第一篇:混凝土常见4大裂缝的处理措施
混凝土常见4大裂缝的处理措施
混凝土裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究,区别对待,保证建筑物和构件的安全。
一、塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中在结构件表面出现,形状很不规则多呈中间宽,两端细且长短不一,互不连贯状态,一般长20-750px,较长的裂缝可达2-3m,宽1-5mm,类似干燥的泥浆面。大多在干热或大风天气,混凝土本身与外界气温相差悬殊,本身温度长时间过高,而气候很干燥的情况下出现。主要预防措施:
1、配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度;
2、配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒;
3、在气温高,温度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润,大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作;
4、混凝土养护可采用养护剂,或覆盖湿草袋,塑料布等方法,当表面发现微细裂缝时,应及时抹压,再覆盖养护;
5、使用符合要求的拌和水,尽可能使用洁净的河沙;
6、出现裂缝后,如混凝土仍保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,再加强覆盖养护。如混凝土硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理。对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋锈蚀。
二、干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右,主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05-0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律。较薄的梁,板类构件,多沿短向分布,整体性结构多发生在结构变截面处。平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。
主要预防措施:
1、混凝土水泥用量,水灰比和砂率不能过大,有条件的掺加合适的减水剂。严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;
2、混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后,终凝前进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量,并在混凝土结构中设置合适的收缩缝;
3、加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件,可覆盖草帘,草袋,避免曝晒,并定期适当洒水,保持湿润,冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间。
三、温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错,梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边,深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。温度裂缝通常宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄,高温膨胀引起的一般中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。
主要预防措施:
1、合理选取原材料和配合比,采用级配良好的石子,砂石含泥量控制在较低范围内,配合比设计优化,减少水泥用量,降低水灰比;
2、分层浇筑振捣密实或掺加抗裂防渗剂,以提高混凝土抗拉强度,加强混凝土的养护和保温,预留温度收缩缝;
3、混凝土浇筑后裸露的表面及时喷水养护,夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂能为,冬期应适当延长保温和脱模时间,使缓慢降温,以防温度骤变温差过大引起裂缝,同时避开炎热天气浇筑大体积混凝土;
4、水泥应降低早期水化速率及水化热,具体为降低C3A,碱含量,控制水泥细度及颗粒级配,合理掺加混合材,降低出厂水泥温度,控制水泥稳定性,以减少水泥用量,降低水化热;
5、温度裂缝对钢筋锈蚀,碳化,抗冻融,抗疲劳等方面有影响,故应采取措施治理。对表面裂缝,可采用涂两遍环氧胶或贴环氧玻璃布,以及抹,喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理,对有整体性防水,防渗要求的结构,应根据裂缝可灌程度,采用灌水泥浆或化学浆液方法进行裂缝修补,或者灌浆与表面封闭同时采用。
四、沉降裂缝
此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°-45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小,地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施:
1、对松软土,填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固;
2、保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀;
3、防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡,模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序,在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
第二篇:混凝土裂缝处理措施(共)
浅谈隧道二衬混凝土裂缝处理措施 周鹏
摘要:随着国民经济的发展,山岭地区新建公(铁)路越来越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观,还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。本文分析了混凝土裂缝产生的原因,提出了缓解裂缝产生的措施,并介绍了几种常见的裂缝治理方法。关键词:隧道 衬砌 混凝土 裂缝 预防措施 裂缝的类型
隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有:干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。1.1 干缩裂缝
混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有:水泥品种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。1.2 温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力,当温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。1.3 荷载变形裂缝
仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不均匀沉降;模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
1.4 施工缝(接茬缝)
施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。裂缝形成的原因分析
混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。
2.1 设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大
由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据,带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺,任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去了独立性。随着建筑市场的规范,这些问题会逐步得到解决。2.2 施工工艺或现场操作不规范
a.隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足。个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。
b.未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
