专科毕业论文(混凝土结构裂缝产生原因及控制措施研究)(5篇模版)

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第一篇:专科毕业论文(混凝土结构裂缝产生原因及控制措施研究)

天 津 大 学 网 络 教 育 学 院

专科毕业论文

题目:混凝土结构裂缝产生原因及控制措施研究

完成期限:2010年9月21日 至2010年12月5日

学习中 心 余姚奥鹏学习中心 年 级 0809高起专 专 业 土木工程 指 导 教 师 李振宇 姓 名 董岳明 学 号 082701053010

摘要

大体积混凝土结构开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,则严重影响结构的长期安全和耐久运行。本文分析了混凝土结构裂缝产生的原因和机理,并从各个环节提出了预防裂缝的综合措施,用以确保混凝土的质量,减少裂缝的发生。

关键词:混凝土;裂缝; 水泥水化热;温度应力

混凝土结构裂缝产生原因及控制措施研究

一、混凝土结构裂缝产生的原因

钢筋混凝土结构的裂缝产生的原因主要分为三个:(1)由于结构的实际工作状态与设计模型的差异而产生的结构次应力引起的裂缝;(2)由外部荷载引起的裂缝缝隙,按常规计算的各种荷载而引起的;(3)由温度差、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素产生的变形应力而引起的裂缝,施工中可以采取措施避免。(4)大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化释放的水化热能产生很大的温度变化和收缩作用,是导致大体积混凝土裂缝的主要原因。

(一)水化热产生裂缝的机理

1、大体积混凝土结构的截面尺寸较大,在施工过程中,由水泥水化过程中释放出大量水化热量,由于混凝土体积大,热量散发不易,造成温升较大,从而导致混凝土体积增大。当这种变形不受约束时,混凝土结构内部不会产生应力。但实际上这种变形肯定会受到约束,约束有两种。一是混凝土与外部环境温度差异引起的约束;另一种是由于内部的条件而不同产生的约束,以上两种约束产生的应力为温度应力。

2、其次,湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束,产生的应力为干缩应力。因为湿度传导率远小于热度传导率(约为1/1600),所以,它主要产生在混凝土表面附近:另外,混凝土自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力,称为自身体积变形应力;还有地基不均匀沉降、模板走样也会产生相应的变形应力。在以上非结构荷载的作用下所产生的应力中,主要是温度应力和变形应力。对于大体积混凝土结构施工中,当混凝土浇筑体的边界无约束时(如底、顶板顶面),在早期水化热的温度迅速升高阶段,由于混凝土内、外散热条件不同,形成温度梯度,表面受拉,内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。在混凝土的降温阶段,混凝土的温差引起的变形加上混凝土的体积收缩变形,受到地基和结构边界条件的约束时,在浇筑体的中央断面产生了内部拉应力,当该拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面就产生了贯穿裂缝。

3、现浇钢筋混凝土结构梁、板产生裂缝的原因,综合归纳起来可以分为两大类:一是由于设计失误、实际施工不当等原因导致的结构性裂缝;二是由于混凝土本身的收缩和温差作用所产生的非结构性裂缝。有关资料统计及大量的工程实践表明,一般工程中结构性裂缝约占20%,大部分为收缩和温差裂缝约占80%,这些非结构性裂缝可以通过设计和施工阶段采取相应的技术措施进行预防,从而将其控制在现行规范所允许的范围之内。从大量的工程实践中我们可以发现,建筑结构中混凝土的收缩和温差裂缝所出现的位置与构件部位和形状关系的规律基本相同或类似。

(二)温度应力的分析

根据温度应力的形成过程,将其可分为以下三个阶段:

1、初期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约需30天。这个阶段有两个特征,一是混凝土弹性模量的急剧变化,二是水泥放出大量的水化热。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成了残余应力。

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,这个过程时间中,温度应力主要是由于混凝土的冷却和外界气温的变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在这个期间混凝土的弹性模量变化不大。

3、后期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是由外界气温变化所引起的,这些应力与前两种的残余应力相叠加。

4、根据温度应力引起的原因可分为两类:一是自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力的。例如,桥梁墩身、结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在结构表面出现拉应力,在结构中间出现压应力。二是约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往与混凝土的干缩所引起的应力相互共同作用。要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较烦琐的工作。在大多数的情况下,是需要依靠模型试验或数值计算。混凝土结构的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时,必须考虑徐变产生的影响,具体计算这里就不再细述。

二、裂缝控制的基本原理及预防措施

(一)大体积混凝土结构的裂缝控制是指杜绝有害裂缝,同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是:降低混凝土外部约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力,提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸,以确保混凝土抗裂的安全度要求。裂缝控制方法采取温差与温度应力双控制方法,避免结构物出现温度裂缝,同时调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。结构裂缝产生的主要原因是降温和收缩。任一降温温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差,又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两钟。前者产生外约束力,它成为贯穿性裂缝的主要原因;后者引起自约束力,形成表面裂缝;只有同时控制好这两钟降温差,才能减少和避免混凝土裂缝的产生。

(二)控制混凝土裂缝。必须从混凝土产生裂缝的几个主要原因着手,才能有效地将裂缝控制在允许范围内。一般可分为两个控制阶段:设计阶段和施工阶段。设计阶段由设计人员对混凝土强度等级、钢筋的品种、规格、建筑物的结构形式等统筹设计,有效的进行裂缝的控制。施工阶段则采取加入外加剂的方式改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、结构中设置施工缝或变形缝、加强混凝土中的配筋率等措施来减少混凝土的收缩,防止混凝土产生有害裂缝。

