浅谈混凝土裂缝的成因及防治

浅谈混凝土裂缝的成因及防治

1混凝土浇筑及保温工作秦皇岛的统计室是一层地下建筑，共有15层。屋顶采用钢筋混凝土插穗，在风化岩石层中生根。钢筋混凝土地下室东西长61.35m，南北长16.20m。东墙20.9米，有一个延伸的裂缝。施工期间，应制作一条带，距离东墙30.2m，宽度0.8m。地下室底板采用倒梁板式结构,板厚0.75m,梁高1.0m,采用C30P8防渗混凝土,地下室侧墙厚度0.25m,采用C35P8防渗混凝土,地下室顶板及内部梁、墙、柱等结构采用C35混凝土。地下室工程所用混凝土全部采用商品混凝土,底板混凝土中掺加了防冻剂和UEA膨胀剂,顶板及侧墙混凝土中未掺加UEA膨胀剂,坍落度为140mm~160mm。施工时,后浇带两侧的墙壁钢筋一次绑扎完成,贯通不断开。后浇带两侧支设的顶板和侧墙模板形成整体,支撑刚度很大。地下室底板于2002年12月8日至9日浇筑完成后浇带两侧的混凝土,顶板和侧墙的混凝土采用一次性浇筑工艺,于2003年1月8日至9日浇筑完成。混凝土浇筑完成后立即采取保温防冻措施,顶板上表面覆盖一层塑料薄膜和草帘子二层,侧墙外采用围布一层、草帘子二层进行保温,并且在地下室内生炉子增温,使内部温度达到+15℃,混凝土外表面温度也在+2℃以上,此时外界气温平均在-7℃~-17℃,保温7天后于2003年1月16日停止保温,拆除草帘子、围布、塑料薄膜等。2003年1月20日在检查中发现后浇带西侧顶板中部、电梯井的南侧出现两道南北向裂缝,裂缝两端均未伸到梁上,缝宽≤0.2mm,缝上下贯通,后浇带东侧顶板未发现裂缝,但伸缩缝处的两处外墙均出现竖向裂缝,而且内外贯通,伸到墙顶,缝宽≤0.5mm。2003年2月17日拆模时发现顶板与外墙壁在交接处有一圈水平裂缝,缝宽≤0.2mm。2003年2月23日拆完模板.2月26日又在侧墙外表面发现有8道竖向裂缝,缝宽≤0.2mm,缝深7mm~10mm,缝上下端均未伸到顶板和底板,距离约有0.3m~1.0m,细裂缝位置均在内墙(柱)与侧墙交接处的两侧,南侧墙外表面裂缝多,北侧墙外表面裂缝少,在此期间,每天均有3~4级西南风,气温在0℃~-10℃之间。2混凝土浇筑裂缝我们对该工程地下室侧壁及顶板出现的裂缝进行了现场检查,并对混凝土的质量进行了回弹检测。从检测结果上看,该工程地下室混凝土强度均超过了设计值,并且没有漏振、跑模、漏浆等情况,说明地下室工程的商品混凝土质量及混凝土浇筑振捣、养护均符合要求,也没有发现模板移动、变形、支撑沉降不平的情况,说明施工时情况正常。根据裂缝的情况及出现的时间,我们将这些裂缝分成两类,并分别用排除法分析裂缝原因。第一类包括有顶板裂缝、伸缩缝处裂缝、顶板与侧墙交接处的一圈水平裂缝,这些裂缝的特征是混凝土拆模之前就形成的裂缝,多为贯通裂缝,出现后没有发展。第二类包括侧墙外表面出现的竖向细微裂缝,这些裂缝的特征是在拆模几天后出现的,裂缝仅外表面存在,缝深7mm~10mm,位置特殊,均位于内墙(柱)与侧壁交接处的两侧,出现后没有继续发展。2.1混凝土浇筑变形仅从侧墙伸缩缝处的裂缝形状分析,该裂缝由于呈上宽下窄,上端通到壁顶,下端距底板0.5m左右处终止。该裂缝有可能是由于地下室底板不均匀沉降造成的,如底板两端下沉,就可能造成伸缩缝处此种形状的裂缝。但是该工程采用的灌注桩直接生根于风化岩石层上,上部没有大的荷载,地基沉降和压缩变形很小,而且底板是梁板式结构,截面尺寸大(厚度0.75m),又有多道贯通梁,底板的刚度很大,因此不可能出现底板不均匀沉降的情况,这样就排除了底板沉降造成裂缝的因素。在全面分析施工过程中的保温养护过程后,我们认为混凝土温度差收缩是产生顶板裂缝、侧壁伸缩处裂缝、顶板与侧壁交接处水平裂缝的主要原因。