c.混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时
调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。
d.采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。
e.盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
f.夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬期施工时采取的防寒 保温措施不力。
2.3 原材料质量差、配合比设计不合理
水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。
进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多,混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导,往往达不到预期的效果。混凝土裂缝的治理
混凝土作为多组材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的。作为施工单位应加强衬砌混凝土的施工管理,避免或减少混凝土裂缝的产生。对于出现的裂缝,应认真分析原因,分清是有害裂缝还是无害裂缝,并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响衬砌结构的稳定。3.1 细微裂缝
隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,一般可自愈,不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍,最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面,使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。环氧树脂浆液配比,环氧树脂:501稀释剂:二甲苯:乙二胺=1:0.2:0.35:0.08。刮抹料配比,水泥:细砂:水=1:2:0.35。调色料配比,水泥:白水泥:107胶=5;3:1。施工时应经试验确定。3.2 贯通性裂缝
贯通性裂缝的危害较大,必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成宽5cm、深3cm的V形槽,在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,孔深为衬砌厚度的1/2或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘,在孔内插入¢10的压浆管,利用环氧树脂水泥砂浆锚固,用灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比,环氧树脂:水泥:细砂:乙二胺:二丁酯=1:1.6:3.2:0.1:0.12,其中乙二胺是固化剂,二丁酯是稀释剂。待环氧树脂砂浆有一定的强度后,以0.15MPa~0.2MPa压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。压浆结束后在0.2MPa压力下压水检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。3.3 密集裂缝
衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝,必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m~1.5m交错布点,凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽,用风动凿岩机钻孔,孔深3m,安装WDT25中空注浆锚杆,注入水泥砂浆,灰砂比1:(3~5),水灰比1:1,施工时由下往上逐级注浆,注浆压力以0.4MPa~0.6MPa为宜。注浆结束后,另凿新孔在0.6MPa~1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果,当达到规定压力而砂浆压不进时,即认为已经注满。注浆24h后安装锚杆垫板,用环氧树脂砂浆抹平方槽,表面用刮抹料和调色料处理。预防或缓解混凝土裂缝的措施 4.1 提高设计精度
加强工程前期地质工作,为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料,提高设计的质量。4.2 把好材料进场关,严格控制原材料的质量和技术标准。4.2.1 水泥
施工现场多使用普通硅酸盐水泥,但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。4.2.2 碎石
根据泵送管路的内径,尽可能选用较大粒径的碎石。严格控制含泥量≤1%,针、片状物含量≤15%,粒径
以5~31.5mm为宜,最大不超过40mm。4.2.3 砂
采用级配良好的中砂,细度模数应为3.0~2.3,粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15~20%, 严格控制含泥量在3%以内。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑,砂率取35%~45%。4.2.4 水
最好选用饮用水。当采用其他水源时,应按国家现行《砼拌合用水标准》(JGJ63)的规定进行检验,PH值应大于4。水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比在0.45~0.55之间,混凝土入泵塌落度控制在(12±2)cm。4.2.5 掺合料
推广掺加粉煤灰和膨胀剂的双掺技术,等量替代水泥,以减少水泥用量。对强度等级C25以下的混凝土,粉煤灰掺量一般为水泥用量的10%~15%,膨胀剂掺量为水泥用量的8%~12%,具体掺量需经试验确定。
a.粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性。在水泥中掺入原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的温升,有利于控制温度裂缝的产生。粉煤灰的掺加在水工大体积混凝土施工中应用比较广泛,由于认识、技术上的原因,目前在山岭隧道施工中应用较少。
b.掺加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩,增加密实度,提高混凝土防渗抗裂能力。4.2.6 外加剂
高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过
多,会引起混凝土的肿胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。4.3 严格混凝土施工工艺
a.提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
b.二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。c.混凝土的拌合
①严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。
②控制混凝土的入模温度。夏季施工时,当气温高于32℃时,砂石料、搅拌机应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温。尽量安排在夜间浇筑混凝土。d.混凝土的灌注
①混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。
②适当放慢灌注速度,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h~1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌注拱部混凝土。
③混凝土灌注过程中必须振捣,提高混凝土的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔,提高抗裂性。
e.混凝土的脱模、养护
①混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤混凝土。
②传统的混凝土洒水养护方法,增加了隧道内的文明施工难度,洒水也不均匀,使混凝土早期强度得不到保证。建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践的初步探讨,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法不同的理论,但对于具体的预防和改善措施基本是一致的,同时达到了较好的实践效果,具体施工中出现问题我们要多观察、多分析、多总结,结合多种预防处理措施,尽量避免裂缝的产生。
参考文献:
[l]国家基本建设委员会.钢筋混凝土结构设计规范[M].中国建筑工业出版社,1999.2. [2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土,2002.5.
