混凝土结构裂缝的预防与处理技术

混凝土结构裂缝的预防与处理技术
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混凝土结构裂缝的预防与处理技术

混凝土结构裂缝是建筑工程中常见的问题,其产生原因复杂,主要包括材料特性、施工工艺、环境因素及荷载作用等。为有效预防和处理裂缝,需从设计、施工及后期维护三方面入手。

预防技术:1.优化设计:合理选择材料配比,控制水灰比,选用低热水泥以减少温度裂缝;增加构造钢筋,提高抗裂性能。2.改进施工工艺:严格控制混凝土搅拌、运输和浇筑过程,确保振捣密实,避免离析;加强养护,保持适宜湿度和温度,减少干缩裂缝。3.环境控制:在极端气候条件下采取防护措施,如夏季遮阳降温、冬季保温防冻。

处理技术:1.表面修复:对于非结构性裂缝,可采用环氧树脂、聚合物砂浆等材料进行封闭和加固。2.灌浆修补:针对较宽或深层裂缝,使用压力灌浆法注入水泥浆或化学浆液,恢复结构整体性。3.结构加固:当裂缝影响承载力时,可通过粘贴碳纤维布、增设支撑或加大截面等方式增强结构强度。

综上,通过科学设计、规范施工和及时维护,可显著降低裂缝发生概率,并有效延长混凝土结构的使用寿命。

黄志明 (湛江市建筑工程质量监督站 湛江524001

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及 其他外加材料混合而形成的非均质脆性材 料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一 系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的 微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始 缺陷的存在才使混凝土呈现出非均质的特 性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土 的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危 害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之 后,微裂缝就会不断地扩展和连通,最终形成 肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常 说的裂缝。 混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起 的裂缝,如温度变化、收缩、膨胀、不均匀 沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂 缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等 等。在实际工程中要区别对待,根据具体情 况提出解决裂缝的措施

1混凝土工程中常见裂缝及预防

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的 一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左 右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这 种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是 由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变 形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表 面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较 小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土 内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相 对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越 易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或 网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间, 大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中 多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝 土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀,影响混凝土的 耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂, 影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要 和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用 量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有 关。 主要预防措施。1)选用收缩量较小的水 泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低 水泥的用量;2混凝土的干缩受水灰比的影响 较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配 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;3)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:4)加强湿

凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时 间;冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时 间,并涂刷养护剂养护;5在混凝土结构中设 置合适的收缩缝

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。塑性收缩裂缝一般 在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、 两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的 裂缝一般长20~30cm较长的裂缝可达2~ 3m宽1~5mm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 力的影响,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 境温度、风速、相对湿度等等。 主要预防措施。1)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。 2)严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加 混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用 量。3浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均 匀湿透。4)及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草 垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或 者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。5) 在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及 时养护。

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沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不 匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均 匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支 撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在 冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不 均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类 裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情 况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角 方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错 位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂 缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳 定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。 主要预防措施。1)对松软土、填土地 基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加 固。2)保证模板有足够的强度和刚度,且 支撑牢固,并使地基受力均匀。3)防止混 凝土浇灌过程中地基被水浸泡。4)模板拆 除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次 序。5)在冻土上搭设模板时要注意采取一

的温升,降低浇筑混凝土的温度。8)大体 积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土 结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安 排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热, 减小约束。9)在大体积混凝土内部设置冷 却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的 内外温差。10)加强混凝土温度的监控,及 时采取冷却、保护措施。11)预留温度收 缩缝。12)减小约束,浇筑混凝土前宜在基 岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使 用沥青等材料涂刷。13)加强混凝土养护, 混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等 覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保 证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝 土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。 14)混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维 材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围 之内

环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。 极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学 防护法中常用而有效的三种方法。这种方法 的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适 用于钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已 裂结构也可用干新建结构。

要区别对待、 及时处理,以保证建筑物的安 全使用。 混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些 方法:表面修补法、灌浆、嵌缝封堵法,结 构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及 仿生自愈合法

.5化学反应引起的裂缝及预队

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。 混凝土拌和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。这种裂缝一般出现中混凝土结构 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。主要的预防措 施:1)选用碱活性小的砂石骨料;2)选用低 碱水泥和低碱或无碱的外加剂;3)选用合适 的掺和料抑制碱骨料反应。 由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋 保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生 锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂, 此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置 出现。通常的预防措施有:1)保证钢筋保 护层的厚度;2)混凝土级配要良好;3)混凝 土浇注要振捣密实;4)钢筋表层涂刷防腐涂 料。

表面修补法是一种简单、常见的修补方 法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有 影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常 的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环 氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防 腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种 作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的 表面粘贴玻璃纤维布等措施。

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法, 它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种 物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝 土的传统组分中加入某些特殊组分(如含黏结 剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智 能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现 裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈 合

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响 或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用 压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶 结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而达 到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥 浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等 化学材料。 嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法, 它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性 止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的 塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基 橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥 砂浆。

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 防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安 全、稳定地工作。

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M.北京:中国 建筑工业出版社,1997.85296. [2] 鞠丽艳,张雄.混凝土裂缝防治的两种新 方法[]].施工技术,2002(7):23225)

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要 考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结 构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混 凝土结构的截面面积新广武至原平高速公路雁门关隧道工程施工组织计划,在构件的角部外包型 钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、 增 设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和 刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的 碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗 能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们

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