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論鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及修補方法
摘要:混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程技術(shù)問題。本文分析了混凝土產(chǎn)生裂縫的原因和影響因素,概括介紹了修補裂縫的幾種方法。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土 裂縫 原因 修補方法
一、前言
混凝土是由膠凝材料、水和粗、細骨料按適當比例配合、拌制成拌合物,經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材,是一種非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙,氣穴和微裂縫,所以建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象,從理論上說,混凝土結(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的,在使用荷載不大的情況下,沒有裂縫或這類結(jié)構(gòu)性裂縫非常細微,不易為肉眼所察覺。但在現(xiàn)實的建筑中,只要仔細觀察不難發(fā)現(xiàn),普遍的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)又一般都是帶裂縫受力工作的,隨著裂縫的發(fā)展變化,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和適用性會不同程度的降低,嚴重的甚至會導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過正常使用極限狀態(tài)而破壞。所以,研究裂縫的形態(tài),分析裂縫產(chǎn)生的原因和裂縫對結(jié)構(gòu)功能的影響并加以控制是一個十分重要的課題。
二、鋼筋混凝土常見裂縫原因分析
1、材料質(zhì)量
混凝土因材料選用不當產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或裂縫,一般認為是因為混凝土材料變形受約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強度的緣故。材料選用不當?shù)某Ｒ娨蛩赜兴噙^期或品種選用不當;混凝土配比不合理;水泥、骨料含有過量有害物質(zhì);水泥水化熱過高;外加劑使用不當?shù)�。其中骨料含有過量雜質(zhì)最為普遍,砂、石含泥量大將降低水泥石與骨料的粘結(jié)強度,導致早期裂縫,且易發(fā)展為貫通性有害裂縫。2、混凝土早期收縮
自90年代以來,隨著我國商品混凝土的施工工藝的逐步推廣,在工程中,尤其是住宅建筑中,基礎(chǔ)底板、地下室外墻以及樓層現(xiàn)澆板出現(xiàn)早期收縮裂縫的比例逐漸增多。商品混凝土由于流動性、和易性的要求,使得坍落度增加、水灰比增大、水泥標號提高、水泥用量增加、骨料粒徑減小、外加劑增多等因素的變化,導致混凝土的收縮及水化熱作用多比以往的低流動性混凝土大幅增加。
3、施工質(zhì)量
混凝土標號偏低、構(gòu)件截面尺寸不符合設(shè)計要求、鋼筋的放置不到位、配筋量不足等均會導致混凝土出現(xiàn)裂縫。同時由于施工不當、模板支撐下沉、模板變形、過早拆除底模和支撐,或施工控制不嚴、在梁上超載堆荷等也會使混凝土出現(xiàn)裂縫。對于陽臺、雨蓬等懸臂構(gòu)件,往往由于建筑工人在澆灌混凝土的過程中,將板上的負彎矩鋼筋踩到板下面,使構(gòu)件不能承受負彎矩從而引起裂縫,嚴重的甚至引起這些構(gòu)件斷裂。
4、地基不均勻沉降
由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉降會引起沉陷裂縫;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降,致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。隨著沉降的進一步發(fā)展,裂縫會進一步擴大。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。
5、溫度變形
混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/°C。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,由此產(chǎn)生附加應(yīng)力,當這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時,就會產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。這種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化、降低混凝土的抗疲勞及抗?jié)B能力。
6、結(jié)構(gòu)改變使用功能
結(jié)構(gòu)設(shè)計師做結(jié)構(gòu)設(shè)計時,建筑物的使用功能是確定設(shè)計荷載的依據(jù)之一。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30~40%的設(shè)計荷載時,就可能出現(xiàn)裂縫,肉眼一般不易察覺,而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計荷載的1.5倍以上,所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。在使用過程中,如將屋面建造為屋頂花園、屋面加層、將辦公室改為倉庫等改變原來使用功能的舉動將增大結(jié)構(gòu)使用荷載加速裂縫的開展。
7、設(shè)計考慮不周
如截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小,或者由于計算錯誤、受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當、節(jié)點不合理、結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中、構(gòu)造處理不當、現(xiàn)澆主梁在與次梁交接處若沒有設(shè)附加箍筋、或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當?shù)纫蛩鼐菀讓е禄炷灵_裂。另一方面,設(shè)計人員在進行混凝土受彎構(gòu)件的配筋計算過程中,通常只是根據(jù)其承載能力來確定配筋量,而往往忽略了對構(gòu)件在正常使用階段由其承受的荷載而引起的撓度及裂縫寬度的驗算,由此而引起結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生裂縫。
三、修補方法
裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對待、及時處理,以保證建筑物的正常使用�；炷亮芽p的修補措施主要有以下一些方法:
1、表面處理法
表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,包括表面涂抹法和表面貼面法。它主要適用于修補穩(wěn)定裂縫,同時裂縫寬度較細、較淺(寬度小于0.3mm)。當表面裂縫不多時,可在裂縫處用水沖洗,然后涂刷水泥凈漿或?qū)⒒炷帘砻媲逑锤蓛舨⒏稍锖笸克h(huán)氧樹脂、瀝青、油漆等;當表面有較多裂縫時,可沿裂縫附近用鋼絲刷刷干凈再用壓力水清洗并濕潤后,用1:(1~2)水泥砂漿抹平或在表面刷洗干凈并干燥后涂抹2~3mm厚的環(huán)氧樹脂水泥。對于有防水抗?jié)B要求的迎水面,可在混凝土表面刷洗干凈并干燥后,粘貼2~3層環(huán)氧樹脂玻璃或橡膠瀝青綿紙等以封閉裂縫。
2、填充法(嵌縫法)
填充法主要適用于修補水平面上較寬的裂縫(大于0.3mm),根據(jù)裂縫的情況,可以直接向縫內(nèi)填入不同粘度的樹脂。寬度小于0.3mm的裂縫則應(yīng)先將開裂部位剔鑿成V形或U形槽口,然后清除浮灰,沖洗干凈后先涂上一層界面劑或低粘度的樹脂,以增加填充材料與混凝土的粘結(jié)力。
3、結(jié)構(gòu)加固法
結(jié)構(gòu)加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部或結(jié)構(gòu)裂縫四周澆鑄鋼筋混凝土圍套或包鋼筋、型鋼龍骨,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件箍緊,以增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力面積,提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力的一種結(jié)構(gòu)補強加固方法。這種方法適用于對結(jié)構(gòu)整體性、承載能力有較大影響的深進及貫穿性裂縫的加固處理。常用的方法有以下幾種:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。
4、電化學防護法
電化學防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土中的離子分布狀態(tài),提高鋼筋周圍的PH值,鈍化鋼筋,以達到有效防腐的目的。電化學防護法主要有三種:陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法。電化學防護法是一種新型的裂縫處理方法,有著廣泛的發(fā)展前景。
5、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,此法模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì),而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統(tǒng)組成部分中加入某些特殊組成部分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),當混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
>四、結(jié)論
混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)針對裂縫產(chǎn)生的主要原因,貫徹預(yù)防為主的原則,加強設(shè)計施工及使用等方面的管理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。一旦產(chǎn)生裂縫,應(yīng)查明原因,分析裂縫的類型,選擇最合理的修補方法,使施工方便,經(jīng)濟高效。
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