第三篇:混凝土裂缝成因及处理措施
混凝土裂缝原因分析及预防措施
混凝土结构裂缝是非常普遍的,可以说很难避免,其中有的裂缝形成以后不再发展,对混凝土结构的正常使用没有影响,而有的裂缝则随着时间的延长而继续发展,危及建筑物的结构安全。只有正确认识混凝土结构裂缝的产生原因,采取相应的措施,消除隐患,才能确保结构安全和正常使用。
一、混凝土结构产生裂缝的原因
1、温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或结构内部温度发生变化时,混凝土将发生变形,变形受到约束,则在结构内产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时即产生温度裂缝,其特征是随温度变化而扩张或合龙。
混凝土浇筑后的前几天,水泥的水化热大量释放,混凝土内部的温度迅速升高,混凝土内部与外界形成温差,产生温度应力,温差越大,温度应力越大,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时即产生温度裂缝。
2、收缩引起的裂缝
在混凝土收缩类型中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是混凝土体积变形的主要原因.(1)塑性收缩产生的裂缝
塑性收缩发生在混凝土浇注后4-5h,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,而此时混凝土尚未硬化,产生塑性收缩。塑性收缩所产生的量级很大,可达1%。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将发生表面顺腹板方向的裂缝。
(2)缩水收缩产生的裂缝
混凝土硬结以后,随着表层水分逐渐蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,产生缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
3、钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层易受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于外加剂使用不当,氯化物的介入,使钢筋周围氯离子含量较高,引起钢筋表面氧化膜破坏。若钢筋中的铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分子发生反应,其锈蚀物氢氧化铁的体积比原来增长2-4倍,从而使混凝土周围产生膨胀应力,导致混凝土保护层开裂、剥落,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗出混凝土表面。同时锈蚀使钢筋有效断面减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构 承载力下降,并将诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。
4、施工工艺对裂缝的影响
如保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力钢筋保护层过厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直的裂缝。
施工时混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,容易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如分层浇注时间隔时间过长,引起层面之间的水平裂缝,分段浇注时,接触面凿毛、清洗不彻底,新旧混凝土之间黏结力小,或后浇注的混凝土养护不到位,导致混凝土收缩而引起裂缝。若混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象,施工时模板刚度不足,浇注混凝土时模板侧向变形,或拆模过早,混凝土强度不足,均会使混凝土产生裂缝。
二、混凝土结构产生裂缝的预防措施
1、温度裂缝
(1)合理选用水泥
根据外界气候条件和构件的体积及施工措施,合理选用水泥品种。如果是大体积混凝土、浇注速度很快、外界气温便低,则应选用水化热低的水泥。优化混凝土配合比,尽可能降低水泥用量,从而降低混凝土水化热温度升值,每降低10KG/立方米,混凝土的水化热温度升高可降低1度。(2)合理控制拆模时间
混凝土拆模时,对混凝土内部与外界的温差有严格的规定,≤施工规范≥规定其温差不应超过25℃。可有时为了赶进度,加快模板周转,往往只注意了混凝土强度,而忽视了温差对混凝土的影响,尤其是冬季施工时,很容易产生温度裂缝。
(3)合理确定养生方法
混凝土浇筑后的养生是保证混凝土强度的重要措施,如果养生措施不当,往往会使混凝土表面产生龟裂。在炎热的夏季,特别是在山区,施工单位经常会图方便,就地采用河水养生,此时混凝土表面温度和水的温差很大,由于混凝土表面的灰浆抗拉强度很低,遇冷水后收缩,就在混凝土表面形成了很多不规则的微裂缝。所以,应该在混凝土拆模后及时覆盖或包裹,在早晚温度低时洒水养生,避免在温度高时将冷水直接浇到混凝土表面,以减少龟裂。
(4)降低混凝土温度差。
