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淺談混凝土裂縫的產生原因和預防措施

  
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摘 要:混凝土裂縫分為兩種:一種為結構性裂縫,一種為非結構性裂縫。非結構性裂縫是最為常見的裂縫,這種裂縫對結構的承載力雖無大的影響,但易于造成鋼筋銹蝕,降低結構物的使用壽命,所以必須重視對裂縫的處理和對裂縫產生的預防。

關鍵詞:混凝土裂縫;原因分析;裂縫修補;防治措施
1.裂縫的概念
  混凝土結構構件的裂縫是一個很普遍的技術問題,人們對它開展了許多試驗研究。大家都知道,混凝土由砂子、石子、水泥、水以及存留其中的氣體組成,是一種非均勻的脆性材料。各組成材料的變形系數不同,在相同的溫度、濕度變化及硬化產生的體積變形下,各組成材料變形并不一致,所以在混凝土內部會產生微細裂縫。這些裂縫用顯微鏡才能看得見,它們的分布是不規則且不連貫的,在荷載作用下或進一步溫差和干縮情況下,這些裂縫的長度、寬度和數量均相應的增大,并逐漸互相貫通,從而出現肉眼可見的裂縫。
  近代對混凝土強度理論進行亞微觀研究結果以及大量工程實踐所提供的經驗都說明,混凝土結構的裂縫是不可避免的。微細裂縫對使用無多大危害,裂縫是一種可以接受的材料特征。這種裂縫不同于構件破壞前的結構裂縫。除對裂縫有嚴格要求的構件,如水池等外,一般構件是允許帶裂縫工作的,設計時一般要驗算裂縫寬度,構件的裂縫寬度不能超出允許的裂縫寬度值,過寬的裂縫對結構還是有較大危害的。
2.裂縫產生的原因分析
  前面說過鋼筋混凝土結構構件的裂縫是由材料內部的初始缺陷微裂擴展引起的。引起微裂擴展產生裂縫的原因很多,大致可歸為兩大類:第一類,由外荷載引起的裂縫,也稱為結構性裂縫,其裂縫與荷載相應,預示結構承載力可能不足或存在嚴重問題;第二類,由變形引起的裂縫,也稱為非結構性裂縫,如溫度變化,混凝土收縮等因素引起的裂縫。第二類裂縫約占總裂縫的80%。
非結構性裂縫根據產生的原因不同又可細分為溫度裂縫和干縮裂縫等。對于泵送施工的預拌混凝土,在施工階段產生的裂縫多屬于干縮裂縫。
  干縮裂縫有兩種,一種是表面不規則的發絲裂縫,另一種發生在配置鋼筋之間并與鋼筋平行的中間寬、兩頭細的裂縫,這種裂縫一般發生在終凝后。
干縮裂縫原因分析:混凝土在水化結硬過程中,水泥礦物與水逐漸轉化為凝膠結晶形成的水泥石,從而產生強度,在毛細管中的水及凝膠水逸失時,水泥石略有收縮。另外,主要是混凝土內水分的不斷蒸發,使體積收縮,這兩種收縮的結果是混凝土產生干縮變形,導致裂縫產生。
除混凝土中水化作用和水分蒸發作用而產生收縮變形以外,產生干縮裂縫的另一個因素是施工養護不良,造成表面干燥過快,而內部濕度變化小,表面收縮變形受到收縮慢的內部混凝土的約束,因此,在構件表面產生較大的拉應力,即干縮應力。當干縮應力超過混凝土極限抗拉強度時,則混凝土表面被拉裂而產生干縮裂縫。
  形成裂縫的另一個重要原因是混凝土本身這種材料性質決定的,那就是混凝土的抗拉強度低,在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。混凝土的抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,而且由于原材料不均勻,水灰比不穩定,及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力低,易于出現裂縫的薄弱部位。在施工中混凝土由高溫冷卻到穩定溫度的過程,往往會在混凝土內部引起相當大的拉應力,這種拉應力依靠混凝土自身承擔,而一旦超出混凝土的抗拉強度就會產生裂縫。
  實踐經驗證明,干縮裂縫的產生與水泥品種、混凝土中的水泥含量、水灰比大小、骨料性質、含泥量等有關,另外還與氣候、鋼筋布置以及外加劑等都有一定關系。
干縮裂縫對結構的承載力尚無大的影響,但易于造成鋼筋銹蝕,降低結構物的使用壽命。

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