淺談混凝土裂縫的成因及防治

淺談混凝土裂縫的成因及防治

1混凝土澆筑及保溫工作秦皇島的統(tǒng)計(jì)室是一層地下建筑，共有15層。屋頂采用鋼筋混凝土插穗，在風(fēng)化巖石層中生根。鋼筋混凝土地下室東西長(zhǎng)61.35m，南北長(zhǎng)16.20m。東墻20.9米，有一個(gè)延伸的裂縫。施工期間，應(yīng)制作一條帶，距離東墻30.2m，寬度0.8m。地下室底板采用倒梁板式結(jié)構(gòu),板厚0.75m,梁高1.0m,采用C30P8防滲混凝土,地下室側(cè)墻厚度0.25m,采用C35P8防滲混凝土,地下室頂板及內(nèi)部梁、墻、柱等結(jié)構(gòu)采用C35混凝土。地下室工程所用混凝土全部采用商品混凝土,底板混凝土中摻加了防凍劑和UEA膨脹劑,頂板及側(cè)墻混凝土中未摻加UEA膨脹劑,坍落度為140mm~160mm。施工時(shí),后澆帶兩側(cè)的墻壁鋼筋一次綁扎完成,貫通不斷開(kāi)。后澆帶兩側(cè)支設(shè)的頂板和側(cè)墻模板形成整體,支撐剛度很大。地下室底板于2002年12月8日至9日澆筑完成后澆帶兩側(cè)的混凝土,頂板和側(cè)墻的混凝土采用一次性澆筑工藝,于2003年1月8日至9日澆筑完成?；炷翝仓瓿珊罅⒓床扇”胤纼龃胧?頂板上表面覆蓋一層塑料薄膜和草簾子二層,側(cè)墻外采用圍布一層、草簾子二層進(jìn)行保溫,并且在地下室內(nèi)生爐子增溫,使內(nèi)部溫度達(dá)到+15℃,混凝土外表面溫度也在+2℃以上,此時(shí)外界氣溫平均在-7℃~-17℃,保溫7天后于2003年1月16日停止保溫,拆除草簾子、圍布、塑料薄膜等。2003年1月20日在檢查中發(fā)現(xiàn)后澆帶西側(cè)頂板中部、電梯井的南側(cè)出現(xiàn)兩道南北向裂縫,裂縫兩端均未伸到梁上,縫寬≤0.2mm,縫上下貫通,后澆帶東側(cè)頂板未發(fā)現(xiàn)裂縫,但伸縮縫處的兩處外墻均出現(xiàn)豎向裂縫,而且內(nèi)外貫通,伸到墻頂,縫寬≤0.5mm。2003年2月17日拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)頂板與外墻壁在交接處有一圈水平裂縫,縫寬≤0.2mm。2003年2月23日拆完模板.2月26日又在側(cè)墻外表面發(fā)現(xiàn)有8道豎向裂縫,縫寬≤0.2mm,縫深7mm~10mm,縫上下端均未伸到頂板和底板,距離約有0.3m~1.0m,細(xì)裂縫位置均在內(nèi)墻(柱)與側(cè)墻交接處的兩側(cè),南側(cè)墻外表面裂縫多,北側(cè)墻外表面裂縫少,在此期間,每天均有3~4級(jí)西南風(fēng),氣溫在0℃~-10℃之間。2混凝土澆筑裂縫我們對(duì)該工程地下室側(cè)壁及頂板出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查,并對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行了回彈檢測(cè)。從檢測(cè)結(jié)果上看,該工程地下室混凝土強(qiáng)度均超過(guò)了設(shè)計(jì)值,并且沒(méi)有漏振、跑模、漏漿等情況,說(shuō)明地下室工程的商品混凝土質(zhì)量及混凝土澆筑振搗、養(yǎng)護(hù)均符合要求,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)模板移動(dòng)、變形、支撐沉降不平的情況,說(shuō)明施工時(shí)情況正常。根據(jù)裂縫的情況及出現(xiàn)的時(shí)間,我們將這些裂縫分成兩類(lèi),并分別用排除法分析裂縫原因。第一類(lèi)包括有頂板裂縫、伸縮縫處裂縫、頂板與側(cè)墻交接處的一圈水平裂縫,這些裂縫的特征是混凝土拆模之前就形成的裂縫,多為貫通裂縫,出現(xiàn)后沒(méi)有發(fā)展。