选择适宜的气温浇注混凝土,降低混凝土拌合物的初始温度,控制浇注速度,降低分层厚度。(5)提高混凝土的极限抗拉强度。
选择好级配的骨料,严格控制含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土的密实度和抗拉强度,减少收缩变形,浇注后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度。掺入一定数量的纤维。
2、收缩裂缝
收缩裂缝最直接的原因就是混凝土内的水分损失,所以控制水灰比至关重要。在泵送混凝土中或钢筋密集构件等要求混凝土拌和物坍落度较大时,掺加减水剂,降低单位用水量是首选措施。其次,避免长时间的搅拌和振捣,及时清除泌水,控制速度不要过快,振捣要密实,以减少混凝土因骨料自重而引起的下沉量。混凝土收缩裂缝的产生还与水泥品种、标号、用量,骨料品种,外掺剂,养护方法,外界环境,振捣方式等因素有关。在水分容易损失的地上建筑物应首选干缩性小的水泥。
3、钢筋锈蚀引起的裂缝
凝土振捣不密实或不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞或在钢筋混凝土中使用了含有氯盐的水或外加剂是导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源。所以,在施工时采取钢筋除锈,保证保护层厚度,控制水灰比,加强振捣,保证混凝土的密实性,防止氧气侵入及在钢筋混凝土中掺加不含氯盐的外加剂等措施可减少因钢筋锈蚀引起的裂缝。
混凝土的裂缝虽然不可避免,但是混凝土的裂缝是可以控制的,认清混凝土裂缝产生的原因,在施工或养护中采取有针对性的措施,是可以预防或减少裂缝产生的。稳定的裂缝不影响结构的正常使用,但裂缝的存在都会降低结构的刚度。所以,预防或减少裂缝的产生,不但可以提高建筑物的观感质量,更主要的是可以提高建筑物的刚度,延长使用寿命,发挥更大的效益。
第四篇:混凝土裂缝原因分析及处理措施
混凝土裂缝原因分析及控制措施
韩恒梅
禄建民
平顶山工业职业技术学院(河南平顶山 467001)
摘要:混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重的将威胁到人民的生命、财产。本文对混凝土施工中裂缝的原因及控制措施作一初步探讨。
关键词:混凝土裂缝;混凝土裂缝的原因分析;混凝土裂缝的控制措施
The Reason Analyse and Control Measure of Concrete Crack
Hanhengmei Lujianmin Pingdingshan Industrial College of Technology(Henan Pingdingshan 467001)Abstract: The existing and developing of concrete crack can uaually erode some material just like reinforcing steel bar,low the carrying capacity、wearing and antiinfiltration capacity of reinforced concrete,influence the appearance、using time of building,and even threaten the life and wealth of human.The article mostly discusses the reason and control measure of concrete crack.Keywords: Concrete crack;The reason analyse of concrete crack;The control measure of concrete crack 0 前言
混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而混凝土的裂缝较为普遍。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。
裂缝的原因分析 由于混凝土的组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格,模板变形,基础不均匀沉降等。
(1)混凝土在硬化的过程中,由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝,这种裂缝的宽度有时会很大,甚至会贯穿整个构件。
(2)混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热,内部温度不断上升,在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也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。
(3)在厚度较大的构件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制,在浇捣后数小时会发生这种由于混凝土塑性塌落引起的裂缝。
(4)当有约束时,混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩,因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂,从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
