混凝土工程常见质量问题的原因与预防措施.pdf

第 2 2 卷第 1 期 2 0 1 2 年 3 月 江 汉 石 油 科 技 J I ANGHAN P E T R0I J F UM S C I ENC E AND T EC HNOL OGY V0 1 2 2 N o 1 Ma r 2 Ol 2 混凝土工程常见质量 问题 的原 因与预 防措施 叶青 波 ( 江汉石油管理局技术监督 处监理公 司 ，湖北潜江4 3 3 1 2 4) 摘 要 ：混凝土因其取材广泛 ， 价格低廉、抗压强度高 ，可浇注成各种形状、并且耐火性好 ，不易风 化， 养护费用低 ， 成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。在混凝土施工中，常常因对混凝 土性能不熟悉而造成工程质量事故，导致不必要的损失。针对混凝土工程常见的由于施工操作不规范及后 期养护不规范等原因产生的裂缝的质量问题进行分析，并在实际施工过程中总结经验，提出解决裂缝的预 防及治理方案 ，以确保 工程质量。 关 键词 ：混凝 土；裂缝原 因；预防措施 混凝土是一种非均质脆性 材料 ，由骨料 、水 泥、石以及存留其中的气体和水组成。在温度和湿 度变化 的情况下 ，硬化并产生体积变形 ，由于各种 材料变形不一致 ，互相约束而产生初始应力 ( 拉应 力或剪应力 )，造成在骨料与水泥 、石粘接面或水 泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝 ，一般称为 微裂。这种微细裂缝 的分布是不规则且不连贯的， 但 在荷载作用下 或进一步产生温差 、干缩的情况 下 ，裂缝开始扩展 ，并逐渐相互串通 ，从而出现较 大的肉眼可见的裂缝 ( 一般肉眼可见裂缝宽度约为 0 0 3 0 0 5 m m)，称 为宏 观 裂缝 ，即通 常说 的裂 缝 。 一 般 工 业 与 民用建 筑 中 ，宽 度 小 于 或等 于 0 0 5 m m的裂缝无多大危害。由于微裂在混凝土中是 不可避免的，因此 ，混凝土结构设计规范对有些结 构按其所处条件不同，允许存在一定宽度的裂缝 ， 主要是避免出现有害裂缝 ，以确保工程质量。 裂缝按产生的原 因有 ：外荷载 ( 包括施工和使 用阶段的静荷载 、动荷载 )引起的裂缝 ；物理因素 ( 包括温度 、湿度变化不均匀沉降冻胀等 )引起的 裂缝 ；化学因素 ( 包括钢筋腐蚀 、化学反应膨胀 等 ) 引起的裂缝；施工操作 ( 包括制作、脱模、养 护 、预应力张拉堆放 、运输 、吊装等 )引起 的裂 缝。 按裂缝 的方 向、形状有 ：水平裂缝 、垂 直裂 缝 、纵向裂缝 、横 向裂缝 、斜向裂缝 、龟裂以及放 射裂缝等。按开明缝深浅有 ：表面裂缝 、深进裂缝 和贯穿裂缝等。 对在混凝土施工过程 中常出现的裂缝归纳为以 下几种 ： 1 塑性收缩裂缝 ( 详见图1 ) 1 1现象 裂缝多在新浇注并暴露于空气中的结构 、构件 表面出现 ，形状很规则 ，且长短不一 ，不连贯 、裂 缝较浅 ，类似干燥 的泥浆面。大多在混凝土初凝后 ( 一般在浇筑后4 h 左右 )，当外界气温高 、风速 大 、气候很干燥的情况下出现 ( 见图1 )。 图1 塑 性收 缩裂 缝 1 2 原因分析 ( 1 )混凝 土浇筑后 ，表面没有及时覆盖 ，受 作者简介 ：叶青波 ，男 ，工程师 ，毕业于武汉化工学 院化工机械专业 ，现在江汉石油管理局 程建设监理公司 从事工程监理工作。 6 4 江 汉 石 油 科 技 第 2 2 卷 风吹 日晒 ，表面游离水分蒸发较快 ，产生急剧的体 积收缩 ，而此时混凝土早期强度低 ，不能抵抗这种 变形应力而导致开裂 。 ( 2)水泥用量过多 ，或使用过多的粉砂 ，或 混凝土的水灰比过大。 ( 3)混凝土的水灰比过大 ，模板 、垫层过于 干燥 ，吸水大。 ( 4)浇筑在斜坡 上的混凝土 ，由于重力作用 有 向下流动的倾 向，也是导致出现此类裂缝 的因 素。 1 3 预防措施 ( 1 )配制混凝土时 ，应严格控制水灰 比和水 泥的用量 ，选择积配 良好 的石子 ，减小空隙率和砂 率；同时，要捣固密实，以减少收缩量，提高 昆 凝 土抗裂强度 。 ( 2 ) 浇筑混凝土前 ，将基层和模板浇水湿 透 ，避免吸收混凝土的水分。 ( 3)混凝土浇筑后 ，对裸露表面应及时用潮 湿材料覆盖 ，认真养护 ，防止强风吹袭和烈 日暴 晒 。 ( 4)在气温 高 、湿 度低或 风速大 的天气 施 工 ，混凝土浇筑后 ，应及早喷水养护 ，使其保持湿 润 ；大面积混凝土宜浇完一段 ，养护一段 ；在炎热 季节，要加强表面的抹压和养护工作。 ( 5)在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂 ， 或覆盖塑料簿膜 、湿草袋 ，使水分不易蒸发。 ( 6)加挡风设施 ，先浇墙体后做地面 ，以降 低混凝土表面的风速。 ( 7)使用早强型 ( R 型 )水泥尤其要特别注 意 ，在混凝土浇筑脱模后 ，应立 即用湿稻草或湿麻 袋覆盖表面 ，并按时洒水 ，防止水分蒸发。 1 4治理方法 ( 1 ) 如混凝土仍保持塑性 ，可采取及时压抹 一 遍或重新振捣的办法来消除 ，再加强覆盖养护。 ( 2)如混凝土 已硬化 ，可向裂缝内装入干水 泥粉 ，然后加水润湿 ，或在表面抹薄水泥沙浆进行 处 理 。 ( 3)对于预制构件 ，也可在裂缝表面涂氧胶 泥或粘贴 环氧玻 璃布进行 封闭处理 ，以防钢筋锈 蚀 2 凝缩裂缝 2 1现象 混凝土表面呈现碎小的六角形花纹裂缝 ，裂缝 很浅、常在初凝期间出现 ( 见图2)。 图2 凝 缩裂 缝 2 2 原 因分析 混凝土表面过度抹品平压光 ，使水泥和硬骨料 过多的浮在表面 ，形成含水量很大的砂浆层 ，它 比 下层的混凝土有较大的干缩性能 ，水分蒸发后 ，产 生凝缩而产生裂缝 。有时在混凝土表面洒干水泥压 光，也会产生这种裂缝。 2 3 预防措施 ( 1 ) 混凝土表面刮抹应限制到最小程度。 ( 2)防止在混凝土表面撒干水泥刮抹 ，如表 面粗糙 ，可撒较稠水泥砂浆再压光。 2 4 治理方法 裂缝不影响强度 ，一般可不做处理。如对表面 有美观要求 ，可在表面抹一层薄砂浆进行处理。 3 干燥收缩裂缝 3 1 现象 裂 缝 为 表 面 性 的 ，宽 度 较 细 ，多 在 0 0 5 0 2 mm之间，走 向纵横交错 ，没有规律性 ，裂缝分 布不均，但对较薄的梁、板类构件或架杆间， 多沿短 方向分布；整体性结构多发生在结构变截面处，平 面裂缝多延伸到变截面部或块体边缘 ，大体积混凝 土在平面部位较为多见 ，侧面也有时出现 ，预制构 件多产生在箍筋位置 。这种裂缝一般在混凝土露天 养护完毕经一段时间后 ，在上表面或侧面出现，并 随湿度的变化而变化，表面强烈收缩可使裂缝 由表 及里、由小到大逐步向深部发展 ( 见图3)。 第 1 期 叶青波：混凝土工程常见质量问题的原因与预防措施 6 5 图3干燥收 缩 裂缝 3 2 原 因分 析 ( 1 )混凝土成型后 ，养护不当 ，受到风吹 日 晒 ，表面水分散失快 ，体积收缩大，而内部温度变 化很小 ，收缩也小 ，因而表面收缩变形受到内部混 凝土的约束 ，出现拉应 力，引起混凝土表面外裂 ； 或者平卧薄型构件水分蒸发 ，产生的体积收缩受到 地基或垫层的约束 ，而出现干缩裂缝。 ( 2)混凝 土构件长期露天放 ，时干时湿 ，使 表面湿度经常发生剧烈变化。 ( 3)采用含泥量大的粉砂配制混凝土 ，收缩 大 ，抗拉强度低。 ( 4)混凝土过度振捣 ，表面形成水泥含量较 多的砂浆层收缩量增大。 ( 5)后张法预应力构件露天生产后长久不张 拉。 3 3 预防措施 (1 )混 凝土水 泥用量 、水 灰 比砂率不 能过 大 ；提高粗骨料含量 ，避免使用过量粉砂 ；混凝土 应振捣密实 ，并注意对板面进行抹压 ，可在混凝土 初凝后 ，终凝前 ，进行二次抹压 ，以提高混凝土抗 拉强度 ，减少收缩量。 ( 2)加强混凝土早期养护 ，并适 当延长养护 时间。长期露天的堆放的预制构件可覆盖草垫、草 袋 、避免曝晒，并定期适当喷水 ，保持湿润。薄壁 构件应在阴凉地方堆放并覆盖 ，避免发生过大湿度 变化。 4 温度裂缝 4 1裂缝情况 表面温度裂缝无一定规律性 ；梁板类或长度尺 寸较大的结构件 ，裂缝多与短边平行 ；大面积结构 裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝 ，短边 方 向平行或接近平行 ，裂缝沿全长分段出现 ，中间 较密。裂缝宽度大小不一 ，一般在0 5 ram以下 ，表 面温度裂缝多发生在施工期 问。进深 的或贯穿 的多 发生在浇筑后2 3 个月或更长时间。缝宽受温度变 化影响较明显 ，冬季较宽 ，夏季较细。沿截面高度 裂缝大多呈上 宽下 窄状 ，但个别也有下宽上 窄情 况。遇顶部或底板配筋较多的结构 ，有时也出现中 间宽两头窄的梭状裂缝 ( 见图4)。 图4温度 裂缝 4 _ 2 原 因分 析 (1 )表面温度裂缝 ，多 由温差较大引起 的。 混凝土结构件 ，特别是大体积混凝土基础浇筑后 ， 在硬化期间水泥放出大量水化热 ，内部温度不断上 升， 使混凝土内部和表面温差较大。当温度产生非 均匀的降温差时，将导致混凝土表面急剧的温度变 化而产生较大的降温收缩。此时 ，表面受 内部混凝 土的约束 ，将产生很大的应力，而混凝土早期抗拉 强度很低 ，因而 出现裂缝 。但这种温差仅在表面处 较大 ，离开表面就很快减弱。 因此 ，裂缝只在接近 表面较浅 的范 围出现 ，表面层以下结构仍 保持完 好。 ( 2 )深进 的和贯穿 的温度裂缝多 由于温差较 大，受到外界的约束而产生的。当大体积混凝土基 础墙体浇筑在坚硬地基 ( 特别是岩石地基 ) 或厚大 的老混凝土垫层时 ，没有采取隔离层放松约束 的措 施 ，如果混凝土浇筑时温度很高 ，加上水泥水化热 的温升很大 ，使混凝土温度很高。当混凝土降温收 缩 ，全部或部分受到地基 、混凝土垫层或其他外部 结构 的约束 ，将会 在混凝 土内部产 生很大 的拉应 力 ，产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深 有时是贯 6 6 江 汉 石 油 科 技 第2 2 卷 穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回 填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、 墙体、基础梁，因与刚度较大的柱和基础的约束， 或预制构件浇筑在台座或台座伸缩缝处，因温度变 形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。 ( 3)采用蒸汽养护 的预制构件 ，混凝土降温 制度控制不严 ，降温过速 ，或养护窑坑急速揭盖 ， 使混凝土表面急剧降温 ，而受 到肋部 或胎模 的约 束 ，常导表面或肋部出现裂缝。 4 3预防措施 ( 1 ) 合理选择原料和配合比，采用级配良好 的石子和砂。石含泥量控制在规定范围内；在混凝 土中掺加减水剂，降低水灰比；严格施工，分层浇 筑，振捣密实，以提高混凝土土的抗拉强度。 ( 2)细长结构 、构件 ，采取分段间隔浇筑或 适当设置施工缝或间断缝，以减少约束应力。 ( 3 )预制构件 与台座或台模间 ，以及重叠生 产构件之间，应涂隔离效果较好 的隔离剂 ，以防止 粘结 ；线台座生产构件 ，及时放松预应力盘 ，避免 构件温度收缩受到台座 、胎模 、下部构件及预应力 盘的约束而导致产生裂缝。 ( 4)在结构薄弱的部位及孔洞四角 、多孔板 板面，适当配置细直径温度筋，使之对称均匀分 布 ，以提高极限拉伸值。 ( 5)蒸汽养护结构 、构件时 ，控制升温速。 缓慢揭盖 ，及时脱模 ，避免急热急冷。 ( 6 ) 加强混凝土的养护和保温，控制结构与 外界温度梯度在允许 ( 2 5 )范围以内。 混凝土浇筑后， 裸露表面及时喷水养护，夏季 应适当延长养护时间，以提高抗裂能力 。冬季应适 当延长保温和脱模时间 ，使之缓慢降温，以防温度 骤变 ，温差过大引起裂缝。 4 4 治理方法 温度裂缝对钢筋锈蚀 、碳化 、抗冻融 、抗疲劳 等有影响，故应采取措施治理。对表面裂缝，可采 用涂两遍环氧胶泥或贴环氧玻璃布 ，以及抹 、喷水 泥砂浆等方法进行表面封闭处理，对有整体经性 防 水 、防渗要求 的结构 ，缝宽大于o 1 mm的深进或贯 穿性裂缝 ，应根据裂缝可灌程度 ，采用灌水泥浆或 化学浆液 。对于宽度小于0 1 m m的裂缝 ，由于后期 水泥产生氢氧化钙 、硫磺铝钙等物质 ，碳化作用使 裂缝 自行愈合 ，可不处理或只处理表面即可。 在现代建筑施 工中 ，钢筋混凝土工程尤为显 见 ，因为重视钢筋混凝土在施工中的各类 问题 ，有 利于施工的安全及工程的实用性 ，混凝土裂缝的问 题一直严重困扰着混凝土的施工质量 ，在混凝土生 产及施工过程中有针对性的采取预防措施 ，尽可能 采取有效的技术措施控制裂缝 ，尽量减少裂缝的数 量和宽度 ，特别是有害裂缝的出现 ，以确保工程质 量， 使建筑物具备良 好的耐久性和结构的稳定性。 参考文献 1 陈志源土木工程材料 ( 第二版 ) M 武汉理工大学 出版社 ，2 0 0 3 2 王铁 梦 工程 结构裂 缝控 制 M】 中 国建 筑工 业 出版 社 ，1 9 9 7 3 满慧商品混凝土结构裂缝产生原因及预防措施 J 科 技资讯，2 0 0 6 ， ( 4) ( 编辑汪孝芝 ) 多级分段压裂工艺在油田首口致密砂岩气水平井应用成功 2 月2 0 日，首口由江汉油田自主设计、自主施工的非常规致密砂岩气水平井多级分段压裂施工在建密HF 一 1 井 顺利完成。这标志着江汉油田非常规气藏开发技术跃上了一个新台阶。 建密HF 一 1 井位于建南构造北高点，完钻井深1 5 8 8 m，水平段长6 1 l m，属低孔低渗致密砂岩储层，裂缝不发 育，物性较差。针对油藏地质特点，为实现储层最优化改造，获得较高产能，采油院技术人 员经过深入分析和论 证，采用裸眼封隔分段压裂管柱分6 段改造，选用成熟的低伤害羟丙基胍胶压裂液，并应用Me y e r 2 0 1 0 -件进行压 裂参数优化，现场经过7 个小时的连续奋战，施工一次成功，放喷返7 6 m3 ，点火焰高1 2 m。 该井的成功实施，为江汉油田进一步落实建南构造须家河致密砂岩气产能情况奠定了良好基础。 ( 摘 自江汉油 田网 )