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混凝土工程裂缝的研究

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混凝土工程裂缝的研究
前言
混凝土裂缝是建筑结构构件不可避免的，其微观裂缝是由自身物理力学性质决定的，但是它的有害程度是可以控制的。随着我国建筑业的迅速发展,人民生活质量的不断提高，对于住宅工程质量的要求也越来越高。由于商品混凝土、其它新型建材的应用，混凝土强度的提高,坍落度加大,现浇混凝土楼板的约束性增强，混凝土的收缩增大，从而造成混凝土现浇板产生的裂缝越来越多，因此业主向有关部门的质量投诉也较多。虽然这些裂缝一般不会影响结构的安全，但对结构的正常使用和观感却有一定的影响，给住户心理上造成“不安全感”。本文将通过对钢筋混凝土现浇楼板裂缝产生的原因、出现的部位和形式进行分析，对裂缝的控制和预防以及裂缝的处理进行详细论述。

一、混凝土裂缝产生的原因分析
1、1形式及其出现的部位
一般情况下，现浇板裂缝表现为：表面龟裂，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝.这些裂缝产生的原因复杂，形式多样。裂缝的形态和形状多种多样，大多出现在混凝土楼板的表面。在较薄的板中,裂缝常沿短尺寸方向分布，也有分布在楼板中间的纵横向裂缝,爆炸型裂缝，预埋管件部位较宽的贯穿裂缝及房间阴角部位呈45度斜裂缝。
1、2原因分析
现浇板混凝土裂缝究其原因，主要有混凝土原材料、施工及设计三方面的原因，往往因为施工不规范导致混凝土现浇板裂缝占有较大的比例，以下就混凝土现浇板裂缝产生原因进行分析:
1。2。1混凝土原材料质量方面
(1)水泥凝结或膨胀不正常，如水泥安定性不稳定，水泥中含有生石灰或氧化镁，这些成分在和水化合产生体积膨胀，产生裂缝.
（2)如果骨料中含泥量过多，则随着混凝土的干燥，会产生不规则的网状裂缝。
(3）碱—骨料反应：安山岩、蛋白质、辉绿岩、玄武岩、千枚岩等碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应，生成有膨胀能力的碱—硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏，产生裂缝。
(4)水灰比、坍落度过大，或使用过量粉砂混凝土强度值对水灰比变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加.因此,水、水泥、外渗混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的粉砂配置的混凝土收缩大，抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送混凝土为了满足泵送条件，坍落度大，流动性好，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象，此时,混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。
1.2。2施工质量方面
（1）混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥的混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。如果浇筑混凝土之前模板洒水不够，过于干燥，则模板吸水量较大,容易引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。
（2)混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙和空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土现浇板表面龟裂. 
（3)在施工过程中因为施工工艺不当，造成支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座在施工中使混凝土未达到规定强度，过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，造成混凝土楼板的弹性变形，致使混凝土早期强度低或无强度时,承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂；大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。
(4）为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法，有些施工后浇带不完全按设计要求施工，例如施工未留企口缝；板的后浇带不支模板，造成斜坡槎；疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。
(5）楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当，如水管、电线套管铺设不够牢靠、集中铺设、上下交叠铺设致使水管、电线套管上皮在垫层厚度1/3以内,保护层厚度不足都可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
1。2。3设计方面
(1）地基的不均匀沉降：在住宅建设中，有相当一部分的钢筋混凝土现浇板的裂缝，是由于地基不均匀沉降的原因而造成的。如在软土地基下采用扩展基础，则对于那些相对较长的条式楼来说,要想保证它们沉降均匀是相当困难的，因此，在这种情况下，有时也会由于基础的不均匀沉降，而引起楼房的拉裂和钢筋混凝土现浇板的开裂
（2）荷载的作用：在住宅建设中，也有少部分钢筋混凝土现浇板的裂缝，是由于荷载作用方面的原因引起的.由于设计人员在进行现浇板的配筋过程中，通常只是根据其承载能力来确定配筋量的,而往往忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算，由此而引起裂缝的产生，这些裂缝有时也会超过规范的最大允许值,这也应当引起足够的重视.
(3）结构体型突变及未设置必要的伸缩缝：房屋长度过长，而又未考虑设置伸缩缝，当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时，就要引起裂缝的产生。另外，平面布局凹凸较多，即转角也越多，这些转角处由于应力集中形成薄弱部位，一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。

(4)在楼房的设计中，设备专业特别是电气专业，大多将照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中,而且有时集中于某一处现浇板中的管线多达7—8根,由此就会使该处现浇板厚度大大削弱,从而引起现浇板在该处开裂.