(5)混凝土加水拌和后,水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应,析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨,体积增大三倍,从而使混凝土涨裂产生裂缝。
(6)许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不当、时干时湿,表面干缩变形受到内部混凝土体的约束,也往往产生裂缝。
(7)构件超载产生的裂缝,例如:构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝,构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并向上、下延伸。(8)当结构的基础出现不均匀沉陷,就有可能会产生裂缝,随着沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。
(9)当钢筋混凝土处于不利环境中,例如:侵蚀性水,由于混凝土保护层厚度有限,特别是当混凝土密实性不良,环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈,生成氧化铁,氧化铁的体积比原来金属的体积大的多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。
(10)由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。
而在施工过程中,我们最为常见的多是因温度而引起的裂缝。
在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力,有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力。因此,掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
温度应力的分析
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
温度的控制和防止裂缝的措施 为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下:
(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;(4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;
(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;
(6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施; 改善约束条件的措施是:
合理地分缝分块;避免基础过大起伏;合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。
加筋对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2。因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难,但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此严格按规程、规范要求施工,严把质量关,防患于未来,尽可能地降低混凝土裂缝的出现;对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献:
[1]郭正兴、李金根主编《建筑施工》,东南大学出版社 [2]《建筑施工手册》第四版,中国建筑工业出版社 [3]《现行建筑施工规范大全》,中国建筑工业出版社 [4]赵国藩主编 《钢筋混凝土结构》,中国电力出版社 作者简介:
韩恒梅,女,河南省南阳人,1996年毕业于焦作工学院建筑工程系建筑工程专业,现在平顶山工业职业技术学院任教,讲师。
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第五篇:混凝土裂缝成因及预防处理措施
分析施工中混凝土裂缝成因及预防处理措施
裂缝是现浇混凝土工程中常遇到的一种质量通病。我国著名的裂缝研究专家王铁梦在《工程结构裂缝控制》一书中首先指出:根据大量的工程实践和近代工程材料的细观研究表明,建筑结构的裂缝是不可避免的,裂缝是人们可以接受的材料特征。分析其成因有利于我们在施工中对裂缝的控制和预防。
一、裂缝特征及种类
现浇楼板裂缝中大部分表现为:表面龟裂,垂直、水平裂缝,纵向、横向裂缝以及斜向裂缝,出现的裂缝不规则,不均匀,长度从几公分到几十公分不等;宽度大多数在0.2㎜以内,深5~15㎜左右,个别也有1~2㎜宽的贯穿性的裂缝;混凝土强度等级越高,出现的裂缝数量越多;板面双层配筋的部位出现的裂缝少;仅有单层配筋的部位,出现的裂缝较多。
裂缝是固体材料中的某些不连续现象。混凝土拌和物是由固、液气三相组成的非均质复合材料,成型之后在自然环境中受多种因素影响,形成肉眼看不到的微小缝隙,当缝隙继续发展,则称之为裂缝。根据裂缝宽度、深度和使用功能不同,其裂缝的分类主要有以下几种:
