預(yù)制混凝土構(gòu)件裂縫成因分析及預(yù)防措施

　　引言

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展往往是破壞倒塌工程質(zhì)量事故的主要原因之一，為此對(duì)研究裂縫的形態(tài)、分析裂縫的產(chǎn)生原因和裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)功能的影響具有重大的意義。其實(shí)，普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般都是帶裂縫受力工作的，隨著裂縫的發(fā)展變化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和適用性會(huì)不同程度的降低，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，但是不通過(guò)觀測(cè)儀器仔細(xì)觀察鋼筋混凝土裂縫一般很難發(fā)現(xiàn)。

　　1.裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的危害

　　當(dāng)鋼筋混凝土裂縫的寬度超過(guò)規(guī)范限值就成了有害裂縫；有害裂縫的存在對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和適用性又造成嚴(yán)重影響，裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的危害一般主要表現(xiàn)三方面：

　　1.1引起建筑物滲漏。

　　由于裂縫滲漏未及時(shí)處理或處理不當(dāng)，既影響建筑物的美觀，又對(duì)使用功能帶來(lái)缺陷。

　　1.2冰凍的影響。

　　鋼筋混凝土一旦產(chǎn)生裂縫水分就會(huì)乘虛而人，即使?jié)B入不是很深，但當(dāng)外界氣溫降到0℃以下時(shí)，水分便會(huì)凝結(jié)成冰。若經(jīng)過(guò)多次冰融循環(huán)，裂縫表面邊緣會(huì)形成散裂，隨著時(shí)間的推移，裂縫將逐漸加寬，結(jié)構(gòu)物受力也將發(fā)生變化。最終將會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞。

　　1.3鋼筋的銹蝕。

　　可分為兩種情況：有“先裂后銹”和“先銹后裂”。先裂后銹即由于鋼筋混凝土收縮和施工質(zhì)量等原因引起的裂縫，常常成為空氣、水分等其它侵蝕介質(zhì)的通道，裂縫時(shí)間長(zhǎng)久以后，會(huì)使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，從而削弱了鋼筋的受力截面積，破壞混凝土對(duì)鋼筋的握裹力。先銹后裂即由于鋼筋混凝土自身的化學(xué)變化作用，使鋼筋發(fā)生銹蝕，銹蝕物體體積膨脹，因此會(huì)造成沿鋼筋長(zhǎng)度的混凝土產(chǎn)生劈裂裂縫，破壞鋼筋混凝土保護(hù)層，使鋼筋與外界空氣接觸，導(dǎo)致鋼筋銹蝕速度迅速加快。

　　2.預(yù)制混凝土構(gòu)件裂縫的成因

　　所謂裂縫增多是指前兩類(lèi),也就是裂縫增多的兩類(lèi)發(fā)生在混凝土的早期,這一階段對(duì)于混凝土的開(kāi)裂過(guò)程來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的。在混凝土加水?dāng)嚢璧脑缙?混凝土的體積變化最劇烈,水化熱集中釋放,由于此階段混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉應(yīng)變相對(duì)來(lái)說(shuō)都較低,早期的約束變形而產(chǎn)生的應(yīng)力極易使混凝土產(chǎn)生裂縫,這些裂縫形成的微裂縫缺陷又在后期造成拉應(yīng)力集中,裂縫易擴(kuò)展影響構(gòu)件的外觀質(zhì)量、實(shí)際有效的保護(hù)層厚度減少、鋼筋銹蝕造成耐久性下降、嚴(yán)重的還可能造成構(gòu)件結(jié)構(gòu)承載力下降等嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

　　早期裂縫增多的原因主要有:構(gòu)件按設(shè)計(jì)圖要求生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)施工效率提高,工期要求緊,不足28天養(yǎng)護(hù)齡期,需提高混凝土早期強(qiáng)度,可提前預(yù)應(yīng)力張拉或放張,提前出廠。使用早強(qiáng)水泥及增加水泥用量,導(dǎo)致凝結(jié)時(shí)間,水泥水化熱等問(wèn)題。

　　除膠凝材料外,細(xì)集料的品種變化也是增加開(kāi)裂的原因之一,在天然砂資源日漸減少的情況下,特別是適合構(gòu)件生產(chǎn)的中砂難以采購(gòu)的情況下,使用細(xì)砂、山砂及人工機(jī)制砂就不可避免,也是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。但隨之而來(lái)的應(yīng)用技術(shù)沒(méi)有同步,這也是裂縫增多的原因之一。

　　3.各種裂縫成因和防治措施

　　3.1混凝土的塑性變形引起的裂縫

　　混凝土的塑性變形引起的裂縫一般是不連續(xù)的，在構(gòu)件上部，較淺。有時(shí)脫模后即可發(fā)覺(jué)。

　　原因分析：混凝土拌和時(shí)太干，流動(dòng)性、和易性太??；在施工時(shí)振搗不夠密實(shí)；覆蓋不及時(shí)，養(yǎng)護(hù)不好，水分蒸發(fā)過(guò)快。

　　預(yù)防措施：嚴(yán)格控制水灰比，凝結(jié)時(shí)間不宜過(guò)快，必要時(shí)可摻緩凝劑；混凝土振搗應(yīng)均勻分布，且上下層結(jié)合良好；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止因混凝土的水分蒸發(fā)過(guò)快而發(fā)生混凝土硬化不均勻。

