現(xiàn)澆混凝土梁裂縫的成因和防治

 

　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁；裂縫；熱脹冷縮

　　鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下，引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過程中受年溫差的長期作用，當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會裂縫。構(gòu)件裂縫的因素是多方面的，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等，無論何種原因產(chǎn)生的裂縫，都會給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。

　　從施工角度來說，可能會影響樓板開裂的主要因素有：混凝土的組成材料、混凝土配合比控制、混凝土的養(yǎng)護(hù)、鋼筋安裝、早期堆載及拆模等。

　　2.1骨料對樓板混凝土收縮開裂的影響

　　混凝土收縮是造成樓板開裂的一個(gè)重要原因，而影響混凝土收縮的因素很多，主要是骨料品種及含量。粗骨料本身尺寸、形狀及級配并不影響混凝土收縮量；而粗骨料的彈性模量卻對混凝土收縮量影響很大：彈性模量越大，對混凝土收縮所起的抑制作用越大。

　　2.2混凝土配合比對樓板混凝土收縮開裂的影響

　　在原材料相同的條件下，混凝土配合比如單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率等，對干縮有很大的影響。它們對干縮影響依次為：單位用水量>單位水泥用量>水灰比>砂率。其中隨著用水量的增大，同一條件下的混凝土收縮量直線上升；而在用水量相同的條件下，混凝土干縮隨水泥用量的增加而加大，但加大的幅度較?。辉诠腔冶认嗤瑮l件下，混凝土干縮隨水灰比的增大而明顯增大；在強(qiáng)度等級相同條件下，混凝土干縮隨砂率的增大而加大，但加大幅度較小。

　　2.3樓板混凝土養(yǎng)護(hù)情況對其收縮開裂的影響

　　延長初期潮濕養(yǎng)護(hù)僅能推遲干縮的時(shí)間，并不能減小混凝土短期的干縮，但對于干縮終值有一定影響。若前期（摻粉煤灰的為14d）及時(shí)養(yǎng)護(hù)，可以有效地提高混凝土的抗拉強(qiáng)度及減小混凝土外表面的碳化深度，從而減小因混凝土碳化而產(chǎn)生的收縮，保證混凝土的使用壽命，因此，從防止碳化角度出發(fā)，及時(shí)、足夠時(shí)間的樓板養(yǎng)護(hù)是必要的。

　　2.4鋼筋綁扎安裝質(zhì)量對樓板開裂的影響

　　對于樓板混凝土開裂，鋼筋起限制和約束的作用。鋼筋對混凝土的限制約束，主要通過它們之間膠結(jié)力和摩擦力的作用。

　　1）間距均勻的鋼筋所提供的約束作用是最佳的，且能有效防止裂縫寬度在個(gè)別處增大。但從日常的施工檢查情況看，由于鋼筋綁扎得不牢固，造成混凝土振搗后，鋼筋分布的偏位現(xiàn)象比較普遍，從而削弱了鋼筋的約束作用。

　　2）對于變形鋼筋，其相對保護(hù)層厚度越大，其平均粘結(jié)強(qiáng)度也就越大而在實(shí)際工程施工中，由于鋼筋保護(hù)層墊塊是呈梅花型布置的，因此混凝土澆筑后，底筋的許多部位保護(hù)層難以達(dá)到15mm的設(shè)計(jì)要求，從而削弱了鋼筋對混凝土開裂的約束作用。

　　2.5早期堆載對樓板混凝土開裂的影響

　　眾所周知，大部分房地產(chǎn)開發(fā)商都非常強(qiáng)調(diào)施工工期，對于很形象、直觀的主體結(jié)構(gòu)更是如此。由于施工工期安排緊，工序技術(shù)間歇時(shí)間被取消，這樣必然會造成早期堆載（如鋼筋、模板材料的堆放）的不良影響。

　　1）樓板混凝土剛終凝不久（一般為24h），施工中又堆放上一層柱鋼筋、模板材料，施工堆載又為不均勻（即集中力）和瞬時(shí)動(dòng)荷載，其必然對混凝土的固結(jié)構(gòu)成內(nèi)在影響（即造成“內(nèi)傷”），也加大了混凝土內(nèi)部早期微裂縫。

　　2）由于在早期，混凝土強(qiáng)度低（一般在1.2MPa左右），不能承擔(dān)堆料荷載。雖然從理論上講，此時(shí)樓板的堆載全由其模板支撐體系受力，但在實(shí)際中，由于樓板模板龍骨的布置是在考慮允許模板面板存在1/250變形的情況下設(shè)計(jì)的（且對堆載集中力不予以考慮），因此在較大集中堆載作用下，勢必造成樓板混凝土底部開裂或“內(nèi)傷”。2.6樓板拆模對樓板混凝土的影響

　　如跨度≤2m、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為c20的樓板，按規(guī)定當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到c20的一半時(shí)，即可拆模。而此時(shí)間一般為樓板混凝土澆筑后5～7d，此時(shí)樓板正承受由模板支撐體系傳來的上一層樓板的施工荷載（甚至結(jié)構(gòu)荷載），且該荷載幾乎為集中荷載。因此，當(dāng)樓板厚度較小或荷載較大時(shí)，2m范圍的樓板混凝土帶裂縫工作成為必然。而在實(shí)際工程施工中，又很少對拆模時(shí)樓板結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，僅是孤立地按滿足上述條件與否決定是否拆模，這樣就助長了后期的樓板開裂程度。