该工程施工中由于地基采用的是钢筋混凝土灌注桩,浇筑底板混凝土前充分考虑了桩对底板混凝土收缩的约束,特别是底板厚度为0.75m,基本上属于大体积混凝土,底板混凝土在凝固过程中会有很大的收缩,在桩的约束下极易开裂,因此底板混凝土中掺加了UEA膨胀剂补偿混凝土的收缩,并取得了很好的效果,底板未出现任何裂缝,但是在浇筑侧壁及顶板混凝土时,没有考虑在混凝土中掺加UEA膨胀剂对因水泥水化、凝细和干燥收缩引起的顶板和侧壁混凝土收缩进行补偿,而且地下室顶板和侧壁浇筑混凝土时采用的是一次浇筑工艺,顶板和侧壁在浇筑混凝土的中间也没有间距足够的时间,使侧壁混凝土进行稠化和凝细收缩,这样在浇筑完顶板和侧墙混凝土后,侧墙混凝土在硬化过程中产生了收缩,并受到已基本硬化完成的底板混凝土的约束,在侧墙混凝中产生纵向拉应力,顶板混凝土的水平方向收缩和侧壁混凝土垂直方向的收缩在交接处产生了拉应力。顶板和侧壁混凝土在保温养护期间,室内温度很高,达到+2℃~+15℃,但保温养护时间很短,当7天后撤去保温措施后,顶板和侧壁的混凝土立即从+2℃~+15℃的环境进入到冬季的-7℃~-17℃的寒冷环境中,混凝土中产生20℃以上的温度差,引起了混凝土的温差收缩,这个温差收缩与上述硬化收缩叠加,使混凝土中的收缩值很大,当混凝土收缩受到地下室支设牢固、连成整体、刚度很大的模板系统约束时就会在混凝土中产生较高的拉应力,使结构薄弱环节产生裂纹。后浇带西侧顶板尺寸大,顶板收缩量也大,但侧壁、梁、柱形成的空间结构体系刚度大,侧壁没有薄弱环节,因此由于顶板的收缩在板断面最小的电梯井南侧产生了水平裂缝。后浇带东侧顶板及梁、柱由于伸缩缝的存在被分成两块,伸缩缝两侧的梁、柱、板、侧墙分别形成了较大刚度的结构体系,分别产生较大的收缩变形共同抻拉伸缩缝处的外壁,并使之断裂成上宽下窄的裂缝,而伸缩缝两侧的板由于尺寸小,收缩也小,在伸缩缝处侧壁开裂后有了变形的空间,因此,东侧顶板没有产生裂缝。同样顶板和侧壁的交接处由于温度差收缩和硬化收缩产生的拉应力使外表面产生一圈水平裂缝。这些裂缝的产生是由于温度差及硬化引起的,这两种收缩引起的应力是全截面的,因此产生的裂缝一般也是贯通的。2.2混凝土表面裂缝的主要受温度度差、内部表面裂缝、外部表面出现干对于侧墙外表面出现的竖向细微裂缝,在分析其产生原因时,我们注意到这些裂缝出现的时间是一致的,都是在拆完模板几天后的2月26日早晨出现的。裂缝均竖直向下,位置均处于内墙(柱)与侧墙交接处的两侧,距内墙(柱)中心约240mm~300mm,这些细微裂缝均未贯通,上下端也未延伸至顶板和底板等处。根据这此特征,我们排除了混凝土干燥收缩的因素,虽然干燥收缩也会使混凝土表面产生竖向平行裂缝,但干燥收缩使混凝土墙产生的裂缝应是墙两面均有,南墙、北墙裂缝应是基本一致,但本工程仅侧墙外表面有裂缝,内表面没有裂缝,而且裂缝主要在南侧墙上,北侧墙仅有2条,因此可以排除混凝土干燥收缩的因素,同样也可以排除温度差的因素,因为一方面混凝土拆完模后不受模板系统的约束,另一方面侧墙内外表面也没有太大的温度差能使外表面产生裂缝。在排除了很多因素后,我们认为侧墙外表面的细微裂缝是由于春天的大风天气造成的。地下室外墙面拆完模板后,混凝土的表面及内部仍处于潮湿状态。在随后几天的3~4级西南风吹拂下,空气湿度较小,南侧墙外墙面处于迎风面,混凝土表面水分蒸发散失较快,而侧墙内表面处于地下室内,受风的影响很小,内表面水分散失较慢,混凝土具有湿胀干缩的特点,失水干燥后会产生混凝土收缩,这样侧墙外表面收缩快,内表面收缩慢,混凝土内外表面之间产生收缩差,从而造成外表面拉应力,特别是在内墙(柱)与侧墙交接处,由于内墙或柱的截面尺寸大,内外表面收缩差梯度小,而侧壁截面尺寸小,内外表面收缩差梯度大,在交接处产生了应力集中,使外墙面沿柱也产生竖向裂缝。3混凝土浇筑技术通过以上原因分析,我们可以采取以下预防措施减少此类型裂缝的产生。3.1地下室工程施工中,底板、侧壁及顶板混凝土中都要掺加UEA膨胀剂对混凝土的收缩进行补偿,减少裂缝产生隐患。3.2地下室工程侧壁及顶板混凝土宜分开浇筑,使侧壁混凝土完成终凝后再浇筑顶板混凝土,如果必须对连体结构进行一次性浇筑施工则应选择坍落度小,保水性、精聚性好的混凝土,并且中间距一段时间(初凝)使侧壁混凝土稠化一段时间。3.3冬季施工时,应提高混凝土的早期强度,保温措施应待混凝土强度上升到可以抵抗温度差应力时,方可撤去,不应过早地撤去保温措施,