土木工程中混凝土裂缝成因与防治研究_韩程.pdf

110BUILDING建筑目前，混凝土结构在中国的应用越来越广泛。混凝土材料本身脆弱，容易受到许多因素的影响。混凝土裂缝有多种原因，对结构也有不同的影响。本文以土木工程混凝土裂缝的形成机理、类型和成因为研究课题，提出预防混凝土裂缝的实际措施，为提高混凝土抗裂性和延长混凝土寿命提供参考。1混凝土裂缝的类型概述1.1受力裂缝应力裂缝主要由混凝土结构的荷载引起。不同的内力存在不同类型的止裂槽，包括以下几点：第 1，弯曲裂纹。由于混凝土的抗拉应力较低，钢筋承受混凝土的整个抗拉应力，裂缝通常出现在抗拉应力区域。应力区域中的裂缝与纵向钢筋垂直分布。第 2，应力区域中的裂缝。垂直混凝土结构通常支持垂直荷载1。当压力约束达到混凝土的压力强度时，混凝土结构将被破坏，并产生压力裂缝。起初压缩裂纹是平行和不连续的，但会在长期压力下逐渐扩大。第 3，拉伸撕裂。拉伸裂纹出现在拉伸力集区域中，并穿过整个截面，垂直于拉伸约束的方向。第 4，扭转裂缝。将弯矩和剪切力组合在一起时，混凝土结构中将显示连续、垂直和连续的螺旋扭转裂缝。第 5，切断裂缝。在轴向力和弯矩的组合作用下，混凝土结构产生平行于主压力应力的滑道剪切裂缝。1.2收缩裂缝收缩裂缝是间接撕裂的主要形式，主要包括以下内容。一是胶凝裂缝。这些裂缝是混凝土材料由于结晶凝固自发收缩的结果，混凝土最终凝结后不再生长。二是干燥裂缝。干裂是由于混凝土振动后通道表面的水应力扩大和混凝土表面的水收缩而导致土壤分离的裂缝。三是碳化收缩裂缝2。混凝土含有 CO2和CaO，它们通过化学反应产生 CaCO3，导致混凝土体积逐渐收缩和裂缝。1.3温差裂缝温差裂缝是间接裂缝，其特征和展开规则与收缩裂缝基本相同，但出现原因不同，主要发生在较大混凝土表面或温差较大的区域的混凝土结构中。混凝土浇筑后，水泥水合物在硬化过程中会产生大量的水和热量3。由于混凝土体积较大，大量的化学热量和水聚集在混凝土doi：10.3969/j.issn.1672-2167.2023.07.019作者简介：韩程，男，中铁二十二局集团第二工程有限公司中原区域指挥部副指挥长，工程师。中，不易排出，导致内部温度急剧混凝土表面则迅速冷却，内部和外部温度差异较大。较大的温差导致不同程度的内外热膨胀和冷收缩，在混凝土表面产生一定的拉伸应力。当抗拉应力超过混凝土抗拉极限时，混凝土表面会出现裂缝。1.4沉降裂缝沉降裂缝主要发生在施工过程中，由地基沉降引起。施工前，如果未按设计要求对地基质量进行检查，施工期间地基的沉降可能导致混凝土表面出现裂缝；另一种情况是，在进行填土时没有对地面压力和当地降雨进行合理分析，导致地基变薄，在施工过程中出现沉降裂缝4。1.5耐久性裂缝一是冷冻循环造成的裂缝。这些裂缝主要由于冷空气侵蚀混凝土结构和混凝土内部水冻结扩大造成的。二是钢筋腐蚀扩展引起的裂缝。此裂缝主要是由于钢筋表面上的锈蚀和质量问题导致钢筋膨胀造成的。三是盐碱化造成的裂缝。这些裂缝是在长期使用的过程中通过酸性液体逐渐进入结构的结构。这些液体会改变混凝土的 PH 值，导致混凝土与钢韩 程土木工程中混凝土裂缝成因与防治研究摘要：随着社会经济的快速发展，土木工程的数量也在增加。土木工程会遇到质量问题，需要采取有效的预防和治疗措施，减少工程质量问题。作为土木工程的重要部分，当混凝土中出现裂缝时，不仅会影响建筑的整体外观，还会影响建筑结构的稳定性和安全性。基于此，该文主要分析了土木工程建筑混凝土裂缝的主要原因，探讨了混凝土裂缝的处理技术，业界供有关人员参考。关键词：土木工程建筑；混凝土裂缝；施工处理技术4月（上）科技、绿色、建筑.indd 1102023/4/5 上午11:45111BUILDING建筑筋分离并产生较大的裂缝5。四是碱性颗粒对裂纹反应。混凝土颗粒含有 SiO2，它与水泥中的碱发生化学反应，产生碱性硅酸盐和碳酸盐，可能导致混凝土膨胀和裂缝。1.6偶然作用裂缝偶然作用裂缝的原因主要有以下几种，一是由地震荷载引起的混凝土结构裂缝。它的形成是特殊的、即时的，可能对建筑物造成损害。二是在施工阶段，物件的下落可能会影响混凝土结构的稳定性和安全性，而混凝土结构的影响可能会导致裂缝。