浅析混凝土裂缝产生的原因危害及防治

浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治1浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治谭萍指导老师张立新（河北科技师范学院土木建筑系，土木工程07级04班）摘要：针对混凝土工程中普遍存在的裂缝问题，对混凝土裂缝形成的原因和危害进行了分析和探讨，并针对性地从原材料、含碱量、配筋、浇筑、养护等方面提出了混凝土裂缝的防治措施，提出了混凝土裂缝的防治措施，以期减少或避免裂缝的出现，保证工程质量。关键词：混凝土；裂缝；成因；危害；防治措施Reasons,HazardforcommonCracksofConcreteandPreventingMeasuresTANPingsupervisorZHANGLi-xin（07sessionsof04classesofCivilEngineering,DeptofCivilEngineering,HebeiNormalUniversityofScience&Technology）Abstract:Aimingatthecrackprobleminconcreteconstruction,thepaperanalyzesanddiscussesaboutthereasonsforcracksanditshazard.Italsoproposespreventivemeasuresforcracksfromaspectsofrawmaterials,alkalicontent,reinforcingsteel,castingandmaintenanceandsoon,soastoreduceoravoidcracksandensurequalityoftheproject.Keywords:concrete;cracks;reason,hazard;preventivemeasure引言：随着我国改革开放化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，混凝土建筑工程施工中应用也越来越普遍。由于混凝土自身材料的特性，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产安全。因此如何保证建筑工程质量也日益受到各级政府和社会各界人士的广泛关注。本文针对混凝土工程中常见的裂缝问题及其危害进行探讨分析，并根据具体情况提出了一些相应措施。1混凝土裂缝成因分析1.1水泥凝结或膨胀不正常常见原因有水泥安定性不稳定，水泥中含有生石灰或氧化镁等碱性成分，当混凝土加水拌和后，水泥中的碱性成分与活性骨料中的活性氧化硅起反应，析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大到三倍从而使混凝土胀裂产生裂缝。[1]1.2化学反应引起混凝土开裂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。[2]1.3混凝土的干燥收缩干燥收缩是混凝土的一个重要特性，对混凝土的性能有很大影响。混凝土的拌和水中，只有约20%浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治2的水份是水泥所必须的，其余的80%都要蒸发。而最初失去的80%自由水份几乎不引起收缩，随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。而表面收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展则有可能引起混凝土的开裂、变形，严重时甚至导致破坏。[3]1.4混凝土材料及配合比混凝土配合比设计不当将直接影响混凝土的抗拉强度，是造成混凝土开裂的重要原因。配合比不当指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳、选用外加剂不当等。[4]例如当水泥用量不变的情况下，水灰比愈小，水泥浆就愈稠，混凝土拌和物的流动性就越低，会使施工困难，无法保证混凝土的密实性易产生裂缝。1.5混凝土的温度应力影响自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，易在混凝土内形成残余应力。自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期由于混凝土的冷却及外界气温变化的原因应力会增加。混凝土完全冷却以后，由于外界气温变化应力继续增加，这些应力易使混凝土产生裂缝。1.6混凝土施工质量混凝土搅拌、运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝；混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。部分施工单位在施工时，为了节省材料成本和人工费或赶工等原因，没有严格按照设计及有关规范要求进行施工，钢筋安放位置不准确、钢筋间距偏大、浇筑时厚度控制不符合设计要求、浇筑震捣不密实，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，会影响混凝土的密实性和均匀性，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起因，诱导裂缝的产生。1.7混凝土养护条件混凝土养护是使混凝土正常硬化的重要措施，养护条件的好坏对裂缝的出现有着关键的影响。加强混凝土的早期养护，保持适宜的温度和湿度，并适当延长混凝土的养护时间都可以加强混凝土的强度，抑制裂缝产生。2混凝土裂缝产生的危害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一些非均质的特性。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。混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定：些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但是，在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治3混凝土的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全性混凝土。