摘要:本文從混凝土施工的角度出發(fā)，分析非結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生原因、防治措施以及有害裂縫的環(huán)氧樹脂處理方法。
關(guān)鍵詞:混凝土施工;非結(jié)構(gòu)性裂縫;裂縫原因;防治措施;裂縫處理
中圖分類號:TU755.7 文獻標識碼:A 文章編號:1671－9107(2007)05－0014－02
混凝土結(jié)構(gòu)在施工和實際使用過程中承受兩大類荷載，即各種外荷載和變形荷載。依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的荷載類型可分為結(jié)構(gòu)性裂縫及非結(jié)構(gòu)性裂縫兩類，非結(jié)構(gòu)性裂縫基本包括收縮裂縫、溫度裂縫及沉陷裂縫。依據(jù)相關(guān)資料，工程實踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因?qū)儆诜墙Y(jié)構(gòu)性原因(溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降)引起的約占80%以上。本文主要從混凝土施工角度，對非結(jié)構(gòu)性裂縫進行探討。
1收縮裂縫
高強泵送混凝土施工中，為保證混凝土澆搗的和易性，混凝土中加入的水分往往比水泥水化作用需要的水分要多4倍－5倍。這部分游離水蒸發(fā)后，在混凝土內(nèi)部留下許多毛細，導致混凝土產(chǎn)生體積收縮，一般稱為游離水蒸發(fā)收縮。另外，水泥水化作用也會引起混凝土體積的收縮，稱為混凝土干縮(或稱混凝土自收縮)。后者收縮量是前者的1/10－1/5。根據(jù)試驗測定，混凝土最終收縮值約為0.2%。－0.45%。混凝土收縮值的大小與水泥品種、用量、拌和水量、骨料規(guī)格、級配、振搗密實性和養(yǎng)護好壞有關(guān)。如潮濕條件下養(yǎng)護的混凝土，其收縮值比在干燥條件下養(yǎng)護的混凝土收縮值減少6%－8%。
施工中常見的混凝土收縮裂縫有塑性收縮裂縫、沉陷收縮裂縫、干燥收縮裂縫。
1.1 塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫一般在較熱或刮風天氣時易于出現(xiàn)，裂縫多為中間寬，兩端細且長短不一，互不連貫。裂縫產(chǎn)生原因是由于混凝土在塑性狀態(tài)剛開始終凝時，由于天氣炎熱、陽光直射，刮大風，使混凝土表面水分蒸發(fā)過快，混凝土表面產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時混凝土尚未建立強度，致使混凝土表面出現(xiàn)龜裂。為控制塑性收縮裂縫的產(chǎn)生，可采取以下防治措施:
嚴格控制 混凝土配合比、水灰比和砂率，宜摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性;
將基層和模板澆水均勻濕透;
混凝土澆筑后及時覆蓋，終凝后盡早進行養(yǎng)護;
如遇風季，需設(shè)置擋風設(shè)施。
1.2 沉陷收縮裂縫
沉陷收縮裂縫一般多沿主筋通長方向，在混凝土表面出現(xiàn)，常在澆灌后發(fā)生、硬化后停止。裂縫產(chǎn)生原因是混凝土澆搗后，骨料顆粒沉落，水泥漿上浮，受到鋼筋或預埋件或大骨料的阻擋，致使混凝土互相分離。另外混凝土本身組成材料沉落不均勻也可能造成開裂。防治措施如下:
可采用調(diào)度適當?shù)牡土鲃有曰炷?
加強混凝土振搗，不能漏振和欠振;
對于截面相差大的結(jié)構(gòu)物和混凝土剪力墻孔洞口處，注意澆筑順序，先澆筑較深部位，靜止1小時一2小時，讓混凝土自然沉降后，再與孔洞上部混凝土一起澆筑;
初凝前二次振搗和二次抹壓收面是比較有效的方法。
1.3 干燥收縮裂縫
干燥收縮裂縫多在混凝土養(yǎng)護完畢一段時間后才出現(xiàn)，為表面性的較淺較細裂縫，多沿短方向分布。裂縫產(chǎn)生的原因主要是混凝土養(yǎng)護不周，受風吹日曬，表面水分散失過快，而混凝土內(nèi)部濕度變化小，表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部的約束，而產(chǎn)生較大拉應力后產(chǎn)生裂縫。另外如后張法預應力構(gòu)件，在露天堆放過久，不進行張拉也會出現(xiàn)此類裂縫。防治措施如下:
嚴格控制混凝土配合比，提高混凝土抗裂度;
加強混凝土結(jié)構(gòu)的早期養(yǎng)護和覆蓋，適當延長養(yǎng)護時間，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)有微小型縫，應馬上灑水養(yǎng)護;
采取密封保水養(yǎng)護措施;
長期露天堆放的混凝土構(gòu)件，應經(jīng)常適當澆水養(yǎng)護;
后張法頂應力結(jié)構(gòu)及時張拉;
素混凝土結(jié)構(gòu)應每隔6m設(shè)置一條收縮縫。