第二類(lèi)包括側(cè)墻外表面出現(xiàn)的豎向細(xì)微裂縫,這些裂縫的特征是在拆模幾天后出現(xiàn)的,裂縫僅外表面存在,縫深7mm~10mm,位置特殊,均位于內(nèi)墻(柱)與側(cè)壁交接處的兩側(cè),出現(xiàn)后沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展。2.1混凝土澆筑變形僅從側(cè)墻伸縮縫處的裂縫形狀分析,該裂縫由于呈上寬下窄,上端通到壁頂,下端距底板0.5m左右處終止。該裂縫有可能是由于地下室底板不均勻沉降造成的,如底板兩端下沉,就可能造成伸縮縫處此種形狀的裂縫。但是該工程采用的灌注樁直接生根于風(fēng)化巖石層上,上部沒(méi)有大的荷載,地基沉降和壓縮變形很小,而且底板是梁板式結(jié)構(gòu),截面尺寸大(厚度0.75m),又有多道貫通梁,底板的剛度很大,因此不可能出現(xiàn)底板不均勻沉降的情況,這樣就排除了底板沉降造成裂縫的因素。在全面分析施工過(guò)程中的保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程后,我們認(rèn)為混凝土溫度差收縮是產(chǎn)生頂板裂縫、側(cè)壁伸縮處裂縫、頂板與側(cè)壁交接處水平裂縫的主要原因。該工程施工中由于地基采用的是鋼筋混凝土灌注樁,澆筑底板混凝土前充分考慮了樁對(duì)底板混凝土收縮的約束,特別是底板厚度為0.75m,基本上屬于大體積混凝土,底板混凝土在凝固過(guò)程中會(huì)有很大的收縮,在樁的約束下極易開(kāi)裂,因此底板混凝土中摻加了UEA膨脹劑補(bǔ)償混凝土的收縮,并取得了很好的效果,底板未出現(xiàn)任何裂縫,但是在澆筑側(cè)壁及頂板混凝土?xí)r,沒(méi)有考慮在混凝土中摻加UEA膨脹劑對(duì)因水泥水化、凝細(xì)和干燥收縮引起的頂板和側(cè)壁混凝土收縮進(jìn)行補(bǔ)償,而且地下室頂板和側(cè)壁澆筑混凝土?xí)r采用的是一次澆筑工藝,頂板和側(cè)壁在澆筑混凝土的中間也沒(méi)有間距足夠的時(shí)間,使側(cè)壁混凝土進(jìn)行稠化和凝細(xì)收縮,這樣在澆筑完頂板和側(cè)墻混凝土后,側(cè)墻混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生了收縮,并受到已基本硬化完成的底板混凝土的約束,在側(cè)墻混凝中產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力,頂板混凝土的水平方向收縮和側(cè)壁混凝土垂直方向的收縮在交接處產(chǎn)生了拉應(yīng)力。頂板和側(cè)壁混凝土在保溫養(yǎng)護(hù)期間,室內(nèi)溫度很高,達(dá)到+2℃~+15℃,但保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間很短,當(dāng)7天后撤去保溫措施后,頂板和側(cè)壁的混凝土立即從+2℃~+15℃的環(huán)境進(jìn)入到冬季的-7℃~-17℃的寒冷環(huán)境中,混凝土中產(chǎn)生20℃以上的溫度差,引起了混凝土的溫差收縮,這個(gè)溫差收縮與上述硬化收縮疊加,使混凝土中的收縮值很大,當(dāng)混凝土收縮受到地下室支設(shè)牢固、連成整體、剛度很大的模板系統(tǒng)約束時(shí)就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生較高的拉應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生裂紋。后澆帶西側(cè)頂板尺寸大,頂板收縮量也大,但側(cè)壁、梁、柱形成的空間結(jié)構(gòu)體系剛度大,側(cè)壁沒(méi)有薄弱環(huán)節(jié),因此由于頂板的收縮在板斷面最小的電梯井南側(cè)產(chǎn)生了水平裂縫。