混凝土裂缝的预防与处理方法探究

２０１０年６月总３６３期　混凝土裂缝的预防与处理方法探究　杨光雄　（贵州大学职业技术学院土木工程　贵州　贵阳５５０００３）　中图分类号：ＴＶ　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７－０７４５（２０１０）０６—００２１—０２　温度裂缝，这种裂缝多出现在厚大体积混凝土结构中。　二、混凝土裂缝产生的原因　１、采用高强泵送混凝土许多裂缝往往是混凝土收缩及温度　变化综合引发的，该工程梁板混凝土强度等级为Ｃ４０，混凝土强度　较高，且采用泵送，导致水泥用量增加，用水量增加，细骨料及粗　混凝土在建筑工程中占很重要的地位，具有价格低廉、抗压　强度高、可浇筑各种形状、耐火性好、不易风化等优点，被当今建　筑结构广泛使用。但由于混凝土是一种脆性材料，早期强度低，因　而施工过程中极易出现裂缝缺陷，影响结构的整体性和耐久性。随　骨料粒径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加，更加容易出　现混凝土的收缩和温度裂缝。　２、支座处负筋下沉产生裂缝在施工过程中由于施工工艺不　着混凝土的广泛使用，预防混凝土的裂缝，以及处理混凝土的裂缝　的有效方法。保证混凝土的质量，受到了’很高的重视。　一当，致使支座处负筋下陷，钢筋保护层过大，固定支座变成塑性铰　支座，使板上部沿梁支座处产生裂缝。这点从该工程楼板钢筋保　护层厚度实体检测结果偏大可以得到证实。　３、材料原因　粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。　、混凝土中常见裂缝　１、干缩裂缝干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时　集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收　间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会　缩的增大，诱导裂缝的产生。骨料粒径越细、针片含量越大，混凝　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　土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。混凝土外加剂、掺和料　凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形结果。干缩裂缝多为表面　选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。水泥品种原因，矿　性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在０．０５　ｍｍ一０．２　ｍｍ之间，　渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥　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。混　收缩值较小、快硬水泥收缩大。水泥等级及混凝土强度等级原因：　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　水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝　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　土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。　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。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、　４、冻胀引起的裂缝大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝　土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀９％，因而混凝土产生　膨胀应力，同时混凝土中的过冷水使膨胀力加大，混凝土强度降　水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。　２、塑性收缩裂缝塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因　低．导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝　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　土强度损失可达３Ｏ％一５０％。　现，裂缝多呈中问宽、两端细且长短不一，互不连通的状态。裂缝多　５、荷栽引起的裂缝混凝土在常规静、动荷载及次应力下产　在新浇筑并暴露于空气中的结构构件表面现，形状很规则，长短　生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接应力裂缝和次应力裂缝两种。　