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为什么水泥裂缝(混凝土构件裂缝产生的几个原因)

混凝土拌合物是由粗细骨料、水、外加剂溶液、水泥浆体和各种气泡、空隙组合。如此固态、液态、气态的多相态、非匀质、复合型材料,浇筑入模,振捣养护过程中,必然发生离析-泌水现象。

  • 离析:密度、体积较大的粗骨料下沉,密度较小的水泥浆体上浮;
  • 泌水:混凝土拌合物中水化反应多余的游离水,通过毛细孔道上升,逸出混凝土表面,并聚积形成积水;
  • 同时混凝土拌合物中的空隙和气泡也会逸出,并引起混凝土体积减小,这就造成了浇筑、振捣以后混凝土的下沉。

图1 混凝土的内部结构及缺陷

这些就形成了混凝土材料本身的内部各种缺陷。这些缺陷都可能是未来产生混凝土裂缝的诱因。 本文主要谈谈混凝土的收缩裂缝。

收缩的原因

混凝土的收缩分为三类:胶凝收缩、干燥收缩和碳化收缩。

1. 胶凝收缩 混凝土内部的“裂缝”,肉眼不可见。

2. 干燥收缩 发生在混凝土结构的表层,例如表面龟裂。

3. 碳化收缩 碳化过程缓慢,对裂缝形成的影响比较小,属于耐久性的问题范畴。

干燥收缩最早发生,其次是胶凝收缩,这两种收缩占总收缩值的比重最大(80%左右)。

传统混凝土的总收缩量约为300微米/米;商品混凝土的总收缩量约为500微米/米;所以商品混凝土更容易发生收缩裂缝。

混凝土的早期裂缝

混凝土前7天的养护对于控制早期裂缝至关重要。混凝土的力学性能在第7d前增加最快,28d增长幅度较小。

混凝土构件施工过程,阶段荷载发生变化,或者提前受到荷载作用,都可能导致早龄期混凝土形成裂缝。如果裂缝没有到达限值,混凝土还具有部分修复裂缝的“自愈”能力。

(a)表面龟裂;(b)素混凝土面的收缩裂缝;(c)收缩-沉降引起顺筋裂缝

梁板表面的顺筋裂缝

最容易发生的裂缝多出现在水平表面的钢筋上方。此处混凝土离析造成泌水、沉降,钢筋周边就比较薄弱,产生顺筋裂缝,裂缝的深度一般为保护层的范围内。

图4 离析-沉降引起的表层裂缝

(α)离析-沉降产生的开裂:(b)纵向发展的顺筋裂缝

此种裂缝及时二次振捣或表层抹压,可以消除。混凝土的二次振捣时间应在混凝土初凝前1~4h左右进行较佳。

预制构件的裂缝

预制构件在工厂加工,较传统混凝土结构增加了吊装、码放和运输三个环节,这三个环节都可能会产生混凝土构件的裂缝。

图5 预制板的吊装弯曲裂缝

(a)吊索夹角过小引起的偏心受力;(b)偏心受力引起的弯曲裂缝

预制构件的码放错误或不当的倾倒,都会有可能导致构件开裂。

图6 预制构件的码放运输裂缝

(a)支点错误引起的反弯矩裂缝:(b)码放方式违规造成的摔裂

了解了原因,怎么处理才会心中有数。

混凝土构件裂缝修补处理的宽度限值

混凝土结构的典型非荷载裂缝特征

混凝土结构的典型荷载裂缝特征

裂缝修补处理方法

混凝土结构的非荷载裂缝修补可采用表面封闭法、注射法、压力注浆法、填充密封等方法。具体的处理方式选择可以参照《房屋裂缝检测与处理技术规程》CECS 293:2011第5.3.3条。