后澆帶東側(cè)頂板及梁、柱由于伸縮縫的存在被分成兩塊,伸縮縫兩側(cè)的梁、柱、板、側(cè)墻分別形成了較大剛度的結(jié)構(gòu)體系,分別產(chǎn)生較大的收縮變形共同抻拉伸縮縫處的外壁,并使之?dāng)嗔殉缮蠈捪抡牧芽p,而伸縮縫兩側(cè)的板由于尺寸小,收縮也小,在伸縮縫處側(cè)壁開(kāi)裂后有了變形的空間,因此,東側(cè)頂板沒(méi)有產(chǎn)生裂縫。同樣頂板和側(cè)壁的交接處由于溫度差收縮和硬化收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力使外表面產(chǎn)生一圈水平裂縫。這些裂縫的產(chǎn)生是由于溫度差及硬化引起的,這兩種收縮引起的應(yīng)力是全截面的,因此產(chǎn)生的裂縫一般也是貫通的。2.2混凝土表面裂縫的主要受溫度度差、內(nèi)部表面裂縫、外部表面出現(xiàn)干對(duì)于側(cè)墻外表面出現(xiàn)的豎向細(xì)微裂縫,在分析其產(chǎn)生原因時(shí),我們注意到這些裂縫出現(xiàn)的時(shí)間是一致的,都是在拆完模板幾天后的2月26日早晨出現(xiàn)的。裂縫均豎直向下,位置均處于內(nèi)墻(柱)與側(cè)墻交接處的兩側(cè),距內(nèi)墻(柱)中心約240mm~300mm,這些細(xì)微裂縫均未貫通,上下端也未延伸至頂板和底板等處。根據(jù)這此特征,我們排除了混凝土干燥收縮的因素,雖然干燥收縮也會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生豎向平行裂縫,但干燥收縮使混凝土墻產(chǎn)生的裂縫應(yīng)是墻兩面均有,南墻、北墻裂縫應(yīng)是基本一致,但本工程僅側(cè)墻外表面有裂縫,內(nèi)表面沒(méi)有裂縫,而且裂縫主要在南側(cè)墻上,北側(cè)墻僅有2條,因此可以排除混凝土干燥收縮的因素,同樣也可以排除溫度差的因素,因?yàn)橐环矫婊炷敛鹜昴：蟛皇苣０逑到y(tǒng)的約束,另一方面?zhèn)葔?nèi)外表面也沒(méi)有太大的溫度差能使外表面產(chǎn)生裂縫。在排除了很多因素后,我們認(rèn)為側(cè)墻外表面的細(xì)微裂縫是由于春天的大風(fēng)天氣造成的。地下室外墻面拆完模板后,混凝土的表面及內(nèi)部仍處于潮濕狀態(tài)。在隨后幾天的3~4級(jí)西南風(fēng)吹拂下,空氣濕度較小,南側(cè)墻外墻面處于迎風(fēng)面,混凝土表面水分蒸發(fā)散失較快,而側(cè)墻內(nèi)表面處于地下室內(nèi),受風(fēng)的影響很小,內(nèi)表面水分散失較慢,混凝土具有濕脹干縮的特點(diǎn),失水干燥后會(huì)產(chǎn)生混凝土收縮,這樣側(cè)墻外表面收縮快,內(nèi)表面收縮慢,混凝土內(nèi)外表面之間產(chǎn)生收縮差,從而造成外表面拉應(yīng)力,特別是在內(nèi)墻(柱)與側(cè)墻交接處,由于內(nèi)墻或柱的截面尺寸大,內(nèi)外表面收縮差梯度小,而側(cè)壁截面尺寸小,內(nèi)外表面收縮差梯度大,在交接處產(chǎn)生了應(yīng)力集中,使外墻面沿柱也產(chǎn)生豎向裂縫。3混凝土澆筑技術(shù)通過(guò)以上原因分析,我們可以采取以下預(yù)防措施減少此類(lèi)型裂縫的產(chǎn)生。3.1地下室工程施工中,底板、側(cè)壁及頂板混凝土中都要摻加UEA膨脹劑對(duì)混凝土的收縮進(jìn)行補(bǔ)償,減少裂縫產(chǎn)生隱患。3.2地下室工程側(cè)壁及頂板混凝土宜分開(kāi)澆筑,使側(cè)壁混凝土完成終凝后再澆筑頂板混凝土,如果必須對(duì)連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次性澆筑施工則應(yīng)選擇坍落度小,保水性、精聚性好的混凝土,并且中間距一段時(shí)間(初凝)使側(cè)壁混凝土稠化一段時(shí)間。3.3冬季施工時(shí),應(yīng)提高混凝土的早期強(qiáng)度,保溫措施應(yīng)待混凝土強(qiáng)度上升到可以抵抗溫度差應(yīng)力時(shí),方可撤去,不應(yīng)過(guò)早地撤去保溫措施,