(三)合理的设计施工配合比。由于大体积混凝土结构各项指标均要求较高,并且普遍都采用泵送混凝土,因此合理设计配合比是有效控制和预防混凝土裂缝发生的基础。应该根据工程所处条件,对水灰比、砂石率、水泥用量及掺合料的用量等进行优化设计,选择最优最合理的方案。

1、砂石率的选择。适当砂石率的选择对控制混凝土的裂缝有积极作用,混凝土的干燥收缩随砂石率的增大而增大。由于砂石率减小使粗骨料含量增大,在相同的条件下混凝土的弹性模量较高,收缩量较小,而且由于粗骨料对收缩的约束作用,可减少开裂的可能。使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。

2、选用中低水化热水泥,可使水泥在拌和过程中水化热释放较小,用以减少混凝土升温,如选用矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。

3、采用混凝土双掺技术,即在混凝土中加入优质粉煤灰,掺入的量一般为水泥用量的20%左右,掺入缓凝型减水剂,用量为水泥用量的 1.0%左右。通过采用双掺技术,来减少水泥用量,从而降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。

4、加入UEA或AEA膨胀剂,用量为水泥用量的14%左右,使混凝土在凝固过程中不产生收缩,还可以提高混凝土自身的防水能力。

(四)构造设计方面的控制措施 1.合理设置伸缩缝和后浇带

(1)同一材料的收缩和膨胀线性系数为一定值时,其面积越大、体形越大,那么收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。因此,合理设置长体形建筑的伸缩缝是控制混凝土温差变形裂缝的一项有效措施。设计人员必须严格执行各类规范,在其规定的最大间距内设置伸缩缝,并应根据当地实际环境气候及具体工程结构特点适当减小伸缩缝的间隔,以有效防止混凝土结构的温差裂缝。

(2)后浇带是当建筑体形较大、高度差较大以及不规则形状时,通常又不便设置伸缩缝,为了防止混凝土因沉降、收缩和温差的变形产生裂缝,而特别浇筑的一种混凝土结构。设计施工图时应该注意合理位置预留后浇带,并明确提出施工中的注意事项。

2.适当的增大板厚和构件配筋率

(1)在钢筋混凝土结构中,钢筋对于抵抗和控制收缩和温差变形而产生的裂缝,发挥着主导作用。现行规范中除了对混凝土构件的纵向配筋规定了最小配筋率外,还规定当温度等因素对结构产生较大的影响时,需要适当增加构件的配筋率。我国一些地方夏、秋季昼夜温差很大,热胀冷缩的不断循环是造成混凝土结构产生温差裂缝的主要原因。部分工程实践表明,往往裂缝较多的构件,其配筋率较小,因此设计人员对此应该予以重视,在设计时要充分考虑工程所出区域的气候特点和建筑物的不同部位(如外露构件),适当的增大构件的配筋率。(2)常见的收缩和温差裂缝与楼面板、屋面板的厚度有关,如果设计时只计算竖向荷载而未考虑温差和收缩变形对楼板的影响,特别是对屋面板和框架平面以外板件的影响,而采用了较薄的板件,则难以避免在温差和收缩应力反复作用下使结构产生裂缝。另外,楼板厚度不够的情况下,施工偏差会影响到钢筋保护层厚度和负弯矩的有效高度而产生裂缝。如果工程中的楼板暗埋管线比较多,也会直接影响板厚度,沿管线走向会产生集中应力而导致裂缝。为此,无论计算结果如何,即使板件跨度较小,也应该采取板厚≥100mm,且在温差影响大的重点部位使板面负筋双向通长。

(3)建筑物两端楼梯间处的楼板平面刚度较小,容易产生裂缝,裂缝通常平行于板的长边并贯通梁侧。设计控制方法是加厚该处的楼板厚度,板面的负筋除了满足计算配筋要求之外,还应配置≥Φ8@200双向通长钢筋,梁两侧加设纵向构造腰筋。楼板四大角裂缝。产生的原因是荷载、收缩及温差产生的应力向四角迭加成为剪力汇集区而引起的裂缝,一般呈45°角,距板角约600mm~1200mm,常为上下贯通。设计控制方法是除了满足计算配筋要求之外,在整块板的跨度范围内增设双向Φ6或Φ8@200钢筋网,且四角加密。

(4)框架柱网外的悬挑梁板处的裂缝一般平行于板的短边并贯通封口梁侧。产生的主要原因是该位置的构件受外界温差影响产生较大的变形应力,因此外露梁板是温差裂缝的多发区域。设计控制方法是在板面长度方向构造筋Φ8@200通长。屋面板是收缩及温差变形裂缝产生较多的地方,因此所有板的负弯矩筋不应切断。

(三)混凝土结构原料的控制

1、材料的选择,应优先采用水化热低的水泥配制大体积混凝土,如矿渣硅酸盐水泥。在施工中避免使用含泥量高的集料,因使用含泥量高的集料会导致集料表面与水泥石的机械粘结力降低,而且会增加混凝土拌合物的用水量,不仅增加了混凝土的收缩,同时降低了混凝土的抗拉强度,导致收缩裂缝发生。

2、采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值,可以使混凝土浇筑后的内外差和降温速度控制的难度降低。

3、掺合料和外加剂的控制。

(1)掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响,当前用的掺合料主要是粉煤灰或矿粉,它们可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和可靠性,粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大,使用细度较粗或含碳量高的粉煤灰会大幅度增加混凝土的需水量,从而加大混凝土的收缩导致开裂。

