1、概述给水排水工程构筑物裂缝的成因及防治摘要：近年来，我国的建筑事业发展十分迅猛，加强给水排水工程构筑物裂缝的成因及防治的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对给水排水工程构筑物裂缝的成因及防治进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：混凝土温湿度收缩裂缝 中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号： 1 构筑物形成裂缝的原因 混凝土产生裂缝有多种原因,甚至有多种因素相互影响。对于给水排水混凝土结构裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分为如下几种。 1.1 温度和湿度的变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩的性质,其硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力,后
2、期在降温过程中,由于受到基础及内部混凝土等约束又会在混凝土内部出现拉应力,气温的降低会在混凝土表面引起很大的拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝,许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面温度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不周、时干时湿、表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致混凝土开裂。温度裂缝的特征是将随温度的变化面扩大或收缩合拢;湿度裂缝的特征是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有规律。 1.2 混凝土配制不当引起的裂缝 混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂所组成。浇筑混凝土不应使用过期水泥或由于受潮而结块的水泥,否则将由于
3、水化不完全而降低混凝土抗渗性和强度。砂石粒径不均匀、级配不良、含泥量高、空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,增大了混凝土的收缩。 水灰比对硬化混凝土孔隙率大小、数量起决定性作用,直接影响混凝土结构密实性,水灰比越大混凝土中多余水分蒸发后形成的毛细孔也就越多,这些孔隙是造成混凝土开裂的主要原因。当混凝土掺入含碱的外加剂,可导致碱骨料反应,在一定湿度环境下,遇水膨胀,混凝土产生很大的内应力,从而导致混凝土的开裂。材料及配比不合格引起的裂缝特征同湿度(收缩)裂缝;碱骨料反应裂缝特征与钢筋限制有关,当限制力小时,常出现地图状裂缝,并在缝中有白色或透明的浸出物,当限制力强时则出现顺筋裂缝。 13 施工
4、质量引起的裂缝 在混凝土浇筑制作过程中,由于施工组织设计及控制不合格、施工质量低劣,或不按给水排 水构筑物施工及验收规范有关规定执行,极易发生混凝土开裂,比较典型的有以下几种: 1）模板及其支架的强度、刚度及稳定不足或乱踩已绑扎的钢筋,使承受弯矩的受力筋保护层 加厚,导致构件的有效高度减小,强度不足使混凝土开裂; 2）混凝土浇筑振捣不密实、不均匀,振捣时间短,振捣移动间距过大,而出现蜂窝、麻面、空洞,导致混凝土强度降低而形成裂缝。 3）混凝土浇筑时气温过高未掺入缓凝剂,骨料未采取洒水降温措施,混凝土搅拌运输时间过 长,导致水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂
5、缝。 1.4 地基基础变形引起的裂缝 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构产生附加应力超出混凝土结构的抗拉能 力,导致结构开裂。引起地基基础变形的主要原因有: 1）地质勘查精度不够,试验数据不准,钻孔间距太远,勘查报告不能充分反映实际地质情况,在没有充分掌握地质情况或根本没有地质勘查报告的情况下就急于设计、施工,这是造成地基不均匀沉降的主要原因。 2）相邻基础高程相差较大。深基础施工完毕后,浅基础下回填土压实系数不满足有关规范规定,导致地基土层重新固结下沉,或深浅基础下采用不同的处理材料,由于不同的压缩性引起不均匀沉降,导致混凝土结构开裂。 1.5 设计原因引起的开裂 给水排水结构的组
6、成是以板壳为主(板体组合、板壳组合、壳体组合)属于特种结构范畴,结构承受的荷载作用主要是水土压力和温湿度的影响,其结构设计要求和荷载组合及设计工况完全不同于其它类型结构设计。由于设计原因在使用期间引起的混凝土结构开裂有以下几种: 1）计算及荷载取值错误引起的裂缝 2）对超长结构处理不当引起的裂缝 2 防治混凝土开裂的措施 2.1 设计应采取的措施 设计人员应在设计文件中提出详细的设计说明、施工注意事项及要求,并从以下三个方面采取预防处理措施,增强结构耐久性,混凝土开裂现象应该是可以避免的。 1）从材料要求上:应严格按给水排水工程构筑物结构设计规范对配置混凝土的水泥品种、水灰比的控制、碱含量的限
7、定、强度等级、抗渗及抗冻等级等进行要求。 2）从内力分析上:均应按弹性体系考虑,不考虑由非弹性变形所产生的塑性内力重分布;对构件截面处于轴心受拉或小偏心受拉状态时,应按不出现裂缝控制;对构件截面处于受弯或大偏心受压,大偏心受拉状态时,应按限制裂缝宽度控制。 3）从基本构造要求上:满足钢筋净保护层最小厚度规定,提高构件均匀碳化过程的时间;敞口 结构顶端设置加强筋,超长结构设置变形缝及满足水平向构造钢筋的最小配筋率等。 2.2 施工组织设计方面 在施工前,施工单位应根据设计单位的技术交底,了解设计者的意图。施工单位应从以下的五个方面做好施工组织设计,避免裂缝现象的产生。 1）材料 配置给水排水工程
8、构筑物混凝土的水泥强度不应低于 325 级,宜选用普通硅酸盐水泥,严禁使用过期或受潮结块水泥,同一构筑物应使用同品种同标号的水泥,混凝土用的粗骨料,其最大颗粒粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1/4,并不得大于 40mm,其含泥量不应大于 1%,吸水率不应大于 15%,细骨料应采用级配良好的中粗砂,其含泥量不应大于 3%。拌制混凝土所用的水,应采用不含有害物质的洁净水;混凝土含碱量最大限值和氯离子含量均不得超过规范的要求。 2）水泥用量及水灰比 水泥用量是混凝土收缩率的重要因素,影响混凝土硬化时的收缩,水泥用量越大,混凝土收缩越大,收缩变形延续时间越长。在保证混凝土强度和抗渗性能情况下采取尽量减
9、少水泥用量,一般给水排水工程构筑物的水泥用量不得少于 300kg/m3,但也不宜大于 380kg/m3。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素。水灰比越大,混凝土硬化时水分蒸发量越大,引起凝胶体失水收缩越大,形成的毛细孔的数量越多,孔径越大。一般给水排水工程构筑物的水灰比不应大于 050,以减小混凝土硬化收缩。 3）施工季节 浇筑混凝土时环境条件影响混凝土的性能,施工时应避免高温天气,宜在气温较低季节或晚间浇筑混凝土,并采取经常给石料洒水降温,掺入缓凝剂等措施,降低混凝土的浇筑温度。 4）混凝土早期养护 混凝土早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,使混凝土免受不利温湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩
10、和干缩,使水泥水化作用顺利进行。因此合理规定拆模时间和拆模后及时在混凝土表面覆盖和洒水,保持混凝土表面湿润,养护时间不少于 14d,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果,施工单位应切实重视起来。 5）后期养护 对土建施工完成的构筑物在等待设备安装期间,应继续养护,并覆盖,防止曝晒,有条件的宜及时进行土方回填,并在构筑物内装水,避免温差过大产生裂缝,以利于混凝土后期的强度增大,对混凝土抗裂大有好处。 3 结束语 构筑物从土建开工到使用,涉及到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。因此,严格按照国家有关规范,技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全、耐久的前提和基础,混凝土的裂缝是完全可以避免的。 参考文献 1沈世杰.给水排水工程结构设计中若干问题诠释J.特种结构,2004 年第 4 期,P13 2国家标准.给水排水构筑物施工及验收规范S(GBJ141-90) 3国家标准.给水排水工程构筑物结构设计规范S(GB50069-2002)