二、混凝土裂缝的预防措施
虽然钢筋混凝土现浇板在使用过程中，存在出现裂缝这一重大缺陷,但它与预制板相比，还是优点要大于其缺点的,并且它的这一缺点在设计与施工过程中,可以通过一定的措施,使其影响控制在规范允许的范围内.现浇板的优点主要表现在结构性能方面，采用现浇板后，将是优点要大于其缺点的，并且它的这一缺点在设计与施工过程中,可以通过一定的措施，使其影响控制在规范允许的范围内现浇板的优点主要表现在结构性能方面,采用现浇板后，将使楼、屋盖的结构刚度及强度、建筑物的整体抗震性能得到显著的提高。
对于现浇板的裂缝问题,可以采取以下几个方面的措施，以减少或避免这些裂缝的出现:
2.1控制混凝土施工配合比
根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以及减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
2.2严格控制混凝土的温度应力
温度应力是产生温度裂缝的根本原因，一般将内外温差控制在20～25℃范围内时，不会产生裂缝。在保证混凝土强度的条件下，尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；尽量降低混凝土的入模温度。规范要求混凝土的浇筑温度不宜超过28℃，故在气温较高时，可在砂堆场、运输设备上搭设简易的遮阳装置,采取低温水或冰水拌制混凝土。
2.3裂缝计算过
设计单位除对钢筋混凝土结构体系进行常规计算外，好应考虑现场的实际施工状况，对容易产生裂缝的部位进行裂缝计算，同时选择合理的混凝土强度等级和级配，如对楼板配筋改成细密性的，采用上下双层双向配筋，在柱支座处增加钢筋网片等。

2。4混凝土的浇筑和振捣
在混凝土浇捣前,应先将基层和模板浇水湿透，避免过多的吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋，避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片；承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生的裂缝。混凝土浇捣完成后，要及时进行养护，包括湿度和温差方面的要求。禁止在混凝土强度未达到设计要求和施工规范规定的要求的情况下，擅自进行拆除支撑和模板。同时应根据设计提供的承载力限制，合理进行材料堆放。
2.5好后浇带的施工
施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案。杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝.
三、裂缝的处理方法
3.1混凝土裂缝治理方法按无害裂缝和有害裂缝进行治理
3.1。1无害裂缝治理 　　
无害裂缝治理原则上只进行表面修补,常用的方法在混凝土出现裂缝的表面涂刷一层无机防水涂料。无机涂料涂刷后不得开裂,但粘结力强，耐水性好。 　　
3.1。2 有害裂缝治理 　　
3.1。2.1有害裂缝治理原则：(1)混凝土结构的强度达到设计要求，结构变形处于稳定状态，裂缝无发展，才能治理有害裂缝；(2）裂缝处理与防水处理相结合,裂缝处理与结构的稳定性和耐久性处理相结合；(3）在治理裂缝过程中，不得破坏原结构；（4)裂缝治理应采用注浆和封缝相结合，注浆材料和封缝材料应满足防水耐久性的要求，应采用经过检测.并经实践检验，质量可靠的材料；(5)方案合理选材得当、施工可靠、管理到位。 　　
3.1。2.2有害裂缝治理基本要求:(1)提供治理裂缝的基本资料；(2有害裂缝渗漏水情况和产生裂缝的原因；（3)提供封缝材料，注浆材料的技术标准、技术要求,注浆设备情况；（4）编写施工方案及质量检查标准等. 　　
3.1.2.3有害裂缝治理方法：先开槽封缝，后钻孔注浆、采用封缝和注浆相结合的治理裂缝的方法。(1）沿裂缝开槽：采用破缝机开槽，然后用人工沿槽缝凿除缝间混凝土，机械破缝宽度2cm、深度2-3cm，开槽长度沿裂缝两端各延长40—60cm；(2）清洗槽体,做到槽体规范（深度与宽度）干净；(3）充分湿润槽体；（4)槽体涂刮嵌缝料：要求嵌缝材料能在潮湿基面施工，嵌缝料与槽缝间混凝土有牢固的粘结力,耐久性好，不开裂、材料中不得含有溶出物,无污染环境,无腐蚀功能；（5）应加强养护（一般72h保持嵌缝料湿润）；(6）钻孔：孔要求深而细，钻斜孔：孔径φ8-φ18孔深为混凝土厚度1/2—2/3，斜孔α=350-450;(7）注浆设备选型：应选用高压电动注浆机,要求注浆压力不小于40mpa，机具体积小，便于操作及携带,产品采用模组化设计,便于组装拆卸及保养；(8)应配备有注浆零配件：止水针头、钻头（各类长度200—450mm）、注浆管、牛油头、开关阀门、连接杆、高压管；（9)注浆材料选择：注浆材料的选择，要求可灌性好，在有水或潮湿基面上有牢固的粘结力，强度高耐久性好，不收缩、无溶解物质,对环境无污染、防腐蚀性好等优点；一般选用改性环氧树脂灌浆料;(10）安装注浆嘴; （11）采用r1型堵漏材料封堵注浆嘴，防止注浆料从注浆嘴周围渗出； (12)做压水试验，检查注浆嘴孔口有无渗漏水和提供裂缝注浆进浆压力,试压不得小于4-8mpa；(13）注浆时，采用正压与负压并举的方式进行；（14)注浆时进浆压力从低到高、直到压力稳定、进浆压力发生突变时，停止注浆，相隔8h后进行三次注浆、注浆方法与第一次注浆方法相同；(15)最后一次注浆约48h后(一般3d），再进行注浆检查,注浆检查的压力达10mpa不进浆，注浆成功；(16）拆管封管、注浆结束.本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途