如果载荷集中，则冲击裂缝显示为径向。三是火灾等事故对建筑结构非常有害，混凝土容易因燃烧高温而出现裂缝。2 混凝土裂缝成因2.1材料质量不合格建筑材料是决定建筑质量的最重要因素。随着我国经济不断发展，建筑业不断增长，行业内竞争日益激烈。许多施工企业没有充分考虑建筑材料的质量控制，为降低建筑材料采购成本，使用不符合建筑要求的材料，可能导致混凝土产生裂缝问题。2.2 施工、设计问题建筑设计方面，一些设计单位的工程师在项目规划中，无法实时时跟踪现场生产过程，忽略了设计中的错误。比如过多的凸转角可能会被集中应力分隔，或者长大设计会导致支撑板的厚度相对较薄，从而增加了混凝土的压力并产生裂缝。施工过程中，水泥与石灰的配比不正确。有些工人为了施工方便，可能会私下加水，提高混凝土的流动性，但增加了水灰比，导致后期硬化过程中出现不规则裂缝6。混凝土在搅拌运输过程中，时间过长，导致水分快速蒸发。现场施工时混凝土强度达不到要求，出现裂缝。还有在施工过程中，施工速度比较快，浇筑比较频繁，流动性比较低，未规范进行振捣操作，造成混凝土浇筑不均匀，在后期的浇注过程中，特别是在接缝处，易出现裂纹。2.3 温度问题当施工现场处在昼夜温差较大的环境中、连续浇筑混凝土施工作业时，现场没有及时灵活配合调整和维护。由于混凝土产生水化热现象，导致混凝土凝结过程中产生裂缝。2.4 养护问题后续维护也会影响裂缝。混凝土施工完成后，如果不采取定期合理的养护措施，混凝土施工强度将随着时间的推移而降低，影响整体结构的稳定性。通常，草帘、塑料薄膜、洒水和蒸汽养护等方法用于混凝土的后期养护。如果不及时养护，混凝土构筑物可能产生裂缝，降低整体稳定性。3 混凝土裂缝的施工处理技术3.1结构补强处理技术土木工程施工中的各种外部因素也可能导致结构裂缝。比如由地震、火灾等引起的，超出其荷载范围，从而导致结构裂缝；在建筑项目启动后，混凝土内部的钢筋结构会被雨滴等堵塞，从而降低整个建筑的稳定性并增加裂缝7。结构分离提供了强度校核方法。当出现裂缝时，技术人员应分析混凝土构筑物在各个方向、角度的强度和承载力，确定建筑物结构裂缝延伸的主要原因，在适当位置添加钢筋提高建筑物的稳定性，以确保建筑物的整体安全，避免裂缝进一步扩大。3.2 注浆技术注浆处理是土木工程建筑中处理分隔缝的常用技术。应用场景主要用于对混凝土建筑整体结构影响较小的小裂缝部分，即宽度从 0.2 0.3 mm 的分隔缝结构。在应用填缝改造技术之前，混凝土必须进行结构改造，重新浇筑裂缝，以改进填缝质量的处理。填缝改造之前，必须将裂缝位置彻底清理干净。同时，利用相应的设备和仪器对混凝土强度结构和承载力进行分析，根据原有的配置参数模拟混凝土构造物质量，然后把浆液注入裂缝中，将建筑的裂缝与原有的混凝土结构融合在一起。注浆处理技术的优点在于设计简单、工作量小和处理能力强。3.3 开槽填补处理技术填缝技术主要用于混凝土的小裂缝区域和强裂缝区域。同一区域中的裂缝过多，可能会影响建筑的整体稳定性。在间隙填充准备过程中，必须使用特殊装置切割凹槽放置位置，该装置将凹槽的深度和宽度与裂缝的影响区域结合起来，以确定凹槽的深度和大小，并使用特定的填充材料充填间隙。常用的填充材料包括环氧树脂、砂浆和沥青等。4 混凝土裂缝的防治措施4.1原材料的质量控制在选择混凝土原材料和确定混凝土配合比时，必须遵循科学合理的原则，以提高混凝土的强度。根据实际情况和设计要求选择合理的不同型号和标号的水泥，尽量选择散装水泥8。粗骨料通常使用粒径在 5 30 mm 的碎石。细骨料选择优质河砂，外加剂和矿粉、粉煤灰等正规厂家生产的质量合格产品。4.2 优化混凝土配合比设计优化混凝土配合比设计，是保证混凝土施工达到相关技术要求和质量的必要前提。需要混凝土配合比的工作人员充分考虑混凝土强度、环境温度、运输距离、浇筑方式、环保要求、成本控制等诸多因素。在设计过程中要根据设计及施工要求确定单位用水量及合适的水灰比、理论配合比、现场实际配合比、砂率、外加剂类型和外参料比例等问题，以确保混凝土材料质量。4月（上）科技、绿色、建筑.indd 1112023/4/6 下午10:19112BUILDING建筑4.3 改进混凝土温度控制和技术管理施工人员的施工技术可以直接影响混凝土构筑物的施工质量，前提是要保证合理的材料配置。