混凝土裂缝抑制措施的研究进展

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　　摘    要：对于混凝土结构，裂缝问题是不可避免的。目前，混凝土结构裂缝的研究集中在大体量构件（如混凝土坝和水力结构）上，普通桥梁结构混凝土结构的裂缝研究相对较少。对于混凝土结构，裂缝主要有施工阶段和运营服务阶段，现在通常以外观质量对桥梁结构施工评估进行测量，因此存在裂缝对施工效果和运营服务都会产生不利影响。为此，本文分析了混凝土裂缝抑制措施的研究进展。
　　关键词：混凝土;裂缝;抑制措施
　　1  引言
　　对于混凝土桥梁结构，裂缝是影响结构承载力的关键因素。本文系统地研究了裂缝的原因和预防措施以及加固处理方法，为未来类似项目的裂缝预防和加固处理提供了参考经验。
　　2  混凝土结构裂缝成因
　　2.1  温度应力
　　混凝土结构出现结构裂缝多与温度、环境相关，如浇筑时混凝土因水化反应引起结构温度上升，且热量在混凝土内聚集量明显。前期内部温度上升明显，造成内部膨胀并产生内外应力。薄壁混凝土结构因不同部位应力不同，导致表面出现裂缝。此类裂缝多出现于浇筑体中间位置。
　　2.2  混凝土振捣的问题
　　对于混凝土工程来说，对混凝土进行振捣也是极为关键的一点，且其振捣的品质也直接关系着工程整体的质量。因此，如果振捣出现了问题，那么极有可能导致混凝土温度裂缝问题的出现。在实际的振捣操作中，振捣技术不够完备或出现操作上的失误，会使得混凝土的内部气体没有彻底排除，如果在实际施工过程中使用这些含有气体的混凝土，很有可能导致温度裂缝的出现，甚至可能严重威胁顶层建筑的房屋安全。
　　2.3  混凝土的养护问题
　　对混凝土进行科学的养护是高层建筑房屋施工的一个重要环节。混凝土的温度裂缝与其养护有着紧密的关联，倘若对于混凝土的养护措施不够完善，那么必定会使混凝土在一定程度上出现质量问题。尤其是，在完成初期的浇盖之后，必须采用科学合理的养护手段来实施养护的工艺。其中主要包括对于混凝土温度的监测与控制，对于混凝土内外温度梯度问题的处理，减少混凝土严重脱水问题的产生。然而，如果选择了错误的养护工艺，就会使得混凝土产生严重的脱水现象，进而最终出现温度裂缝问题。
　　2.4  荷载引起混凝土裂缝
　　（1）直接应力裂缝，对混凝土结构的内力有重大影响。对于桥梁混凝土结构而言，直接应力裂缝是由外部荷载引起的裂缝，根据外部荷载的原因可分为以下几类：①设计阶段模型计算中出现的问题，结构应力模拟分析与实际应力情况有很大差异，荷载部分计算考虑不足，结构安全系数选择不充分是混凝土结构在使用期间出现裂缝的原因。②在施工阶段，由于施工环境的影响，混凝土结构必须有大规模的施工活荷载。如果荷载超过设计活载，结构可能会开裂。（2）二次应力裂纹。二次应力裂缝是结构的内力裂缝，混凝土结构的二次应力是由外部荷载引起的。二次应力开裂是施工过程中荷载开裂的主要原因。混凝土结构运行过程中的裂缝主要发生在桥梁混凝土结构的拉伸区、剪切区和振动区。
　　3  混凝土中裂缝的防范措施
　　3.1  温度裂缝的防范对策
　　对混凝土结构温度裂缝的预防措施应该在温度产生源方面采取对策，如选择低水合热水泥，科学地控制水泥使用量，并最大限度地减少水泥比。浇筑大体积混凝土时，为了避免产生大量水化热，需要采取水冷措施，通过水循环带通过水化热流减少混凝土内外的温差，减少温差裂缝的产生。
　　3.2  对于混凝土合理的养护
　　在实际的混凝土工程中，为了避免因内外温度差异过大，产生温度应力远超出同一时期的极限抗拉能力进而导致的裂缝问题，时常采用蓄水的方式来养护混凝土，对于蓄水的深度时常设定为5cm。混凝土护养的主要程序：在其即将要终凝时，提早覆盖一层塑料材质的薄膜来预防其干缩，对地板的浇筑持续约24h，然后开始进入蓄水的养护阶段，在白天能够起到减少太阳直射从而降低混凝土表层温度的作用，到了晚上还能够起到一定的保温效果，放缓热量在混凝土表层的扩张速度，进而将其内外的温度差控制在标准允许的范围内。
　　3.3  控制薄壁混凝土结构自收缩应力
　　混凝土自收缩应力的出现有两种因素，其一，混凝土自身物理结构特性。混凝土各种物理膨胀与形变量;其二，薄壁混凝土的现场工程环境。该因素会直接造成温湿度的变化，进而影响混凝土的凝固速度。考虑到形变和收缩，还需通过调整水灰比，添加剂等进行调整。如添加粉煤灰可有效增强薄壁混凝土的结构强度和韧性。薄壁混凝土发生化学反应后产生的水化物含量与粉煤灰含量成反比关系。如粉煤灰掺加量介于10%～20%时，粉煤灰含量与混凝土结构自收缩应力之间呈现出线性关系，从而有效控制裂缝的出现。
　　4  常见裂缝的处理方法
　　4.1  表面修补法
　　混凝土结构的非结构裂缝大部分是使用表面修复方法修復的，因为裂缝对结构的承载力影响不大。因此，在有混凝土非结构裂缝的表面上涂抹水泥浆或环氧砂浆，同时为了防腐蚀，擦掉裂缝，然后用刷子防腐蚀油漆处理。
　　4.2  结构补强法
　　裂缝发展到一定程度后，需要结构加固方法来大大影响混凝土结构的承载力，抑制结构的进一步发展，恢复结构的整体性能。目前，预应力锚杆也已应用于某些结构加固中，以提高结构的完整性，并使结构裂缝得到修复，主要采用锚杆结构。对于结构裂缝处理，粘贴钢板的方法是使用当前最多的方法：使用粘结剂将钢板粘贴到混凝土表面，然后用安装锚固定。
　　5  结束语
　　总之，本文介绍了裂缝产生、温度变化和自收缩，然后分析了温度和自收缩中的裂缝预防措施，最后分别介绍了表面修复方法、内部修复方法和结构加固方法，从而提供了混凝土结构防止和处理裂缝的理论和工程经验。
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