠結(jié)材料, 以天然砂、石為骨料加水拌合, 經(jīng)過澆筑成型、凝結(jié)硬化形成的人工石材。
在施工中, 為保證其和易性, 往往加入比水泥水化作用所需的水分多 4～ 5倍的水。多出的這些水分以游離態(tài)形式存在, 并在硬化過程中逐步蒸發(fā), 從而在混凝土內(nèi)部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞, 造成混凝土體積收縮。此外, 混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據(jù)有關(guān)試驗測定, 混凝土最終收縮量約為 0. 04%～ 0. 06%。可見, 收縮是混凝土固有的物理特性, 一般來說, 水灰越大、水泥強度越高、骨料越少、環(huán)境溫度越高、表面失水越大, 則其收縮值越大, 也越易產(chǎn)生收縮裂縫。
1. 1 塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土塑性階段, 終凝之前。其形成原因是混凝土漿體中水分流向表面并迅速蒸發(fā), 隨著失水的增加 , 毛細負壓產(chǎn)生的收縮力使混凝土表面產(chǎn)生急劇的體積收縮。而此時混凝土尚未形成強度, 從而致使混凝土表面開裂。這種裂縫多出現(xiàn)在干熱與刮風(fēng)天氣中, 裂縫較淺, 中間寬、兩端細, 長短不一, 且互不連貫。
1. 2 沉降收縮裂縫
沉降收縮裂縫約在混凝土澆筑后半小時發(fā)生, 并在硬化時停止。其形成原因是漿體在澆搗后發(fā)生不均勻沉落,粗骨料下沉, 水泥凈漿上浮, 當沉降受抑制(如鋼筋或預(yù)埋件的阻擋)時使混凝土因剪切而開裂。此外在表面形成的浮漿層也會因泌水而開裂。這種裂縫多出現(xiàn)在混凝土表面, 且沿主筋或箍筋通長方向分布, 中間寬兩端窄, 是一種常見的早期裂縫, 尤其在泵送施工中更常見。
1. 3 干燥收縮裂縫
干燥收縮裂縫在混凝土養(yǎng)護完以后才出現(xiàn)。其形成原因主要是由于混凝土硬化后 , 水分蒸發(fā)引起混凝土表面干縮, 當干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束時, 產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力使混凝土表面被拉裂。干縮裂縫一般產(chǎn)生在表面很淺的位置, 多沿構(gòu)件短方向分布, 呈平行線狀或網(wǎng)狀, 嚴重時可貫穿整個構(gòu)件截面。
1. 4 自身收縮裂縫
自身收縮裂縫與外界濕度變化無關(guān), 而是由于水泥熟料在水化反應(yīng)的過程中, 反應(yīng)后生成物的平均密度變小而引起體系的體積收縮(稱為化學(xué)減縮)所致。 主要是由于自由水轉(zhuǎn)化為水化產(chǎn)物的一部分, 使它的比容降低 1/4(即0.25cm3/g)。因此,化學(xué)減縮量的大小取決于水泥水化產(chǎn)物中化學(xué)結(jié)合水量的多少。
1. 5 碳化收縮裂縫
碳化收縮裂縫是碳化作用所產(chǎn)生的游離態(tài)水蒸發(fā), 引起漿體的收縮所致。碳化作用是指大氣中的CO2 在有水的條件下與水化產(chǎn)物作用生成 CaCO3、鋁膠、硅膠以及游離態(tài)水, 這部分水蒸發(fā)引起混凝土體積收縮( 稱為碳化收縮), 其實質(zhì)是碳酸對水泥石的腐蝕作用。一般水泥水化產(chǎn)物的堿度與空氣中 CO2濃度越高且濕度適中(50%左右)時, 越易發(fā)生碳化作用。因此, 這種裂縫易出現(xiàn)在干濕交替的環(huán)境下, 而干燥或水飽和環(huán)境下不易出現(xiàn); 且由于裂縫處析出的碳化產(chǎn)物將形成凝膠, 阻止CO2進入, 故一般僅發(fā)生在表面。
防治措施