(2)外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入减水剂,不仅使混凝土工作性能有了明显的改善,同时又减少拌和用水,节约水泥,从而降低了水化热。若是泵送混凝土,同时在炎热的夏天,为了延缓凝结时间,要加缓凝剂,反之凝结时间过早,将影响混凝土的输送和浇筑面的粘结,易出现层间缝隙,使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝,可掺加膨胀剂,如UEA膨胀剂等。

(四)浇筑时的控制措施

1、加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。

2、混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。

3、采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性

4、加强混凝土的养护及测温工作。混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护,保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力;其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体的抗裂能力,同时,在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件,使混凝土在良好的环境下养护。具体应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求,保温养护的持续时间应根据温度应力加以控制、确定,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行;在保温养护过程中,应保持混凝土表面的湿润。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施,如采用蓄水法保温养护等。

5、严格把关材料质量和配比关系

为了有效控制现浇混凝土结构中收缩和温差裂缝的出现,我们在施工阶段更应该加倍重视,采取有效控制措施。首先要对所选用的各种材料进行严格的检查和验收,不合格材料一律禁止使用。同时,要按规定的各项技术标准做好混凝土配比设计,并进行试配试验。施工时选用良好级砂石骨料和低热或中热水泥,严格把关砂石含泥量和外加剂的掺用量,避免使用过量粉砂,严格控制水灰比和坍落度。

6、切实做好混凝土的搅拌、运输、浇筑及养护等细节性工作

(1)混凝土的搅拌要严格按照规范进行,搅拌时间必须充足,配有外加剂的更要搅拌均匀,否则可能造成同一块板中混凝土的性质不同,收缩凝结不均匀而引起开裂。另外,使用外加剂的量必须计算准确,用法正确,要对各种外加剂与不同水泥的相容性匹配关系有明确标识。混凝土的运输、浇筑和振捣必须在初凝前完成并确保板厚,保持构件中各种钢筋的正确位置,专人负责振捣。混凝土浇筑后应防止过早在其上进行施工、堆积物料等活动。

(2)施工缝应按审批合格后的施工方案预留位置。雨季施工应采取防护措施,避免随意停工留缝。施工接茬处应该用钢丝刷清洗干净缝口,并扫水泥浆,必要时还要在接茬处设置钢丝网或采取其他可行措施防止产生收缩裂缝。混凝土的养护对控制混凝土的收缩裂缝起着举足轻重的作用。因此,混凝土浇筑完成后,必须掌握好养护时间,在规定时间内保持混凝土的湿度,控制其表面温度,避免混凝土的内外温差过大而导致裂缝。

7、重视后浇带的施工

(1)关于后浇带的施工,还应该注意以下事项。后浇带的相邻板块两侧的模板应支撑牢固,模板在后浇带浇筑前不得拆除,且必须在后浇带补浇混凝土的强度达到设计强度后方可拆除支撑模板。另外,对后浇带施工缝部位的处理,要将施工缝两侧的旧混凝土表面凿毛,用水彻底冲刷干净,使旧混凝土充分湿润,再扫两次水泥浆后方能浇筑新混凝土,混凝土初凝后必须覆盖养护。后浇带施工缝的新浇混凝土的时间应根据工程的实际情况而定,一般应距原浇混凝土的时间不小于40天,补浇混凝土的强度应比原设计强度提高一级,并加入 10%膨胀剂。

(2)由于收缩和温差变形这两大因素所产生的非结构性裂缝,在一般情况下尚不至于造成明显的危害,但对工程质量和建筑结构的耐久性都有一定影响,因此这些裂缝应当引起我们的足够的重视。我们应该在实际工程中针对裂缝产生原因和容易发生的部位,采取有效的设计控制措施及施工技术防范措施,从各个环节上下功夫,将非结构性裂缝严格控制在国家规范允许的范围之内,以确保我们施工的建筑“万年常青”。

三、结论

混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”在采取了上述综合性控制措施后,由于各种原因仍可能有少量的混凝土裂缝发生。当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因,辨明裂缝的类型,才能正确的选择处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土结构裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。

参考文献

[1] 刘继红等.大体积混凝土施工裂缝控制.[J].鞍山科技大学学报.2006.3.[2] 王海军等.文大体积混凝土温度和收缩裂缝控制措施.[J].山西建筑.2006.15.[3] 庄宇等.浅析大体积混凝土施工裂缝控制.[J].佳木斯大学学报.2006.3.[4] 江志强.大体积混凝土测温及温度裂缝控制实践.[J].福建建设科技.2006.4.

第二篇:混凝土结构裂缝产生的原因及控制措施

混凝土结构裂缝产生的原因及控制措施

摘 要:大体积混凝土开裂后,其性能与原状混凝土性能相差很大,严重影响结构的长期安全和耐久运行。本文分析了混凝土结构裂缝产生的原因和机理,从各个环节提出了预防裂缝的综合措施,以确保混凝土质量,减少裂缝的发生。关键词:混凝土 裂缝 水泥水化热 温度应力

一、混凝土结构裂缝产生的原因

钢筋混凝土结构的裂缝产生的原因主要有三种:(1)由外部荷载引起的裂缝隙,按常规计算的各种荷载引起的;(2)由于结构的实际工作状态与设计模型的不同而产生的结构次应力引起的裂缝;(3)由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素产生的变形应力引起的裂缝,施工中可采取措施避免。(4)大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化释放的水化热能产生很大的温度变化和收缩作用,是导致大体积混凝土温度裂缝的主要原因。

