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混凝土结构裂缝的成因与防治处理措施

【摘要】近年来,随着社会发展的需要,建筑工程的施工数量在不断增加.在建筑工程的施工中,混凝土作为主体结构的承重材料,其使用具有非常重要的作用.混凝土的施工材料具有非常好的抗压性,能够起到较好的抗震效果,整体连接性能也非常强,在工程建设中的运用非常的广泛.但是,混凝土施工中的结构裂缝问题对施工质量具有非常大的影响,为此,需要通过对混凝土裂缝产生的原因进行研究分析,并提出有效的预防和处理措施,提升混凝土结构的质量.

【关键词】混凝土；裂缝；成因；措施分析

1.前言

我们都知道,在建筑工程施工中,混凝土结构的使用比较普遍,这是因为混凝土具有作为建筑主体材料使用的特殊性质.但是混凝土施工中,容易产生结构裂缝,这不仅影响到混凝土的视觉美观,最重要还影响到混凝土的使用功能和结构安全,因此,需要加强混凝土结构裂缝因素的分析和研究,提出有效的防治措施,实现混凝土施工质量的提升.

2、较为常见的混凝土结构裂缝的类型及其危害

2.1 混凝土结构裂缝的主要类型

2.1.1 按照裂缝的大小尺寸的分析

一般情况下,可以分成宏观裂缝和微观裂缝两种,微观的裂缝主要是在混凝土的结构内部,尺寸相对较小,一般而言裂缝的宽度不超过0.05毫米.在混凝土的内部不会贯通,微观的裂缝属于混凝土内部特有的一种裂缝；宏观裂缝主要是指尺寸相对较大的裂缝,通常情况下,裂缝的宽度要大于0.05 毫米,可以存在于混凝土的内部,也可以分布在混凝土的结构表面.

2.1.2 按照裂缝的形式进行分类,主要分为不规则的裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、垂直裂缝、水平裂缝以及斜向裂缝等.

2.1.3 按照裂缝的发展程度进行分类,主要包括破坏性的裂缝、贯穿性的裂缝和表面的裂缝.

2.1.4 按照裂缝的成因进行分类,主要包括材料因素裂缝、施工因素裂缝、温度因素裂缝、设计因素裂缝和不均匀的变形因素裂缝.

2.2 常见的混凝土结构裂缝的主要危害

裂缝对混凝土的结构影响较大,经常会产生以下危害：会对混凝土的结构的承载力造成一定的影响；会限制混凝土结构的正常使用,混凝土的结构的正常使用会受到一定的影响；混凝土结构的整体性和耐久性受到了一定的影响；混凝土结构的美观受到了影响.如果过程中出现了较大的裂缝,那么混凝土的结构或者是部件彻底的报废,必须要返工,导致材料浪费,耽误了工期,带来了较大的经济损失.

2.3 混凝土结构裂缝的具体分类

2.3.1 温度裂缝

混凝土的性质是热胀冷缩,当温度和环境出现变化的时候,就会造成温度变形,这个时候就会直接产生某正附加应力,如果混凝土本身的抗拉强度要比该应力低的话,就很容易出现裂缝.在施工的中后期,温度裂缝出现的概率大大增加,温度的变化对于缝宽也有着一定的影响.尤其是浇筑大体积的混凝土的时候,大量的水化热会释放出来,内部的温度大大的提升,混凝土的表层和内部的温差会有很大的变化,内部的混凝土会对表面产生一定的约束,产生较大拉应力,混凝土在早期时抗拉强度比较低,导致温度裂缝产生.

2.3.2 干缩裂缝

混凝土在硬化的过程中,内部干缩也会影响混凝土结构体积的变化,这也是干缩裂缝形成的主要原因.干缩裂缝在结构表面相对较为常见稀,而且它们的走向纵横交错是没有规律可言,一般来讲,混凝土的露天放置,缺乏适当的养护,过了一段时间之后,就很容易在表层或者是侧面出现干缩裂缝,并随湿度和温度变化而逐渐发展.

2.3.3 塑性的收缩裂缝

塑性的裂缝一般出现在结构的表层,较少贯穿整个结构,结构形状不规则而且长短不一致,这种裂缝主要是在混凝土浇筑的前期,多表现为龟裂.

2.3.4 沉降裂缝

建筑物出现了不均匀沉降,构件受力出现变形,进而造成了混凝土的构建开裂的情况,持续的不均匀沉降也会进一步造成裂缝扩大,这种的裂缝的形状和大小基本上是由地基变形引起的.