1、塑性收缩裂缝
混凝土摘初凝前出现泌水和水份急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间产生不均匀的收缩变形,由于它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段故称之为塑性收缩,其收缩量可达1%左右。由塑性收缩产生的裂缝称之为塑性裂缝。当外界气温高,风速大,气候很干燥时尤为严重。
2、沉陷收缩裂缝
沉陷收缩裂缝简称沉陷裂缝。
产生自身沉陷裂缝的主要原因是:混凝土拌合料太稀,坍落度过大,沉陷量过高。这种裂缝在坍落度过大的泵送商品混凝土浇筑的结构中,特别是表面系数大的现浇结构中容易出现。在混凝土沉陷时受到钢筋抑制或新浇混凝土表面未认真压实导致沉陷所致。多在混凝土浇筑后2~3小时,表面明水消失时出现。
3、干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝简称干缩裂缝。
水分蒸发是造成干缩和塑性裂缝的主要原因。但塑性是在水泥硬化前短期内产生的,而干缩是在水泥硬化后较长时间产生的。这种干燥、蒸发是由表及里逐渐发展的。这种裂缝发生在表层很浅的位置,常被人们所忽视,但其危害性却不容人们所忽视。
所以,当混凝土强度等级越高,水泥用量越大,则产生的干燥收缩值将越大,出现的裂缝会越多,这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。
4、温度收缩裂缝
水泥水化过程中产生大量的热能,内部温度会超过30℃以上;一般在1~3天即释放50%以上热能。由于散热的传递、积存,混凝土内最高温度多数发生在浇筑后3~5天,因内外散热条件不同,中心温度高,表面温度底,形成温度梯度,产生温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比,温差越大应力越大;当温度应力大于内外约束应力则产生裂缝。
二、裂缝的危害
裂缝的存在是混凝土工程的隐患。裂缝分为有害裂缝和无害裂缝,虽然这些裂缝一般被认为对结构使用无多大危害。但在使用时仍需进一步控制,如表面细微裂缝,极易吸收侵蚀性气体或水份,当气温低于-3℃时,水分结冰体积膨胀会进一步扩大裂缝宽度和深度;受水分和气体侵蚀,会直接锈蚀钢筋,所以在实际施工中仍应对其进行有效控制。特别是避免有害裂缝的产生,以确保结构的可靠性。
三、裂缝产生的原因
裂缝的类型甚多,其产生的原因有:外荷载引起的裂缝;物理因素引起的裂缝;化学因素引起的裂缝;施工操作引起的裂缝。主要有
1、混凝土水灰比、坍落度过大,或使用收缩率较大的水泥,水泥用量过大,或使用过量粉砂。
混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水泥、粉煤灰、减水型泵送溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。采用含泥量大的粉砂配制的混凝土由于砂粒径小收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝。泵送混凝土为了满足泵送条件:混凝土坍落度大,流动性好,浇筑时为图施工方便,采用集中放料,振动棒赶料,易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象(使用地泵时比较普遍),此时,混凝土脱水干缩,就会产生表面裂缝。泵送混凝土供应商为了保证混凝土的强度和可泵性、和易性往往采取加大水泥用量、减小骨料粒径,这样就会使混凝土因水泥用量过大而产生收缩、因骨料粒径过细而无法抵抗混凝土的收缩应力,最终混凝土因收缩而产生裂缝。
2、混凝土施工过分振捣,木模板过于干燥
在高层设计中,为尽量压缩墙厚,剪力墙中的连梁、暗柱的配筋粗而密,插入式振捣棒难以插入到每个部位进行恰倒好处的振捣,为防梁、柱底部砼出现蜂窝、狗洞,振捣手往往在能插振捣棒的地方过分振捣,造成粗骨料沉落砂浆上浮混凝土离析,表面呈现泌水,而形成竖向体积缩小沉落,造成楼板表面有较厚的砂浆层,待水分蒸发后,导致混凝土表面因收缩过大而形成凝缩裂缝。而木模板面层在浇筑砼之洒水不够,过于干燥,导致混凝土因失水过快而引起混凝土的塑性收缩,产生塑性收缩裂缝。特别是在春夏干燥季节,模板吸水量更大,必须要加强浇水和防范,控制裂缝。
3、混凝土浇捣后过分抹平压光和养护不当
当水泥浆浮在现浇楼层板时,如果再在表面过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。而养护不当也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因。过早养护会影响混凝土的胶结能力,使混凝土表面跑砂、泛黄。过迟养护,由于受风吹日晒,混凝土板表面游离水分蒸发过快,水泥缺乏必要的水化水,而产生急剧的体积收缩,此时
混凝土早期强度底,不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季,因昼夜温差大,养护不当最易产生温差裂缝。
4、楼板的弹性变形及支座处的负弯矩