[5]另外，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的事故都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。3混凝土裂缝防治措施3.1原料的选择3.1.1水泥的选择选择水泥品种的原则主要是满足工程部位的技术要求和环境条件。例如：对于大体积混凝土，水泥品种方面，应选用低水化热和凝结时间较长的水泥，尽可能不采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，以减低水泥所产生的水化热.有抗磨和抗冻要求的混凝土，宜选用硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。拌和水有硫酸盐时，应选择抗硫酸水泥的选用。混凝土的配合比中所采用的水泥品种、强度等级、用量，直接影响混凝土水化热温度的高低，水泥强度等级越高，水泥用量越多，产生的水化热就越高，混凝土的收缩变形也越大，容易产生温度裂缝和收缩裂缝，混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。因而水泥选择时应根据结构的强度等级、使用部位、体积等要求选择合适品种、等级。另外，为防止碱活性骨料膨胀，水泥碱含量应不超过0.6%，熟料碱含量不超过0.5%。熟料中氧化镁含量不超过5%，宜在3.5%～5%范围。抗硫酸盐水泥中SO3含量不得超过2.5%，矿渣硅酸盐水泥中SO3含4%～7%，其他水泥品种中SO3含量不得超过3.5%。每一个工程所用水泥品种以1～2种为宜，并应固定供应厂家。表1细骨料质量技术要求项目指标应用范围密度2.55干松容重1.50g/cm3空隙率40%云母含量1%水上及水位变化区混凝土3%水下混凝土骨料含泥量3%水上及水位变化区混凝土5%水下混凝土骨料活性骨料含量有活性骨料时应做专门试验论证硫酸盐及硫化物含量（换算成SO3）0.5%水溶盐含量1%膨胀率5%有机质含量浅于标准色粒度模数2.50～3.50浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治4图表2粗骨料质量技术要求项目指标应用范围密度2.60抗寒性混凝土干松容重1.60g/cm3空隙率45%吸水率2.5%1.5%冻融损失率10%针片壮颗粒含量15%软弱颗粒含量5%水上及水位变化区混凝土骨10%水下混凝土骨料含泥量1%2%水上及水位变化区混凝土骨料水下混凝土骨料活性骨料含量有活性骨料应做专门试验论证硫酸盐及硫化物含量（换算成SO3）＜0.5%有机质含量浅于标准色粒度模数6.25～8.303.1.2粗细骨料的选择骨料应按照现行建筑材料规程进行详细的勘察和碱活性成分含量试验，未经专门论证，不得使用碱活性骨料。有潜在的碱骨料反应时，限制水泥、外加剂、掺合料中的碱含量是防止碱骨料反应的主要措施。混凝土骨料的选用：粗细骨料含泥量过大，骨料粒径越细、针片含量越大，骨料颗粒级配不良，容易造成混凝土收缩的增大诱导裂缝的产生。因此，应选用级配良好的砂石骨料，骨料含泥量和泥块含量应符合混凝土强度等级和相关规范要求。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，会生成膨胀的胶质，吸水后造成局不-部膨胀易产生裂缝；拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀影响较大；采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，以上原因会产生裂缝。所以应选用碱活性小的粗细骨料，严禁使用未碱化处理过的海砂和海水；选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂或选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。细骨料的具体要求见图表1，粗骨料具体要求见图表2。3.1.3外加剂的选择凝土外加剂时可明显降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。例如：使用减水剂可使混凝土用水量减少25%，掺加减水剂混凝土在保持水灰比和混凝土强度不变的条件下可减少15%的水泥用量。所以应合理选择外加剂来降低成本抑制裂缝的产生.3.2配合比设计配合比设计应采用低水灰比、低用水量，以减少混凝土的收缩；禁止任意增加水泥用量和更换水浅析混凝土裂缝产生的原因、危害及防治5泥种类；配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量。[6]3.3施工控制及养护3.3.1施工控制严格遵守试验室签发的配料单进行配料，水、水泥、砂、石子均应以重量计，误差控制在允许偏差范围内；拌合程序和拌合时间应通过试验决定，并严格控制；降低混凝土浇筑温度，可进行遮阳防晒、洒水降温和加冰拌和。运输时对运输车保温措施。混凝土浇筑要遮阳；浇筑时应严格控制以下几方面：不合格料混凝土严禁使用，严禁在制好的混凝土中加水；浇筑时每层要平整。.振捣混凝土时以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆为准，防止漏振、过振，以防混凝土离析或不密实产生裂缝；因事故浇筑停止时，间歇时间不宜超过混凝土允许间歇时间；混凝土浇筑完毕，抹压成型。在混凝初凝前进行二次抹压，消除因混凝土干缩产生的裂缝。塑性收缩产生表面裂缝，以增加表面混凝土密实度。二次抹压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。混凝土浇筑时应尽量避开高温天气，赶在夜间或气温较低时进行，冬季不宜进行混凝土浇筑。3.3.2混凝土的养护浇筑完毕12h后即可开始养护，养护时间不得少于7d（抗渗混凝土养护时间不得少于14d）。高温季节和重要部位应适当加长养护时间，并用保水材料覆盖。严禁阳光直射新浇混凝土表面，充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。冬季浇筑混凝土拆模时间不