　　混凝土裂縫發(fā)生與組成混凝土的水泥、凈砂、石子、摻加劑等原材料有關(guān)，也與澆筑后混凝土的保溫保濕的養(yǎng)護(hù)措施有關(guān)。

　　3.1原材料的質(zhì)量控制

　?。?）水泥：在混凝土路面及大體積混凝土施中，水化熱引起的溫升較高，降溫幅度大，容易引起溫度裂縫。為此，在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥，盡量降低單位水泥使用量。

　?。?）粗骨料：在鋼筋混凝土施工中，粗骨料的最大尺寸與結(jié)構(gòu)物的配筋、混凝土的澆灌工藝有關(guān)，增大骨料粒徑可減少用水量，混凝土的收縮和泌水隨之減少，但骨料粒徑增大容易引起混凝土的離析，因此，必須調(diào)整好級配設(shè)計(jì)。并在施工中加強(qiáng)振搗。

　?。?）細(xì)骨料：采用中粗砂比采用細(xì)砂每立方米混凝土減少用水量20kg左右，水泥相應(yīng)減少28kg左右，從而降低混凝土的干縮。

　?。?）砂石料的含泥量控制：砂石含泥量超標(biāo)，不僅增加混凝土的干縮，同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，對混凝土的抗裂十分不利，因此，在路面混凝土及大體積混凝土施工中。石子含泥量應(yīng)

　?。?）摻加塊石：在大體積混凝土基礎(chǔ)施工中，摻加無裂縫的、沖洗干凈、規(guī)格為l50～250mm的堅(jiān)固大石塊，不僅可減少混凝土的總用量，又可減少單位水泥用量，從而降低水化熱。同時(shí)。石塊本身也吸收熱量，使水化熱進(jìn)一步降低，對控制裂縫有利。如在濱河路防洪堤施工中，基礎(chǔ)混凝土摻人15%的塊石。使得基礎(chǔ)混凝土裂縫出現(xiàn)極少。

　　3.2混凝土配合比的選定

　　混凝土原料的配合比應(yīng)根據(jù)工程的要求，如防水、防滲、防氣、防射線等進(jìn)行認(rèn)真分析，選擇最優(yōu)方案?；炷恋乃冶葢?yīng)在滿足強(qiáng)度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低。

　　（1）摻合料：混凝土中摻人粉煤灰不僅能替代部分水泥。而且粉煤灰顆粒成球狀，可起潤滑作用，能改善混凝土的工作性和可泵性，且可明顯降低混凝土水化熱。

　　（2）外加劑：為了滿足送到現(xiàn)場的混凝土具有l(wèi)1～l3cm坍落度，若只增加水泥使用量，則會加劇混凝土干燥收縮，明顯增大混凝土水化熱，易引起開裂。因此，除了調(diào)整級配外，可摻入適量的減水劑。

　　3.3利用混凝土的后期強(qiáng)度

　　對于大體積混凝土可以利用后期強(qiáng)度，如60d、90d、120d強(qiáng)度，即允許工程在60d、90d或120d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。這樣可以減少水泥用量，減少水化熱和收縮，從而減少裂縫。

　　3.4混凝土的澆灌振搗技術(shù)

　　混凝土的澆灌振搗技術(shù)對混凝土密實(shí)度很重要，最宜振搗時(shí)間為10～30s.泵送流態(tài)混凝土同樣需要振搗，大體積混凝土在澆灌振搗中會產(chǎn)生大量的泌水，應(yīng)及時(shí)排除，有利于提高混凝土質(zhì)量和混凝土抗裂性。

　　根據(jù)裂縫的成因情況，可將裂縫分為兩種類型：一類是由于材料、氣候等造成的一般塑性收縮裂縫、干縮裂縫等。這類裂縫一般對承載力影響小，可作一般處理或不處理；另一類裂縫明顯影響了梁的承載能力，隨著裂縫的擴(kuò)展和延伸，鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土應(yīng)變量增大，梁剛度大大降低，構(gòu)件趨向破壞。此類縫必須及早采取加固補(bǔ)強(qiáng)，以滿足結(jié)構(gòu)安全需要。對于裂縫的處理，首先要重視對裂縫的調(diào)查分析，確定裂縫的種類、程度、危害及加固的依據(jù)。調(diào)查可從裂縫的寬度、長度、是否貫通、是否達(dá)到彈性極限應(yīng)力的位置、有無潮氣或漏水、工程地點(diǎn)環(huán)境以及施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)情況等多處入手，分析裂縫產(chǎn)生的本質(zhì)原因，以采取相應(yīng)的措施?！。?）表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。施工時(shí)先將混凝土表面用鋼絲刷打毛，清水洗凈干燥，將混凝土表面氣孔由油灰狀樹脂填平，然后在其上鋪設(shè)薄膜，如果單純以防水為目的，也可采用涂刷瀝青的方法。

　?。?）充填法。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽，使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。施工時(shí)，先將槽內(nèi)碎片清除，必要時(shí)涂底層結(jié)合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。

　?。?）注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處安設(shè)注入用管，其它部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料，用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注入修補(bǔ)，此法在裂縫寬大于0.2mm時(shí)，效果較好。

　　鋼筋混凝土梁裂縫應(yīng)針對成因、貫徹預(yù)防為主的原則、加強(qiáng)設(shè)計(jì)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)全面調(diào)查分析，查明原因，取得加固依據(jù)，在選擇處理方法上，應(yīng)比較論證、綜合考慮，以求施工方便、經(jīng)濟(jì)高效。