裂縫犯下的錯
對以上收縮裂縫的防治可采取以下措施 :
( 1) 摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量; 施工時, 下料不宜過快, 并振搗密實。
( 2) 對于早期收縮裂縫的防治, 除加強早期養(yǎng)護外, 宜在混凝土終凝前進行二次抹壓, 在材料上可摻加促凝劑, 且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥; 對于干縮裂縫的防治, 可以適當延長養(yǎng)護時間, 材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。
( 3) 盡可能降低水泥用量, 增大粗骨料的含量, 且宜選用石灰?guī)r作為粗骨料, 因為它對收縮的抗裂性優(yōu)于安山巖和砂巖; 應(yīng)嚴格控制骨料的含泥量, 砂率不宜過大, 骨料應(yīng)具有良好的級配。
( 4) 降低自身收縮裂縫的有效方法是盡量使用 C3A 含量低的水泥, 因為硅酸鹽水泥熟料中 C3A 的化學(xué)減縮量最大, 是 C2S的3倍, C4AF 的5倍。
( 5) 防止碳化收縮裂縫關(guān)鍵是降低生成物的堿度, 對新澆混凝土做好濕水養(yǎng)護, 而對使用當中的混凝土結(jié)構(gòu)要盡量保持干燥, 在CO2等腐蝕性氣體含量高的環(huán)境下要做好防腐措施。
( 6) 混凝土澆筑抹光后要及時用潮濕的草墊或塑料薄膜覆蓋, 風(fēng)季施工時應(yīng)設(shè)擋風(fēng)設(shè)施。
1. 2 溫度裂縫
形成原因
? 溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差或季節(jié)氣溫變化過大而形成的。
? 在混凝土澆筑過程中, 水泥水化反應(yīng)將放出大量的熱, 使混凝土內(nèi)部溫度升高并在一定齡期出現(xiàn)溫峰, 之后下降。
? 由于混凝土內(nèi)部散熱慢而表面散熱快, 必將在內(nèi)外形成溫差, 為協(xié)調(diào)溫度變形, 混凝土表面將產(chǎn)生拉應(yīng)力( 即溫度應(yīng)力) , 當超過混凝土抗拉強度后將使之開裂。
防治措施
4點
( 1) 在材料方面, 宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥, 盡量減少水泥用量, 可摻加緩凝高效減水劑; 對大體積混凝土, 可適當摻入塊石; 在拌和水中摻冰屑并對骨料進行噴水冷卻。
( 2) 在施工方面, 應(yīng)合理安排施工工序, 改進施工工藝,如澆筑大體積混凝土?xí)r, 在混凝土中布設(shè)水管循環(huán)導(dǎo)熱或分塊分層澆筑; 改善結(jié)構(gòu)約束條件, 如較長結(jié)構(gòu)要設(shè)溫度縫或后澆帶, 在基巖上澆筑時, 要鋪50～100mm砂層以消除其嵌固作用。
( 3) 在設(shè)計方面, 主要是做好溫度應(yīng)力計算, 根據(jù)可能產(chǎn)生的溫度應(yīng)力采取相應(yīng)的構(gòu)造措施, 如適當?shù)嘏渲脺囟蠕摻? 分擔混凝土溫度應(yīng)力。
( 4) 此外, 尚需加強混凝土養(yǎng)護, 做好表面保溫措施(如蓄水養(yǎng)護或覆蓋潮濕的草墊等), 適當延長拆模時間, 以使混凝土表面緩慢散熱; 對于大體積混凝土, 控制入模溫度,并進行測溫跟蹤, 控制混凝土內(nèi)外溫度差在 25℃以內(nèi)。
1. 3 沉陷裂縫
形成原因
? 沉陷裂縫是建筑物建成后各部分發(fā)生不均勻沉降而引起的, 多為貫穿性的, 其位置與沉陷方向一致。
? 回填土未經(jīng)夯實處理, 地層中含有軟弱下臥層, 建筑物在使用過程中地基被水( 雨水、生活用水等) 長期浸泡等原因都將引起建筑物的不均勻沉降, 從而開裂。