1.水化热产生裂缝的机理

大体积混凝土结构的截面尺寸较大,在施工过程中,由水泥水化过程中释放出大量水化热,由于体积大,热量不易散发,造成较大温升,从而导致体积增大。当这种变形不受约束时,混凝土结构内部不会产生应力。但实际上这种变形肯定会受到约束,约束有两种。一是混凝土与外部环境温度差异引起的约束;另一种是由于内部的条件不同产生的约束,以上两种约束产生的应力为温度应力。

其次,湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束,产生的应力为干缩应力。因为湿度传导率远小于热度传导率(约为1/1600),所以,它主要在混凝土表面附近:另外,混凝土自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力,称为自身体积变形应力;还有地基非均匀沉降、模板走样也会产生变形应力。在以上非结构荷载作用下所产生的应力中,主要是温度应力和变形应力。对于大体积混凝土结构施工,当混凝土浇筑体边界无约束时(如底、顶板顶面),在早期水化热温度迅速升高阶段,由于混凝土内、外散热条件不同,形成温度梯度,表面受拉,内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。在混凝土的降温阶段,混凝土的温差引起的变形加上混凝土的体积收缩变形,受到地基和结构边界条件的约束时,在浇筑体中央断面产生内部拉应力,当该拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面就产生贯穿裂缝。2.温度应力的分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:

(1)初期: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,二是混凝土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,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

(3)后期: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叠加。根据温度应力引起的原因可分为两类:

一是自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身、结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。

二是约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。

二、裂缝控制的基本原理及措施

大体积混凝土的裂缝控制是指杜绝有害裂缝,同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是:降低混凝土外约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力,提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸,以确保抗裂安全度要求。裂缝控制方法采取温差与温度应力双控制方法,避免结构物出现温度裂缝,同时调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。结构裂缝产生的主要原因是降温和收缩。任一降温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差,又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两类。前者产生外约束力,它成为贯穿性裂缝的主要原因;后者引起自约束力,形成表面裂缝;只有同时控制好这两类降温差,才能减小和避免裂缝的产生。

控制混凝土裂缝,必须从混凝土产生裂缝的几个主要原因入手,才能有效地将裂缝控制在充许范围内。一般分为两个控制阶段,设计阶段和施工阶段。设计阶段由设计人员对混凝土强度等级、钢筋的品种、规格、建筑物的结构形式等统筹设计,有效进行裂缝控制。施工阶段采取加入外加剂改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、设置施工缝或变形缝、加强混凝土中的配筋率等措施来减少混凝土的收缩,防止混凝土产生有害裂缝。1.合理设计施工配合比

由于大体积混凝土各项指标要求较高,并普遍采用泵送混凝土,因此合理设计配合比是有效控制和预防混凝土裂缝发生的基础。应根据工程所处条件,对砂率、水灰比、水泥用量及掺合料用量等进行优化设计,选择最优方案。

(1)砂率的选择。适当砂率的选择对控制混凝土的裂缝有积极作用,混凝土的干燥收缩随砂率的增大而增大。由于砂率减小使粗骨料含量增大,在相同条件下混凝土的弹性模量较高,收缩量较小,而且由于粗骨料对收缩的约束作用,可减少开裂的可能。使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。

(2)选用中低水化热水泥,可使水泥在拌和过程中水化热释放较小,显著减少混凝土升温,如选用矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。

(3)采用混凝土双掺技术,即在混凝土中加入优质粉煤灰,掺入量一般为水泥用量的20%左右,掺入缓凝型减水剂,用量为水泥用量的 1.0%左右。通过采用双掺技术,减少水泥用量,降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。

(4)加入UEA或AEA膨胀剂,用量为水泥用量的14%左右,使混凝土在凝固过程中不产生收缩,还可以提高混凝土自防水能力。2.混凝土结构原料的控制

(1)材料的选择,应优先采用水化热低的水泥配制大体积混凝土,如矿渣硅酸盐水泥。在施工中避免使用含泥量高的集料,因使用含泥量高的集料会导致集料表面与水泥石的机械粘结力降低,而且会增加混凝土拌合物的用水量,不仅增加了混凝土的收缩,同时降低了混凝土的抗拉强度,导致收缩裂缝发生。

(2)采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值,可以使混凝土浇筑后的内外差和降温速度控制的难度降低。

(3)掺合料和外加剂的控制。掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响,当前用的掺合料主要是粉煤灰或矿粉,它们可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和可靠性,粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大,使用细度较粗或含碳量高的粉煤灰会大幅度增加混凝土的需水量,从而加大混凝土的收缩导致开裂。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入减水剂,不仅使混凝土工作性能有了明显的改善,同时又减少拌和用水,节约水泥,从而降低了水化热。若是泵送混凝土,同时在炎热的夏天,为了延缓凝结时间,要加缓凝剂,反之凝结时间过早,将影响混凝土的输送和浇筑面的粘结,易出现层间缝隙,使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝,可掺加膨胀剂,如UEA膨胀剂等。3.浇筑时的控制措施

(1)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。

(2)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。

(3)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性

(4)加强混凝土的养护及测温工作。混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护,保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力;其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体的抗裂能力,同时,在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件,使混凝土在良好的环境下养护。具体应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求,保温养护的持续时间应根据温度应力加以控制、确定,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行;在保温养护过程中,应保持混凝土表面的湿润。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求,来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施,如采用蓄水法保温养护等。

三、结论

混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”在采取了上述综合性控制措施后,由于各种原因仍可能有少量的混凝土裂缝发生。当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因,判明裂缝的类型,才能选择正确的处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。

参考文献

[1] 刘继红等.大体积混凝土施工裂缝控制.[J].鞍山科技大学学报.2006.3.[2] 王海军等.文大体积混凝土温度和收缩裂缝控制措施.[J].山西建筑.2006.15.[3] 庄宇等.浅析大体积混凝土施工裂缝控制.[J].佳木斯大学学报.2006.3.[4] 江志强.大体积混凝土测温及温度裂缝控制实践.[J].福建建设科技.2006.4.