不一，互不贯通，裂缝较浅，类似干的水泥浆面，大多在砼初凝后，　直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。设计计算　在外界气温高、风速大、气候很干燥的情况下出现，混凝土表面失　阶段结构计算不合理；施工阶段不加地堆放施工机具材料及　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，　施工不当；使用阶段超出了设计载荷要求。次应力裂缝是指由外　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。　荷载引起的次生应力产生的裂缝，是产生荷载裂缝的最常见原　３、沉陷裂缝沉陷裂缝多属深进或贯穿性裂缝，其走向与沉　因，多属张拉、劈裂、剪切性质。结构物的实际工作状态与常规计　陷情况有关，有的在上部，有的在下部，一般与地面垂直或呈３０。一　算有出入；有些构件难以进行准确模拟计算等原因。　４５ｏ角方向发展：较大的贯穿性沉陷裂缝，往往上下或左右有一定　三、混凝土裂缝的预防措施　的错距，裂缝宽度受温度变形的影响小，因荷载大小而异，且与不　松软，或回填土不实、浸水等造成不均匀沉降所致；或者因为模板　１、养护方面为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度　均匀沉降值成比例。沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、　不断增长，防止产生不正常的收缩和脱水，必须在一定时期内对　混凝土进行养护．特别是混凝土的硬化初期。混凝土浇水养护时　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。　间．对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制　的混凝土，不得少于ｌ４天。　２、控制温度方面　通过改善骨料级配、使用干硬性混凝土、　４、温度裂缝温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变　在混凝土中掺入混合料、添加引气剂或塑化剂等措施，可减少混凝　化较大地区的混凝土结构中。水泥在水化过程中放出大量的热量，　土中的水泥用量，从而降低混凝土的水化热。热天拌和混凝土时，　而混凝土内外的冷却速度不同，纵深部积蓄的热量多，造成的膨胀　可用冷水将碎石冷却，以降低混凝土的浇注温度；浇注混凝土时，　大，而表层的膨胀小，致使表层受内部的约束力而产生拉应力，在后　可适当降低每一次的浇注厚度，以利于浇注层面增加散热。在大体　期均匀冷却降温时，受到老混凝土垫层的约束，又会在混凝土内部　积混凝土的浇注中，可通过在混凝土中埋设水管，并通人冷水以达　出现拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土便产生了　到降温的目的。选择合理的拆模时间，若混凝土浇（下转第１８页）　一２１—　２０１０年６月不同的椭球基准。　４、坐标系之间的转换　同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式，常用的有三种　坐标表示方法：空间直角坐标（Ｘ，Ｙ，Ｈ），经纬度和高程（Ｂ，Ｌ，Ｈ），　Ⅳ：　√１一　总３６３期　：为卵酉国半径　ｓｉｎ　Ｂ　ｆ—ｔａｎＢ　＝　一Ｌ０为经度差；　平面坐标和高程（ｘ，Ｙ，ｈ）。　４．１、同一坐标系统下空间直角坐标转换成空间大地坐标　～　为子午线经度。　㈢　Ｌ￣ｔｘ＇＋Ｐ）Ｗ０一ｇ　）＋明　一相应的．如果已知高斯平面坐标求算对应的空间大地坐标。用高　Ｂ＝ａｒｃｔａｎＩ　＝　：　ｌ　斯反算公式就可以得到。　５、小结　Ⅳｎ　｝　在实际工作中，经常会遇到需要、坐标转换的情况，特别是　ＷＧＳ一８４坐标与大地坐标之间的转换和大地坐标与高斯平面坐　在采用上式进行转换时，需要采用迭代的方法，先求出Ｂ的　标之间的转换，前者是不同坐标系统的转换，转换时需要至少三　初值。　个已知点坐标：后者是统一坐标系统下不同坐标系的转换。是严　４．２同一坐标系统下空间大地坐标转换成高斯直角坐标　密转换，需要至少两个已知点。现在市面上也有多种ＧＰＳ数据后　空间大地坐标系与平面直角坐标系间的转换采用的是投影　处理软件中附带有坐标转换软件，只要我们理清了各个坐标系　变换的方法。在我国一般采用的是高斯投影。已知经纬度坐标的　情况下求算相对应的高斯直角坐标就是高斯正算。　ｙ＝ｆ（　）＋ｉＮｃ。ｓ　Ｂｇ　＋４Ｎｃ－ｏ　ｓｌ　仁一，　＋９７　＋４　‘　’　２（统）的关系，有足够已知数据的情况下，就可以很容易的一步一　步得到所需要的数据。同时，在我们已知某地区三个已知点的　ＷＧＳ一８４坐标与高斯坐标时也可以相应算出该区的七参数。　参考文献：　『１１周忠谟，易杰军・ＧＰＳ卫星测量原理及其应用。北京：测绘出版　社．１９９２年　『２］ＧＰＳ测量与数据处理、李征航，黄劲松编著。武汉：武汉大学出　版社．２００５年　＋　７２０　Ｎｃｏｓ‘Ｂ（６１—５８／’＋ｔ‘＋２７０ｚ／’一３３０ｔ　矿　‘　＋　４０３２０　］＇／，ｃｏｓ。