2溫度裂縫
2.1內(nèi)約束裂縫
內(nèi)約束裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的。例如，混凝土養(yǎng)護期間受寒流侵襲，使混凝土表面急劇降溫超過7℃－10℃就有可能引起混凝土表面裂縫，但其裂縫深度一般只有30mm左右，表層以下仍保持結(jié)構(gòu)完整性。
2.2外約束裂縫
外約束裂縫是由于混凝土體積過大，混凝土絕熱溫度與澆灌溫度之差超過25℃以上而引起的。當混凝土結(jié)構(gòu)厚度超過2m以上時，混凝土在硬化期間釋放出大量水化熱，內(nèi)部溫度上升很快，一般在混凝土澆筑后3天－5天達到最高溫度(可達100℃左右)。由于混凝土內(nèi)部散熱慢而混凝土表面散熱快，這種溫差在混凝土表面引起拉應力;而后期均勻降溫冷卻時，受到基巖或老混凝土墊層約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。當拉應力超過混凝土的當期抗拉強度時，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。外約束裂縫多發(fā)生在施工后2個月一3個月或更長時間，多在結(jié)構(gòu)中部出現(xiàn)。裂縫較深或貫穿性的，破壞結(jié)構(gòu)的整體性。
2.3 控制溫度裂縫的措施
(1)控制內(nèi)約束溫度裂縫措施
主要控制混凝土內(nèi)外溫差、表面與外界溫差，即采用雙溫控制，防止混凝土表面急劇冷卻，采用混凝土表面保溫保濕措施或蓄水養(yǎng)護措施;
加強混凝土養(yǎng)護，嚴格控制混凝土升降溫速度，使混凝土表面筱蓋溫差小于8℃一10℃。
(2 )控制外約束溫度裂縫措施
主要從采取控制混凝土澆灌溫度、溫升、減少溫差，改進施工操作工藝，改善結(jié)構(gòu)約束條件等方面入手來削減溫度應力;
采用低水化熱水泥;
改善骨料級配，如大體積基礎(chǔ)混凝土可摻加15%塊石;混凝土中摻加粉煤灰或高效減水劑(雙摻技術(shù))等減少水泥用量、減少水化熱;
高溫施工時，拌和水摻冰以降低水溫度、對砂石骨料噴涼水冷卻，降低混凝土的澆灌溫度;
合理安排施工工序進行薄層撓搗，均勻上升，以利散熱;
大體積混凝土基礎(chǔ)施工，可在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)蛇形冷卻水管，使混凝土內(nèi)外溫差小于25℃;
合理分縫 塊，對較長結(jié)構(gòu)應設(shè)置后澆帶，對基巖或原老混凝土墊層，在表面鋪設(shè)如50mm－l0mm砂墊層或設(shè)置10mm－20mm瀝青胎布滑動層等措施，以消除基巖約束和嵌固作用;
適當配置溫度鋼筋，減少混凝土溫度應力;
加強混凝土養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護時間和拆模時間，使混凝土表面緩慢冷卻。
3沉陷裂縫
沉陷裂縫多為深進或貫穿性的，其位置與沉陷方向一致。較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度與沉降值成正比。裂縫產(chǎn)生的原因是結(jié)構(gòu)構(gòu)件落在未經(jīng)處理的回填土或松軟地基上，混凝土澆灌后，因地基浸水引起不均勻沉陷而導致裂縫。特別是平臥生產(chǎn)的鋼筋混凝土構(gòu)件(如薄腹梁)，由于側(cè)向剛度差，配筋少，最易引起弦、腹桿或梁的側(cè)面產(chǎn)生裂縫。另外因模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動以及過早拆模，也常導致此類沉陷裂縫出現(xiàn)，對此類裂縫防治措施如下:
避免在松軟土或填土上制作構(gòu)件，如確實需要，必須經(jīng)夯實處理后再作預制場地;
保證模板有足夠的強度和剛度，支撐牢固，并使地基受力均勻;
防止混凝土澆灌過程中模板和地基被水浸泡。
4裂縫環(huán)氧樹脂處理法
環(huán)氧膠泥配合比(重量比)環(huán)氧樹脂 鄰苯二甲酸二丁脂:乙二胺=100:(10－12):(6－8)。
灌漿工藝:鑿槽－埋設(shè)漿嘴－封縫一壓水(氣)檢查－配料－灌漿－封孔。
對裂縫寬度小于或等于0.3mm時，先將兩側(cè)表面的灰塵、浮塵用丙酮清理干凈。對大于0.5mm裂縫或較深裂縫，為有效封縫，沿縫鑿成V槽，并用鋼絲刷及壓縮空氣將裂縫內(nèi)碎屑粉塵清除干凈。
根據(jù)不同裂縫情況和灌漿要求，孔口灌漿裝置有灌漿盒、灌漿嘴，灌漿嘴按裂縫走向設(shè)置，間距300mm左右。每條裂縫上必須設(shè)置進漿、排氣或出漿嘴，用手壓泵將配制好的槳液沿裂縫由下而上，由一端向另一端壓入，進漿后注意觀察。當槳液從底部被壓到上部時，上部灌漿嘴中會有漿液流出，說明裂縫已被漿液灌滿。穩(wěn)壓數(shù)分鐘后，關(guān)閉進漿嘴上的閥門。
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