? 另外在新建工程的地基施工中, 若不做好必要的措施( 如設(shè)擋土墻、地下連續(xù)墻) 防止土坡失穩(wěn)或地下水倒灌,會削弱相鄰老建筑物的地基承載力, 從而導(dǎo)致建筑物沉陷開裂。
?在混凝土施工中 , 因模板剛度不足、支撐間距過大、過早拆模等因素, 也會出現(xiàn)沉陷裂縫。
防治措施
3點
( 1) 在基礎(chǔ)設(shè)計時確保持力層的承載力與地基的均勻受力, 在層高不同的部位以及新老建筑物連接處設(shè)置沉降縫。
( 2) 在施工中, 模板要有足夠的強度和剛度, 并支撐可靠; 另外, 注意施工順序, 如先高層后低層, 先主體后裙房。
( 3) 施工前要做好地質(zhì)勘測工作, 盡量選擇好的持力層, 竣工后要避兔地基受到雨水等浸泡。
1. 4 其他裂縫
施工裂縫
?施工裂縫是由于施工中操作不當或構(gòu)件本身的剛度不夠等因素引起的。
?防治的關(guān)鍵是嚴格按照施工規(guī)范進行, 如預(yù)應(yīng)力張拉須在構(gòu)件強度達到75%以上時進行, 模板與混凝土間涂刷隔離劑, 拆模或滑升時, 先均勻松動, 再緩慢拆離或提升。
腐蝕裂縫
? 腐蝕裂縫是由于結(jié)構(gòu)長期處于腐蝕性氣液的環(huán)境下引起的, 它包括混凝土自身的腐蝕以及鋼筋的銹蝕。
? 防治的關(guān)鍵是消除或降低混凝土中此類物質(zhì)的存在。
裂縫常用的修補方法
1、表面封閉法
針對寬度小于 0. 2mm 的微裂縫, 可將聚合物水泥膏、彈性密封膠或滲透性防水劑涂刷于裂縫表面, 以恢復(fù)其防水性和耐久性。該法施工簡單, 但僅適用于淺裂縫。
( 1) 工藝流程： 表面刷毛并沖洗※嵌補表面缺損( 可用環(huán)氧膠泥或乳膠水泥)※選材涂復(fù)。
( 2) 施工要點：
①由于涂層較薄, 應(yīng)選用粘結(jié)力強且不宜老化的材料;
②對活動裂縫, 應(yīng)采用延伸率較大的彈性材料;
③涂復(fù)均勻, 不得有氣泡。
2、壓力灌漿法
針對寬度大于 0. 3mm 且深度較大的裂縫, 可將化學(xué)灌漿材料( 如聚氨酯、環(huán)氧樹脂或水泥漿液) 通過壓力灌漿設(shè)備注入到裂縫深處, 以恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性、防水性及耐久性。
( 1) 工藝流程：鑿槽※埋設(shè)漿嘴※封縫※密封檢查※配制漿液※灌漿※封孔※灌漿質(zhì)量檢查。
( 2) 施工要點：
①灌漿材料宜選用粘結(jié)力強、可灌性好的樹脂類材料, 通常選用環(huán)氧樹脂;
②對于寬度大于 2mm的特大裂縫可采用水泥類材料, 對于活動性裂縫宜采用經(jīng)稀釋的環(huán)氧樹脂或聚氨酯;
③化學(xué)灌漿壓力控制在0.2～0.4MPa, 水泥漿灌漿壓力控制在0.4～ 0.8MPa, 增大壓力并不提高灌漿速度, 也不利于灌漿效果;
④灌漿后, 待漿液初凝而不外滲時, 方可拆下灌漿嘴(盒、管)。
3、填堵法
針對寬度大于 0. 5mm 的寬大裂縫或鋼筋銹蝕裂縫, 可沿裂縫將混凝土鑿成“ U”型或“V” 型槽, 然后嵌填修補材料, 以恢復(fù)防水性、耐久性或部分恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性。
( 1) 工藝流程： 鑿槽※基層處理( 混凝土去污、鋼筋除銹)※涂刷結(jié)合劑( 環(huán)氧樹脂漿液)※嵌填修補材料※面層處理。
( 2) 施工要點：
①嵌填材料可視具體情況選用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿、聚氯乙烯膠泥或瀝青油膏;
②對于銹蝕裂縫, 先對鋼筋徹底除銹, 再涂防銹涂料。
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