Ｂ（１３８５—３１１Ｉｔ　＋５４３１．＿ｔ‘　。＋…　：Ｎ　ｃｏ　ｓＢｔ＋　Ⅳｃ６　０　ｓ　Ｂ（Ｉ—ｔ　＋　‘　＋　Ｎｃ１２０　ｏ　ｓ　郎一１Ｓｔ　＋ｔ‘＋１４　一５‘　８ｔ　ｒ／　。　＋—　一Ｎｃｏｓ　Ｂｆ６Ｉ一４７９ｔ￣＋１７９ｔ４一ｔ６　＋…　５０４０　’　［３］ＧＢ／Ｔ１８３１４—２００１・全球定位系统（ＧＰｓ）测量规范【Ｓ］　『４１实用ＧＰＳ测量数据处理教程武汉大学２００４年　［５】误差处理与可靠性理论，李德仁，袁修孝编著。武汉：武汉大学　出版社．２００２年　其中：　丑ｌ为子午线弧长；　ｌ’ｌｌ，ｌｌ＇＇＇，，＇，＇ｌ，＇ｌ’ｌ’，，＇，＇＇ｌ＇ｌｌ，，ｌ＇ｌｌ，）＇ｌｌｌｌ，ｌ＇［６】控制测量学，孔祥元，梅是义编著。武汉：武汉大学出版社，２００２年　ｌ，ｌ，ｌｌｌ，ｌｌｌ＇ｌ＇＇，，，，ｌｌｌｌ，，，ｌｌｌｌ＇＇，，，ｌ，，ｌ，’＇，，，，ｌ＇　（上接第２１页）注后出现气温骤降的情况，应进行表面保温，以避　免混凝土表面急剧的温度变化发生温度梯度。在寒冷季节，对施工　后长期暴露在外的混凝土浇注块或薄壁结构，需采取保温措施。　四、混凝土裂缝的处理　１、表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它　主要适用结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处　环氧胶泥或在混凝面　３、施工方面做好混凝土的配合比设计：控制好混凝土的坍　理。的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、沥青等防腐材料，在处理的同时为了防止混凝各种作用　落度；控制混凝土从卸料到浇筑完成的时间：当气温＜２５℃时．时间　涂刷油漆、应≤１２０ｍｉｎ，当气温＞２５℃时，≤９０ｍｉｎ；尽量避免在低温和炎热天　气浇筑混凝土；混凝土的浇筑速度应保持均衡，混凝土的冷接缝时　的影响继续开裂。通常可以采用在裂缝的表面粘贴纤维布等措施。　２、仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，　间不宜过长；浇筑混凝土时要有专人振捣，防止漏振；模板及其支　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　撑要有足够的强度和刚度；拆模时间不宜过早；加强养护，使混凝　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　土初期保持适宜的温度和湿度，主要养护方法有：覆盖养护、浇水　粘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　养护、储水养护和薄膜养护，潮湿养护的作用是：防止混凝土表面　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　脱水而产生干缩裂缝，使水泥的水化作用顺利进行，以提高混凝土　的抗压及抗拉强度；在寒冷地区，混凝土浇筑后的初期要采取有效　措施防止初期冻害，初期养护温度≥０℃，混凝土遭冻害后，表面会　变得脆弱。　４、适当地加强构造配筋，合理地选用钢筋直径和间距　在温　度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定　的。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两　缝重新愈合。　３、混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏的混凝土的　一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的　混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、　聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。　混凝土裂缝的产生普遍的现象，做好预防措施，发现了裂缝　及时采取补救措施，尽量减少混凝土裂缝的发生。　者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模　量的７－１５倍，当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时。钢筋的应力　细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目　参考文献：　１９９７．　将不超过１００～２００Ｎ／ｍｍ２。因此，在混凝土中想要利用钢筋来阻止　［１】王铁梦．工程结构裂缝控制［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社　２】江见鲸．混凝土结构工程学［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社　多，间距小，宽度与深度较小了。故选用直径细而间距密的配筋方　【案，能较好地提高混凝土的抗裂性　１９９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