3.混凝土结构裂缝的原因分析

3.1 设计因素产生的裂缝

应力过于集中会造成裂缝的出现,也会让构件和结构的截面受力效果发生变化,在截面位置由于应力过于集中会造成构件的结构缝隙；钢筋配置不当也会导致裂缝的出现,在设计的工程中因为计算的简化或不当处理,导致构件在受约束的地方没有配置钢筋或者是配置的钢筋数量较小,这就使得构件受力之后,会在受约束的位置产生缝隙；设计方案的不合理也会出现裂缝,在设计过程中对支座位移和预应力构件的提升方式或结构刚度,要充分的考虑这些方法对构件产生的不利影响,否则极易出现裂缝；在设计过程中没有认真的考虑施工方法和材料的性质等因素会引起混凝土的裂缝,在设计的环节需要对混凝土的收缩、变形、水灰比等因素充分考虑,避免裂缝的出现.

3.2 材料因素引起的裂缝

一些原材料比如水泥、砂、石和水的选择和规范不相符,混凝土就容易出现裂缝,比如说选择的水泥过期了或者受潮了；砂、石没有清洗干净,含泥量较大；水中有油或者是水质不清洁的情况；骨料颗粒选择了不合适的级配,会造成混凝土的收缩不断的增大,会加剧混凝土裂缝的产生；如果过程中采用了大量的水泥,水灰比相对较小,水花热较大；水灰比过大,塌落度较大,砂率相对较高,石子的粒径过大,以上这些都导致混凝土存在有裂缝的因素；选择了不合适的减水剂、掺合料,或者是掺进去的量不合适这些也会造成混凝土出现裂缝的情况；在设计的工程中如果选择了不合适的水泥等级或者品种也会造成混凝土出现裂缝的情况.

3.3 混凝土收缩产生的裂缝

当混凝土的出现塑性收缩就会造成裂缝出现,主要的原因是混凝土在浇筑完成后进入了凝结的过程,表面的水分会很快流失,然后自身就产生了水化热引起的；化学收缩会造成混凝土的裂缝,这主要是因为水泥的水化反应是的混凝土的体积出现了明显的收缩造成的；干燥收缩也会造成混凝土的裂缝,这是因为混凝土在硬化的过程中会因为表面失水严重造成的；环境温度的变化也会造成混凝土的裂缝,这主要是因为环境温度不断的下降使得混凝土受拉引起的.

3.4 施工工作产生的裂缝

混凝土在浇筑的过程中,施工人员需要进行合理的振捣,进一步提升混凝土的密实度以及均匀性,减少或者减弱混凝土裂缝的诱因；混凝土浇筑完成之后要注意做好养护和补水的工作,尽可能的减少混凝土在早期时就出现脱水严重的情况,极易造成混凝土发生开裂；混凝土浇筑工作完成之后,周围的环境温度的变化要及时监测,尽可能的避免因为温度的差异太大造成混凝土出现裂缝；混凝土的拆模顺序和拆模时间也要多加注意,尽可能的减少因为拆模不当造成的混凝土裂缝的发生；对混凝土的养护条件要有效提升,当现场的混凝土的养护条件和标准的养护条件相接近时,混凝土发生开裂的可能性也就会大大的削减.

3.5 使用因素引起的裂缝

当基础落在了不均匀沉降的地基上,地基受荷载之后会出现不均匀沉降,如果荷载力超过了设计的荷载之后,就很容易造成混凝土出现受拉开裂的情况；在使用的过程中,如果结构受力形式有变化,比如说随意开洞,随意将承重墙拆除,就很容易引起混凝土的裂缝；在设计的过程中,因为没有密切的联系周围的实际情况,碱、盐和酸这些有侵蚀性的物质就会对结构产生一定的影响,很容易出现裂缝；还有一部分属于偶然性的因素,比如说爆炸、火灾和地震等都有可能导致混凝土出现裂缝.

4.混凝土裂缝的防治措施分析

在了解了混凝土结构裂缝产生的原因后,需要加强相关防范措施,有效的防止混凝土结构裂缝的产生,实现混凝土施工质量的提升.

4.1 从设计方面分析

在对混凝土结构设计时,需要避免出现较大的应力集中现象的结构,例如出现截面的突变,或者是刻槽、开洞等.如果是建筑工程建设的需要,应该采取相应的结构补强措施,尽量的减少混凝土结构裂缝的产生.

在混凝土的施工中,会使用到钢筋材料,钢筋的配置不仅表现在数量的搭配上还表现在位置的摆放上.对于不同结构的受力情况,需要采取不同的钢筋混凝土设计.对此,相关的钢筋混凝土设计者应该加强钢筋结构和配置的重视,使得混凝土结构更加的符合实际需要.

混凝土结构虽然整体上具有非常强的硬度,但是不是所有的位置对混凝土强度的要求亦不同,因此,需要加强混凝土结构中比较薄弱部位的处理,尤其是容易发生裂缝的地方,更是需要加强相关措施的实施,避免混凝土结构裂缝的发生.

在对混凝土进行结构设计时需要处理好混凝土结构的受力情况,使得混凝土受到外力作用而发生变形的情况减少,从而实现混凝土结构效果的增强.