第三篇:毕业论文 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

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本 科 生 毕 业 论 文(设 计)

题 目:浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

学习中心: 大连学习中心 层 次: 专科起点本科 专 业: 土木工程 年 级: 2011年 春季 学 号: 学 生: 指导教师: 代平完成日期: 2013年01月13日

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

内容摘要

随着施工技术的发展,混凝土结构已经成为我国建筑结构的主要形式。但是,通常混凝土结构都是带缝工作的,并且混凝土裂缝的成因较多,因此将裂缝按照成因分类,并有效的裂缝宽度对结构以及人民生产生活的安全保证来说,都具有重要的意义。

建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,伴随着商品混凝土的推广,建筑楼面出现裂缝的机率在增加,日益受到社会人士关注;楼面结构出现裂缝原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面问题。混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝,从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的,相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,是受力使用期应力集中的隐患,应当尽量在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。本文介绍了混凝土裂缝类型及产生原因,从材料因素、设计因素和外界因素三方面论述了预防裂缝的具体方法。提出六条比较常用的裂缝处理措施。并结合实例分析了裂缝的产生原因及处理方法。

关键词:混凝土结构;裂缝成因;预防措施;处理方法

I

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 引

言............................................................................................................................1 1 绪言............................................................................................................................1 2 混凝土裂缝的分类及成因........................................................................................2

2.1 混凝土结构裂缝的分类.................................................................................2

2.1.1 按裂缝的成因分类..............................................................................2 2.1.2 按裂缝产生的时间分类......................................................................5 2.1.3 按裂缝的形状分类..............................................................................6 2.1.4 按裂缝的发展状态分类......................................................................7 2.2 混凝土裂缝的产生原因.................................................................................7

2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析..................................................................7 2.2.2 温度裂缝的产生原因分析..................................................................9 2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析..................................................................9 2.2.4 荷载作用裂缝的产生原因分析............................................................9 混凝土裂缝的预防措施及处理技术......................................................................10

3.1 混凝土结构裂缝的预防措施.......................................................................10

3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施....................................................10 3.1.2 温度裂缝的预防措施........................................................................11 3.1.2 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施....................................................11 3.2 混凝土结构裂缝的处理技术.......................................................................12

3.2.1 表面封闭法........................................................................................12 3.2.2 灌浆、嵌缝封堵法............................................................................12 3.2.3 结构加固法及混凝土置换法............................................................13 工程实例分析..........................................................................................................15

4.1 工程概况.......................................................................................................15 4.2 工程设想.......................................................................................................15 4.3 工程抗裂施工措施.......................................................................................15 4.3.1 基础地基加固...........................................................................................15

II

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

4.3.2 优化混凝土配合比...................................................................................15 4.3.3 内外防水剂...............................................................................................17 4.4 其他措施.......................................................................................................17 5 结论与展望..............................................................................................................19 参考文献........................................................................................................................20

III

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

引 言

随着我国国民经济的高速发展,钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中,混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料,但是伴随这类材料的生产研究与应用,混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,尤其是楼板的裂缝,轻者影响建筑物美观,造成渗漏水,重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一,特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝,往往会引起业主对工程质量提出异议,从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。因此,正确分析裂缝产生原因,切实加以防治十分必要,十分迫切。因此研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训,从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面,着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施 绪言

混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”,当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因判明裂缝的类型,才能选择正确的处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施 混凝土裂缝的分类及成因

混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本章将就混凝土结构中常见裂缝进行分类,并对结构中占主要部分的裂缝进行成因分析。

2.1 混凝土结构裂缝的分类

2.1.1 按裂缝的成因分类

根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝和非结构性裂缝两大类。

一、结构性裂缝

结构性裂缝是由荷载引起的,其裂缝与荷载相对应,是承载力不足的结果,其裂缝形式多种多样,主要原因如下:

(一)设计原因引起的裂缝

1)楼板刚度不足:设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为L/33.6-L/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。2)楼板构造配筋设计不周:设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。3)楼板内布线欠合理:由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。4)从房屋的空间结构来看,剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。5)膨胀剂的选用与掺量:设计未明确混凝土的限制膨胀率,只提出膨胀剂的品种和掺量范围,施工时按设计提供掺量进行配比施工,使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。

(二)施工原因引起的裂缝

1)水电预埋管施工时在板内位置欠合理:管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损

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坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。2)空载养护期不足:从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。

(三)使用原因引起的裂缝

1、改变建筑物的使用条件引起的裂缝。

2、火灾等事故引起的裂缝。

3、由地震等偶然荷载引起的结构开裂。

二、非结构性裂缝

由各种变形变化引起的裂缝。从国内外的研究资料以及大量的工程实践来看,非结构性裂缝在混凝土结构裂缝中占了绝大多数,约为80%,其形成原因比较复杂,以收缩裂缝为主导,工程中四种较常见的非结构性裂缝有收缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝和荷载作用引起的裂缝。