3。2常见的混凝土裂缝处理的基本原理、要点
(1）树脂灌注法 环氧树脂是常见的混凝土裂缝的灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵达混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外,当裂缝是活动的，有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时,通常不易采用树脂灌注法。
（2）聚合物侵入法
真空渗入法 更适合封闭多重无规则表面裂缝.先将裂缝表面密封，抽取真空，使裂缝中和孔隙中的空气排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。
（3)顶合法 当必须恢复主裂缝断面的抗拉强度时，使用顶合法比较适宜。特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。用相对薄而长的金属“缝合U型钉”跨过裂缝嵌入事先开好的槽沟中,用无收缩砂浆或者环氧树脂粘合剂来固定.
(4)表面封闭法 这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝,通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。
（5)灌注法
聚合物灌注 基于氨基甲乙醇或者丙烯酰胺聚合物的灌注浆料，和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料，起到密封裂缝的作用。可在潮湿环境中使用。
（6）钻孔嵌塞法 这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝.如果要求密封防水，孔中应填入柔性沥青来代替砂浆；如果灌注栓塞得作用比较重要,孔中则要灌注环氧树脂。
（7）柔性密封法 通常将活动裂缝转变为运动节缝是比较适宜的方法。沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。
(8）粘贴法 当运动不止作用于一个平面时,或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时,或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝,仅将带的边缘部分粘住。
（9）附加钢筋法
普通钢筋 首先将裂缝密闭，然后贯穿裂缝平面大约90°的方向钻孔，将环氧树脂注入孔内,再将钢筋插入孔中使之粘合成整体。
外部施加予应力 通过后张法施加应力，来加强结构件的主要部分或者封闭裂缝.
(10)干嵌填法
用手工将低于水灰比的砂浆连续嵌入裂缝，形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。先在裂缝表面开槽，大约25mm宽、25mm深，清理后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆.
（11)迭合面层法 当结构表面存在大量的裂缝，而且采用其他方法单独处理各个裂缝过于昂贵时，用这个方法来密闭、覆盖（不是修复）裂缝非常有效。对于偶然出现大面积网状裂缝使用该方法很有效。
（12)自闭合法 混凝土依靠自身合拢裂缝称为“自闭合"，这是在湿天气并且没有拉应力作用时发生的一种现象。机理:由于周围空气和水中存在二氧化碳，使水泥浆中的氢氧化钙发生碳化作用，结果碳酸钙和氢氧化钙晶体在裂缝之间及晶体和水泥及骨料表面间的化学粘接作用所增强，最好混凝土裂缝部位的抗拉强度得到一定的恢复，裂缝也被密闭了。主要用于修补潮湿环境的结构，整个自闭合时期的水饱和必须连续保持。
(13）涂层及其它表面处理法 修复开裂的混凝土结构可以使用范围很广的表面浸渍密封剂和涂料。如果混凝土开裂已经稳定，则可通过涂料获得成功地修补。但不适合低温区域操作.

3。3裂缝修补检测 　　
对已修补完成的裂缝，用钻孔机进行取芯检测.检测结果应该是混凝土表面光滑、密实，浆液全部灌满裂缝，并对芯样进行混凝土强度抗压试验,达到原设计值。

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