对于混凝土设计者而言,需要加强混凝土施工材料特征的了解,并结合施工结构和施工方案,使得混凝土的施工设计更加符合工程使用的需求,增强混凝土使用的效果.

4.2 从材料方面分析

混凝土结构的产生主要是水泥、沙子以及石子混合的作用.在将这些材料混合施工时,需要根据实际的施工需要选择合适的施工材料.选用收缩量较小的水泥,比如采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量.混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大, 干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂.合理的使用外加剂的能够明显提升混凝土的施工质量,同时还能够减少水泥和水的使用,这样就可以减少水化热的发生,还能够降低施工的成本.

混凝土的配置中需要加强相关新材料新技术的应用,比如,在混凝土的施工材料中加入适量的高性能混凝土膨胀剂来减轻混凝土的收缩问题.混凝土因为收缩的作用,必然会使得表面产生裂缝,通过膨胀剂的使用能够有效解决此问题.同时还需要加强配合比的调制,使得混凝土的配置更加趋于合理.

4.3 从施工方面分析

在进行混凝土的施工操作中,首先需要加强施工方案的编制、审核和确定,施工方案的合理性直接影响到施工的效果.合理的施工方案指导施工,在上部结构施工前对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固.模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀.浇筑过程中有效的控制混凝土浇灌时间、浇灌次数、振捣、养生等环节,能够更好地控制混凝土的质量,避免各类裂缝的发生.

在混凝土进行施工的过程中,需要加强管理措施,减少人为因素的影响.首先需要加强混凝土施工操作的控制,使得混凝土的施工能够严格按照施工方案和技术交底进行,因为施工质量的好坏直接影响到混凝土结构裂缝的产生情况.其次,需要加强施工中相关重点内容的了解,其一需要将施工材料的配合比例明确清楚,不得随意改变配合比.其二,是需要加强钢筋位置摆放的了解,对遭到外力位移的钢筋,应该及时的进行调整,对于钢筋上存在的污染物也需要及时的进行清理.其三,要加强施工后混凝土的养护工作,及时洒水湿润、覆盖塑料薄膜或者潮湿草垫等,保持混凝土终凝前表面湿润.同时还需要注意混凝土内部温度的变化,在大体积混凝土内部预先设置冷却管道,及时采取通冷水或者冷气等降温措施,避免内外温差过大,导致裂缝的发生.其四,需要把控好拆模的时间,根据同条件试块的试验数据,必须要保证混凝土强度达到设计要求,才能够进行拆模.

5、混凝土结构裂缝的处理措施

在实际的工程施工中,混凝土结构出现裂缝的情况比较多见,混凝土结构裂缝产生之后,会影响到混凝土结构的安全性、耐久性以及适用性等,需要及时的采取措施,做好混凝土裂缝的处理工作.随着科技的不断发展,对于混凝土的裂缝处理方法也比较多,主要表现在以下几点.

5.1 表面处理法.首先是涂抹的处理方法.当混凝土结构的表面出现微观裂缝或较小的宏观裂缝时,裂缝深度尚未达到钢筋,并且不再继续发展的裂缝,采用灌装等材料难以处理,可以通过在裂缝的表面涂抹一些材料的方法将混凝土的裂缝填补完全,从而实现混凝土裂缝的修补,比如采用水泥基渗透结晶型防水材料,可以较好的封闭微裂缝和混凝土毛细孔道, 从而使混凝土致密, 防止渗漏.其次是贴补处理的方法,采用土木膜或者其他具有防水作用的薄片,对裂缝的表面进行贴补,实现对混凝土裂缝的封闭,起到防渗堵漏的作用,增加混凝土的耐久性.

5.2 封堵处理法.对于较宽的裂缝,可采用环氧砂浆等修补材料直接填充裂缝.对于宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝,可采取开V 型槽,进行清理后再做作填充处理,起到封闭裂缝和补强的作用.

5.3 灌浆处理法.是属于传统的处理方法,利用压送设备将补缝浆液注入砼裂隙,达到封闭裂缝的目的,费用较低,效果较好.

5.4 结构补强法.因受力产生的裂缝,导致的混凝土耐久性降低,影响结构强度和使用安全,可采取结构补强法.通常可采用粘贴碳纤维布或芳纶纤维布补强加固,此材料与原有钢筋混凝土可共同作用,提高结构的强度,增强结构的抗裂和抗剪能力,延长钢筋混凝土结构的使用寿命.

结语：

总而言之,对于混凝土结构裂缝的产生,存在的因素非常的多,需要专业技术人员加强对此的研究,确认混凝土结构裂缝产生的原因,针对性的采取措施予以解决,加强混凝土结构裂缝原因的分析、预防和处理,为工程的施工质量提供保障.

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