1、收缩裂缝

收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间的不同,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩裂缝和碳化收缩裂缝等。

塑性裂缝出现在结构表面,形状不规则且长短不一,这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。塑性裂缝又称龟裂,严格来说属于干缩裂缝,出现很普遍。产生这种裂缝的因素是多方面的:如当新拌混凝土的坍落度较大,而振动时间过长时,水泥浆浮在上层,骨料下沉时收到钢筋或其他物质的约束,出现不均匀沉降,从而使混凝土的表层产生裂缝;浇筑后混凝土表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面水分蒸发过快,产生急剧收缩,而此时混凝土早期强度不能抵抗这种变形应力,因而开裂;使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的细砂和粉砂混凝土水灰比过大,也会导致这种裂缝出现。

在混凝土硬化过程中,产生内部干缩而引起体积变化,当这种体积变化收到约束时,就可能产生干缩裂缝。干缩裂缝处在结构的表面,较细,起走向纵横交错,没有规律性。这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后,在表层或侧面出现,并随湿度和温度变化逐渐大战。如混凝土成型后,因养护不当,收到风吹日

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晒,使得表面水散发快,体积收缩大,而内部湿度变化小,收缩也小,因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束,产生拉应力,引起混凝土表面裂缝;或者构件因水分蒸发产生体积收缩,收到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。此外,混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化;采用含泥量大的粉砂配制混凝土;混凝土过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层;用后张法预应力制成的构件,露天生产后长久不张拉等等,都会产生这种裂缝。

2、温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化时就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝,在工程中,这种裂缝比较常见,譬如现浇屋面板上的裂缝、大体积混凝土的裂缝。温度裂缝大多发生在施工的中后期间,缝宽受温度变化影响较明显。表面温度裂缝多缘于较大温差。特别是大体积混凝土基础在浇灌混凝土后,在硬化期间放出大量水化热,内部的温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温差出现非均匀变化时,如施工中过早拆除模板,冬季施工过早拆除保温层,或受到寒潮袭击,都会导致混凝土表面急剧的温度变化,使其因降温而收缩。此时,表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力,而混凝土早期抗拉强度又很低,因此出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,这种裂缝只在接近表面较浅的范围内出现。深入和贯穿性的温度裂缝多缘于结构温差大。如大体积混凝土凝结和硬化过程中,水泥和水产生化学反应,释放出大量的热量,成为“水热化”,导致混凝土块体温度升高,当混凝土块体内部的温度与外部的温度相差很大,以致所形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸应变,就会形成裂缝。温度裂缝常出现在我国北方地区的建筑物中。

3、沉降裂缝

地基基础承载上部结构的荷载作用,当地基基础承载力不均匀或地基承载力均匀但建筑物建成后各不同部位荷载差异较大,导致地基产生不均匀沉降,这种不均匀沉降在结构内部产生拉应力及剪应力,当这种拉应力及剪应力超过结构自身的抗拉及抗剪强度时,结构就会在最薄弱的部位产生裂缝,称为沉降裂缝。这种裂缝多为贯穿的,其位置与沉降方向一致。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大,因此裂缝宽度较大、多呈45°,并且通常是贯穿性的。

4、荷载作用引起的裂缝

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构件承受的不同性质的荷载作用,其裂缝形状也不同,通常裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。结构受载后产生裂缝的因素很多,在施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受地震,脱模过早或方法不当,构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当,施工超载,张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。

此外,因设计、材料、施工及使用等原因引起的裂缝,由于涉及的面很广,内容多,限于篇幅本文不作阐述。

2.1.2 按裂缝产生的时间分类

根据混凝土裂缝产生的时间划分,可将裂缝分为施工期间出现的裂缝和试用期间出现的裂缝。

一、施工期间出现的裂缝

1、塑性收缩裂缝

大多发生在混凝土初凝后、终凝前。此裂缝多产生于新浇筑的混凝土结构表面,形状规则且长短不一,互不连贯,裂缝较浅。在环境气温高、风速大,气候干燥的情况下易于出现。

2、沉降收缩裂缝

沉降收缩裂缝多在混凝土浇筑后产生,硬化后停止。多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上出现,或在预埋件的附近周围出现。裂缝呈菱形,宽度1~4mm,深度不大,一般验身至钢筋上表面为止。

3、干燥收缩裂缝

这类裂缝一般在混凝土浇注后一段时间出现,严重时该裂缝会由表及里,由小到大逐步向结构内部发展,形成贯穿裂缝,一般在薄壁混凝土结构中常出现。

4、温度裂缝

多发生在混凝土浇注后的硬化过程中,裂缝宽度受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较细。

5、其他一些施工原因产生的裂缝,如混凝土搅拌、运输、浇注、振捣等工序的疏漏缺陷导致的裂缝,以及模板构造不当、拆模时间过早或方法不当,现场建材的堆放和钢筋绑扎不当,水电预埋管细部处理不当等都可能产生混凝土裂缝。

二、使用期间出现的裂缝

1、钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝

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钢筋表面出现锈斑、锈片后进一步发展成整个钢筋表面锈蚀,并产生膨胀,与保护层脱离,发生层裂,最后表现为钢筋铁锈进一步膨胀,混凝土本身发生破坏,出现顺筋裂缝,混凝土脱离。