为赶工期,混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载等。这些因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形,致使混凝土早期强度底或无强度时,承受弯、压、拉应力,导致楼板产生内伤或断裂。施工中不注意钢筋的保护,把板面负筋踩弯等。将会造成支座的负弯矩,导致板面出现裂缝。
5、减水剂的影响
资料表明:自从推广商品混凝土以来,结构裂缝普遍增多。为何会出现此类现象?除了泵送混凝土的水泥用量和砂率提高有关外,人们往往忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为4~6×10-4,而现在泵送混凝土收缩变形约为6~8×10-4,使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明,在混凝土配合比相同情况下,掺入减水剂的坍落度可增加100~150㎜,但是它与基准混凝土的收缩值相比,却增加120~130%。同时,掺入不同类型的减水剂混凝土的收缩比是不相同的,一般是:木钙减水剂﹥三聚氰胺减水剂﹥氨基磺酸减水剂﹥聚丙烯酸减水剂。这说明商品混凝土浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来的负面影响有关。但其机理有待于进一步研究。
6、高强钢筋及高强混凝土的大量应用及推广带来的影响
随着能源的日趋紧张和科学技术的进一步发展,目前建筑用钢筋的级别以发展到四级,混凝土强度等级以发展到C100。随着这些硬件的上升建筑设计钢筋的间距越来越大、钢筋的用量越来越小抵抗混凝土塑性开裂的能力则相对减弱;随着混凝土强度级别选用的提高,板的厚度相应减小,导致混凝土自身收缩加大而板又为簿板,无法抵抗其自身的收缩应力,使混凝土贯通性裂缝越来越普遍。
四、裂缝的预防措施
为了控制钢筋混凝土楼板面出现裂缝的数量和概率,结合近几年来施工的实
践经验,现从材料使用和施工操作方面,简述施工过程中的具体防治措施。在工程施工中具体抓以下几个环节:
1、从根本上解决楼板面负筋踩塌问题:积极与业主和设计单位沟通,在施工工程中确定用粗点的钢筋做马凳架立现浇板的上部负筋,确保板上层负筋不被踩弯、踩塌;在楼板浇捣、泵车布管时,采用专门的门式铁架支撑泵车管道和脚手架跳板,严禁在钢筋骨架上直接走人和操作;同时专人看护钢筋,浇混凝土前必须将钢筋整理到原设计部位。
2、严格控制商品混凝土的施工配合比,根据混凝土强度等级和质量检验以及和易性的要求确定配合比;严格控制水灰比和水泥用量;控制粉煤灰掺量;选择级配良好的石子、含泥量较小的中粗砂,减小空隙率和砂率,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度;对商品混凝土的坍落度进行逐车检查也是保证施工质量的重要因素。
3、在混凝土浇筑前,应先将基层和模板浇水湿润,避免过多吸收水分,浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。
4、混凝土楼板面的振捣要用平板震动器均匀、适度的振捣,防止过振使水泥浆上浮,过多时刮去表层的水泥浆,或增加粗骨料;浇筑完毕后,表面刮抹的动作力不宜过大,严禁在混凝土表面撒干水泥刮抹,或加水压光;加强混凝土早期养护;打完第二遍木壳后,立即在板面用塑料布等材料覆盖,进行保温保湿养护,防止强风和烈日报晒。
5、严格施工操作程序,不盲目赶工。杜绝过早上人、上荷载和过早拆模。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片,承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
6、控制减水剂的用量品种,在泵送混凝土配合比中,要求商品混凝土生产厂家不再使用收缩比大的木钙减水剂和萘磺酸盐减水剂等,尽量使用新型的氨基磺酸减水剂和聚炳烯酸减水剂,或有微膨胀功能的KL-HEA抗裂缝减水(防水)剂(中国建筑材料科学研究院研制),产品使用前应复试合格方可使用,严禁
使用“三无”产品,假冒伪劣产品。
通过上述施工措施的制定和落实,施工中的混凝土裂缝会相对较少和能有效控制的。
五、裂缝的修复和处理方法
“建筑结构的裂缝是不可避免的,但其有害程度是可以控制的”。也就是说,出现裂缝并不可怕,关键是如何善于总结经验,吸取教训,逐渐控制裂缝的数量和有害程度,同时要及时与业主和监理方沟通,组织工程技术人员分析原因、制定修复方案和今后施工中的控制措施。主要的修复方法有:
1、对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用1:1的水泥砂浆表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时,可用木抹子再压一遍,裂缝即可闭合。
2、其它一般裂缝处理,其施工顺序为:清洗板缝后用1:1水泥砂浆抹缝,压平养护。
3、当裂缝较大时,应沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用1:2水泥砂浆抹平,也可以采用环氧胶泥嵌补。
4、当楼板出现的裂缝面积较大时,应对楼板进行静载试验,检验其结构安全性,必要时可在楼板上增做一层钢筋网片,以提高楼板的整体性。
5、通长、贯通的危险结构裂缝,裂缝宽度大于0.3㎜的,采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。