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　　3.2荷載作用下的裂縫

　　荷載裂縫是由于結(jié)構(gòu)在荷載作用下變形過(guò)大而產(chǎn)生的裂縫。

　　產(chǎn)生的主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工錯(cuò)誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等，往往人為因素影響較多，謹(jǐn)慎的控制人為錯(cuò)誤可減少荷載裂縫產(chǎn)生。

　　預(yù)防措施：使用中不得改變使用荷載范圍，特別是未成形的結(jié)構(gòu)物，不許重型車(chē)輛行駛。其填土厚度嚴(yán)格按驗(yàn)標(biāo)要求進(jìn)行；提高設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)，提高圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證必要的構(gòu)造配筋；加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量觀念，嚴(yán)格按圖紙及國(guó)家規(guī)范驗(yàn)收鋼筋。

　　3.3由于溫度產(chǎn)生的裂縫

　　溫度裂縫是由大氣溫度變化、周?chē)h(huán)境高溫的影響和大體積混凝土施工時(shí)產(chǎn)生的水化熱等多種因素造成，自然界氣候變化對(duì)溫度裂縫影響較大，為此作好應(yīng)對(duì)溫度影響的技術(shù)措施是至關(guān)重要。

　　成因分析：在混凝土溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力的作用下，混凝土受周?chē)Y(jié)構(gòu)的約束而不能自由變形，超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，此時(shí)在配筋率較低的部位抗拉強(qiáng)度較薄弱就產(chǎn)生了裂縫。轉(zhuǎn)角處的裂縫是因?yàn)榛炷潦湛s時(shí)受到角兩邊結(jié)構(gòu)面的約束而引起的

　　預(yù)防措施：溫度裂縫由氣候變化而導(dǎo)致．往往在經(jīng)過(guò)夏天或冬天后出現(xiàn)或加大，在使用環(huán)境高溫影響下，熱源溫度高，即使作用時(shí)間不長(zhǎng)也可以引起開(kāi)裂。熱源溫度不太高，在長(zhǎng)期烘烤下也可能開(kāi)裂。體積比較大的構(gòu)件．由于水泥水化熱大，構(gòu)件內(nèi)部溫度與外部溫度產(chǎn)生溫差，而產(chǎn)生的裂縫的防治就是在構(gòu)件表面加強(qiáng)覆蓋，采取一定的保溫措施，使這種溫差降到最低。露天臺(tái)座法生產(chǎn)的構(gòu)件，當(dāng)達(dá)到剪筋強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)立即剪斷鋼筋。

　　3.4自重徐變裂縫

　　在未拆側(cè)模以前，其表現(xiàn)形式和橫向裂縫極其相似，但自重徐變裂縫在拆側(cè)模后特別是拆除底模用墊木擱支后和上板面的橫向裂縫有很大區(qū)別，這類(lèi)裂縫向下擴(kuò)展，發(fā)生部位為距離板端部1～2m左右，數(shù)量不一，通常為兩至三條。向下擴(kuò)展要視具體情況。

　　成因分析：主要原因是混凝土的收縮在表面形成微裂縫，又由于模板支撐或剛度不足，橋面梁端部混凝土在重力作用下，以端承部折角處為支點(diǎn)形成彎距，產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成附近混凝土開(kāi)裂。

　　預(yù)防措施：一是加強(qiáng)二次光面及早期養(yǎng)護(hù)，其次是加強(qiáng)模板剛度并在混凝土澆灌過(guò)程中及澆灌完畢后檢查模板支撐，最好在澆灌混凝土完畢緊固支撐。在拆除側(cè)模后暫緩拆除端部模板，一般應(yīng)在同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％以后再拆除模板。

　　4.裂縫處理原則

　　針對(duì)不同裂縫的產(chǎn)生制定出相應(yīng)的預(yù)防措施，取得了良好的效果，總結(jié)了處理措施的原則。

　?、贊M足設(shè)計(jì)要求，遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。

　?、诓榍褰ㄖY(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況、裂縫現(xiàn)狀和發(fā)展變化情況。確定裂縫性質(zhì)，觀測(cè)裂縫的變化，制定適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，正確地組織施工。

　?、鄹鶕?jù)裂縫的性質(zhì)和使用要求確定處理目的。

　　④對(duì)危及結(jié)構(gòu)安全的裂縫，必須認(rèn)真分析處理，防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞倒塌的惡性事故，并采取必要的應(yīng)急防護(hù)措施，以防止事故惡化。

　?、葑詈迷诹芽p穩(wěn)定后再處理：對(duì)隨環(huán)境條件變化的溫度裂縫宜在裂縫最寬時(shí)處理；對(duì)危及結(jié)構(gòu)安全的裂縫應(yīng)盡早處理。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　在多年的構(gòu)件生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),采取各項(xiàng)措施,構(gòu)件的缺陷可以很大程度減少,但類(lèi)似裂縫,特別是一些細(xì)小裂縫要完全避免出現(xiàn)基本上沒(méi)有可能,由于目前拌制混凝土所用基本的原材料及相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況看,在一定程度上可以說(shuō),裂縫將長(zhǎng)期和混凝土及混凝土構(gòu)件并存。裂縫現(xiàn)象及解決之道,應(yīng)當(dāng)開(kāi)展多方位、多層次的探索。