2、盐碱类介质及酸性侵蚀气、液体等引起的裂缝

盐碱类介质及酸性侵蚀气、液体等引起了混凝土的PH值发生变化,导致了钢筋锈蚀,最终导致混凝土产生裂缝。

3、冻融循环造成的裂缝

受冻混凝土内部水分结成冰,产生膨胀,膨胀应力较大时,使结构出现裂缝。混凝土表面和内部所含水分的冻结和融化的交替出现,形成了冻融循环。冻融的反复作用,使得混凝土结构出现裂缝,造成建筑构造的严重破坏。

4、碱骨料反应引起的裂缝

混凝土骨料石子中的活性二氧化硅(SiO2),如白云质石灰岩石子等,与水泥中过量的碱发生的化学反应,称为碱骨料反应。这种反应一般在水泥混凝土硬化后进行,反应生成膨胀性的碱性硅酸盐或碳酸盐,导致混凝土体积膨胀,使混凝土产生裂纹并破坏。2.1.3 按裂缝的形状分类

混凝土结构中的裂缝按形状可分为:

(1)纵向裂缝,多数平行于混凝土构件底面,顺筋分布,主要是由钢筋锈蚀作用引的。

(2)横向裂缝,垂直于构件底面,主要是由荷载作用、温差作用引起的。(3)剪切裂缝,主要是由于竖向荷载或震动位移引起的。

(4)斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于混凝土墙体和混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起。

(5)X形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的机械撞击作用或者震动荷载作用引起。

(6)各种不规则裂缝,如反复冻融或火灾等引起的裂缝。有直缝及不规则形状裂缝,此种裂缝中间宽并且贯通,两头深度较浅,多发生于混凝土楼板。

此外,还有因混凝土搅拌或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。

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2.1.4 按裂缝的发展状态分类

根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为:

1、稳定裂缝。包括两类:一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝,常见于一些新建的防水工程中,这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合,析出Ca(OH)(OH)2晶体且部分Ca2又与溶解在水中的CO2发生碳化反应形成CaCO3结晶,两者形成的凝胶物质将胶合使裂缝封闭,从而渗漏停止,裂缝达到自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝,如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。

2、不稳定裂缝。这种裂缝将产生不稳定性的扩展,影响结构物的持久使用,应视其扩展部位,采取相应的措施。

就这两种裂缝而言,不稳定裂缝对工程结构安全的危害更大。

2.2 混凝土裂缝的产生原因

如前所述,混凝土裂缝的形式是多种多样的,产生的原因也非常复杂,而非结构性裂缝约占混凝土结构裂缝的80%左右,是混凝土结构中的主要裂缝和常见裂缝,下面将对几种主要的非结构性裂缝的产生原因进行浅要分析。2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析

收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。混凝土是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中,为保证其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土体积收缩。此外,混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0.04%~0.06%。可见,收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间的不同,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩(化学减缩)裂缝和碳化收缩裂缝。

(1)塑性收缩裂缝

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

塑性收缩裂缝多产生于新浇混凝土表面,大多产生于混凝土初凝后、终凝前。混凝土表面水分蒸发速度超过其内部初、终凝硬化的速度,会致使混凝土表面收缩,这种收缩受到结构构件和下层配筋约束会使混凝土产生浅层开裂,有时还有收缩与压缩的叠加。裂缝多呈外宽内窄,常见为不规则的多边形或与钢筋方向相互平行,一般自表面开始,有些也可发展成贯穿裂缝。在环境气温高、风速大,气候干燥的情况下易于出现。高性能混凝土特别容易产生这种裂缝。

主要成因分析:①混凝土浇注后未及时覆盖,表面水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土强度极低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂;②水泥用量过多,或使用过量粉砂,或混凝土水灰比过大;③使用有渗透性的柔性模板,模板、垫层过于干燥,吸水大;④振捣不足。

(2)干燥收缩裂缝

这类裂缝一般在混凝土浇注一段时间后出现,裂缝多为表面性的,宽度较细,多在0.05~0.2mm。走向纵横交错,没有规律性。但薄壁混凝土结构中,多沿结构的短方向分布;此外在结构变截面处以及大体积混凝土的平面部位较多见。严重时裂缝会由表及里,由小到大逐步向深部发展,形成贯穿裂缝。

主要成因分析:①混凝土浇注后养护不当,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化小,收缩也小,因而表面收缩变形受内部混凝土约束出现拉应力,引起混凝土表面开裂;②混凝土连续长度较长,整体收缩大;③混凝土级配中砂石含泥量大,收缩大,抗拉强度低;④混凝土过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层,收缩增大。

(3)自身收缩裂缝

在常温下混凝土构件与环境不发生任何水分交换时所产生的收缩裂缝,自收缩裂缝在高水灰比(W/C>0.45)的混凝土中较少,但当水灰比小于0.3时则很常见,其收缩量甚至达到总收缩量的50%。

主要成因分析:这与高粘结材料在水泥灰浆基体中产生较多细小的收缩孔有关,是由于持续的水化消耗了毛细孔的水造成自身收缩坍塌所致。

(4)碳化收缩裂缝

这类裂缝在结构表面出现,呈花纹状,无规律性,裂缝一般较浅,深度为1~6mm,裂缝宽度为0.05~0.2mm,多发生在混凝土浇注完成后数月或更长时间。

主要成因分析:混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积收缩,受到结构内部未碳化混凝土的约束而导致表面发生龟裂。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

