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混凝土裂缝抑制措施的研究进展

本文综合论述了混凝土裂缝抑制措施的研究进展,分别就不同种类的裂缝提出具体抑制措施和目前常用的几种修补方法

2002年第5期(总第151期)Number5in2002(TotalNo.151)

混 凝

Concrete

全国建筑科学核心期刊ChinaBuildingScienceCorePeriodical

混凝土裂缝抑制措施的研究进展

鞠丽艳

(同济大学混凝土材料国家重点试验室,上海 200092)

[摘 要] 本文综合论述了混凝土裂缝抑制措施的研究进展,分别就不同种类的裂缝提出具体抑制措施和目前常用的几种修补方法。

[关键词] 混凝土裂缝; 抑制措施; 化学灌浆法; 电化学防护法; 仿生自愈合法

[中图分类号] TU528101 [文献标识码] B [文章编号] 1002-3550(2002)05-0011-04

1 概述

混凝土作为目前用量最大的一种建筑材料,现已广泛用于工业与民用建筑、水利、城市建设、农林、交通及海港等工程。混凝土最大的缺点就是易产生裂缝。经历了混凝土的耐久性不良给人类带来的巨大损失后,一些搞混凝土技术的研究人员对混凝土裂缝的形成,进行了大量的研究和技术探讨,提出解决混凝土裂缝的办法和意见,也取得了较大的科研成果,尽量使混凝土的裂缝降低到最低范围之内。目前混凝土结构裂缝问题,是混凝土工程建设普遍的技术问题,而混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌,也都是从结构裂缝的扩展开始而引起的,如地下工程(地下室、地下仓库、地下人防工程等),若出现裂缝,将会产生大量的渗水,使地下工程的使用性能降低或不能使用;而厂房和住宅、办公楼的墙、板、柱、梁出现裂缝后,影响外观,使用寿命,有严重裂缝的建筑物将会威胁到人们的生命和财产安全,故在某些施工验收规范和工程都是不允许混凝土结构出现有明显的裂缝。

但是,从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明,混凝土裂缝是不可避免的,裂缝是人们可以接受的一种材料特性,只是如何使有害程度控制在某一有效范围内。因为混凝土是多种材料组成的一种混合体,且又是一种脆性材料,在受到温度、压力和外力的作用下,都有出现裂缝的可能性。本文就是对控制裂缝出现的措施和对出现裂缝后如何进行处理等进行论述,以期对工程中混凝土裂缝的治理有所帮助。

裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、横向的、纵向的、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、囊核形、外宽内窄的等等。

213 按裂缝所处的状态分

裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝,应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构,在011MPa水压下,出现011mm~012mm裂缝时,可能开始时有轻微渗漏,但经过一段时间后,裂缝处水化的水泥析出Ca(OH)2,逐渐弥合了裂缝,并与大气中CO2作用,形成CaCO3结晶,封闭和自愈合裂缝,防止了渗漏的产生,这种裂缝是稳定的,不会影响工程结构的使用和耐久性。

3 混凝土裂缝的控制措施

311 沉降和塑性收缩裂缝

1)沉降收缩裂缝

在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中,特别是板、墙面系数大的结构之中,经常出现一种早期裂缝。这种裂缝位于钢筋上部,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。与混凝土上表面垂直,其深度往往从表面一直延伸到钢筋表面。如果不加以预防和消除,将会加速钢筋的锈蚀。裂缝宽度1mm~4mm,深度不一。

混凝土沉降裂缝的主要控制措施有:

¹混凝土用水量越大,越易引起沉降裂缝。所以,要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3,水灰比在016以下,对于泵送混凝土,在满足泵送和浇筑要求时,宜尽可能减少坍落度;还可以应用减水率大的高效减水剂或缓凝高效减水剂大幅度减少用水量;应用保水性较好的普通硅酸盐水泥,连续级配的粗骨料,偏粗的中砂;

º掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性和减少沉陷;

»混凝土的搅拌时间要适当,时间过短、过长都会造成拌合物的均匀性变差而增大沉陷;

¼混凝土的凝结时间越长,越易引起沉降裂缝。所以,混凝土的凝结时间不宜过长;

½混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不充分;¾混凝土应振捣密实,但应避免过振。时间以10秒/次~15秒/次为宜。截面厚度相差较大的构筑物,可先浇筑较深部

2 混凝土裂缝的种类

211 按裂缝产生原因分类

1)由变形引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形,当受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到满足,内应力松弛。这种裂缝宽度大、内应力小,对荷载的影响小,但对耐久性损害大;

2)由外荷载(动、静荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。据国内外调查资料表明,工程结构产生属于变形(温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80%;属于荷载引起的裂缝约占20%。212 按裂缝的形状分[收稿日期] 2002-03-13

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