如果在浇筑过程中未按技术规范操作，可能会导致混凝土中出现缺损现象。对于大型混凝土梁，可将管道放入混凝土内部，并用水降低混凝土内部温度，以确保减少混凝土内部和外部的温差，避免混凝土受到损坏。4.4 防裂钢筋的合理布置钢筋和混凝土依据粘结力一起工作。钢在环境温度和许用应力下性能相对稳定，热膨胀系数与混凝土相差不大，因此温度变化时钢与混凝土之间的内部应力较低，钢的弹性模量比混凝土高出715倍。当混凝土强度达到极限且变形达到拉伸极限时，约束将开始向钢筋移动，从而避免裂缝。结构钢筋的布局应尽可能小，且直径和间距也应尽可能小，例如直径 6 14 mm，间距 100 150 mm。在整个截面中对称放置钢筋是最合理的，这大大提高了混凝土抗横向裂缝的能力。如果钢筋在整个截面上对称，则钢筋链必须在 0.3%0.5%之间进行控制。4.5 加强混凝土施工的后期养护处理混凝土裂缝的另一个重要步骤是改进后处理。应严格按照混凝土构筑物养护的相关标准进行后期养护。对于一般环境下普通水泥品种的养护，应在混凝土浇筑后的 12 18 h 后开始养护。养护时间要持续 21 28 d。混凝土养护一般采用洒水自然养护、喷涂薄膜养护及塑料薄膜包裹养护等几种方法。这几种混凝土养护的目的都是保持混凝土湿润，避免失水以达到养护标准。养护方法分为蒸汽法、自然养护、养生液法、满水法、养护膜法等。要根据现场施工生产实际情况选用合适的养护方法，避免混凝土构筑物在养护期间产生裂缝9。4.6 强调施工人员的技能培训承包商的技术直接影响混凝土的质量。施工过程中，如果施工人员不符合混凝土标准或不按照有关规定施工，在施工后期可能会出现一系列施工质量问题，如出现裂缝，因此需要采取各种预防措施。首先，要重视建设人员的实践培训。企业应通过专业技能培训提高员工的技能，提高施工人员的实际操作水平，提高施工工作标准，使施工人员的作业在施工过程中更加标准化，切实提高施工质量。其次，必须建立适当的能力评估机制。企业应监测和记录现场执行行为，监督不符合规范的操作，奖励规范的操作，以提高执行人员的技术水平，有效地发挥评价和培训效果。4.7 注意混凝土抗裂性能的设计计算随着社会经济的逐步发展和生活质量的提高，建筑结构的稳定和安全要求越来越高，由于温度、自然条件、地质条件等原因，建筑结构容易出现结构性裂缝。执行单位必须采取合理的预防和改进措施，但更重要的是加强结构设计和施工期间抗裂性试验，以避免结构性裂缝对经济效率和施工企业形象产生不利影响。建筑质量的提高也有助于提高建筑公司的行业竞争力。在设计阶段，需要检查建筑物结构的抗裂设计，掌握混凝土配合比、添加化学试剂的数量，同时施工时间的长短，施工现场的季节性温度和复杂环境可能影响准备试验的准确性。技术人员必须充分考虑到当地的天气条件，合理控制温度因素，并结合施工进度和完工时间，提高准备测试的准确性，以此提升建筑物整体结构的稳定性、安全性以及可持续性。5结语混凝土工程往往会出现裂缝，如果不及时应用有效的预防和调整方法，裂缝很容易扩大，对混凝土的结构性能产生不利影响。为此，工作人员应注重混凝土施工，尽量减少裂缝，确保建筑物正常施工的安全。参考文献：1 贾广鑫.土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术分析 J.房地产世界，2021（8）：85-87.2 杨兆鹏，刘振栋，刘坤，等.土木工程中混凝土裂缝的成因与防治措施研究 J.建筑技术开发，2020，47（22）：147-148.3 刘铖，王一帆，何影卓，等.结晶外加剂对混凝土裂缝自修复的作用 J.山西建筑，2021，47（6）：109-110.4 刘映凯，陈晓晖，杨炳勇，等.防裂抗渗复合材料对地铁结构混凝土裂缝控制及其耐久性研究 J.建筑科技，2020，4（5）：66-69.5 刘腾.建筑工程大体积混凝土温度裂缝控制研究 J.工程技术研究，2021，6（4）：159-160.6 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