2.2.2 温度裂缝的产生原因分析

温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。表面温度裂缝走向无一定规律性,大面积结构温度裂缝常纵横交错。表面温度裂缝常发生在施工期间,宽度受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。

主要成因分析:表面温度裂缝多由温差较大引起。特别是大体积混凝土基础浇注后,在硬化期间,水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大,当温度产生非均匀的降温差时,将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生较大的拉应力,而混凝土早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析

沉陷裂缝多属进深或贯穿性裂缝,走向与基础沉陷情况有关,可能出现在结构的上部或下部,一般与地面垂直。较大的贯穿性沉陷裂缝往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。

主要成因分析:①结构、构件下面的地基软硬不均,或者存在松软土,未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇注后,地基局部产生不均匀沉降而引起裂缝;②结构各部荷载悬殊,未作必要的加强处理,混凝土浇注后因地基受力不均,产生不均匀下沉,造成结构应力集中而导致裂缝;③模板刚度不足,模板支撑不牢,支撑间距过大或支撑在松软土上,以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现;④冬季施工时模板支架支承在冻土层上,若上部结构未达到规定强度,地层化冻下沉,使结构下垂或产生裂缝。

2.2.4 荷载作用裂缝的产生原因分析

结构受载后产生裂缝的因素很多,在施工中和使用中都可能出现裂缝。主要成因分析:①早期受地震,脱模过早或方法不当产生的裂缝:②构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当产生的裂缝;③施工超载,张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施 混凝土裂缝的预防措施及处理技术

由于裂缝产生的原因是很多,在混凝土结构中普遍存在且危害较大。因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展。

下面首先阐述混凝土结构中几种常见裂缝的预防措施。

3.1 混凝土结构裂缝的预防措施

3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施

塑性收缩裂缝的预防措施:

1)、配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率;同时,要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度。2)、浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润。3)、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。4)、在气温高、湿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。此外,要加强表面的抹压和养护工作。5)、混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂,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。6)、设挡风设施。

干缩收缩裂缝的预防措施:

1)、尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或利用混凝土的后期强度,降低水泥用量,以减少水化热量。2)、选用良好级配的骨料,并严格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。3)、在混凝土中掺加缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热,或掺木钙、减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。4)、避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时,可采用冰水或深井凉水拌制混凝土,或设置简易遮阳装置,并对骨料进行喷水预冷却,以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。5)、分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30厘米,以加快热量散发,并使温度分布均匀,同时也便于振捣密实。6)、大体积混凝土适当预留一些孔道,采取通冷水或冷气降温。7)、大型设备基础采取分块分层间隔浇筑(间隔时间5~7天)分块厚度1~1.5m,以利水化热散发和减少约束作用;或每隔20~30m留一条0.5~1.0m宽的临时间断缝,40天后再用干硬性细石混凝土浇筑,以减少温度收缩应力。8)、浇筑混凝土后,表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖,并洒水养生。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

深搞基础可采取灌水养护(或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护)。夏季应适当延长养护时间,使之缓慢降温。在寒冷季节,混凝土表面应采取保温措施,以防寒潮袭击。拆模时,块体中部和表面温差不宜大于20℃,以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。9)、在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时,可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸,以消除或减少约束作用。10)、蒸汽养护构件时,控制升温速度不大于25℃/小时,降温速度不大于20℃/小时,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。

3.1.2 温度裂缝的预防措施

温度裂缝预防措施 ①尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。②减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。③降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。④改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。⑤改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺,降低混凝土的浇筑温度。⑥在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。⑦加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。⑧加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。⑨热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。⑩规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝士表面发生急剧的温度梯度。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。

3.1.2 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施

沉陷裂缝预防措施:1)是对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。2)是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)是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。4)是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。5)是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

3.2 混凝土结构裂缝的处理技术

裂缝不但会影响结构的整体性和刚度,还会降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力,因此在实际工程中,应根据裂缝的性质和实际情况区别对待,及时处理,以保证建筑物的安全。

混凝土结构裂缝的修补措施主要有以下几种方法:表面封闭法,灌浆、嵌缝封堵法,结构加固法,混凝土置换法等等。3.2.1 表面封闭法

表面封闭法适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理,亦使用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。

(1)表面涂抹水泥砂浆。将裂缝附近的混凝土表面凿毛,或沿深进裂缝凿成凹槽,扫除并洒水湿润,先刷水泥净浆1层,然后用水泥砂浆涂抹,并用铁抹压密抹光。

(2)表面涂抹环氧胶泥。用钢丝刷、砂纸、毛刷清除干净并洗净,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮湿,应用喷灯烤干燥、预热,以保证环氧胶泥与混凝土粘结良好,若基层难以干燥,则用环氧煤焦油胶泥(涂料)涂抹。

(3)表面涂刷油漆、沥青。涂刷前,混凝土表面应干燥。

(4)表面凿槽嵌补。沿混凝土裂缝凿一条V形或U形深槽,V形槽用于一般裂缝的治理,U形槽用于渗水裂缝的治理。槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氧乙烯胶泥、沥青油膏等,表面作砂浆保护层。3.2.2 灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法一般用于大体积混凝土结构的修补,主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。

钻孔孔距一般为1m~1.5m,钻孔轴线与裂缝呈30°~40°斜角,孔深应穿过裂缝面0.5m以上,当有两排或两排以上的孔时,宜交错或呈梅花形布置;冲洗在钻孔完毕后进行,其顺序按竖向排列自上而下逐孔冲洗;止浆及堵缝是缝面冲洗干净后,在裂缝表面用水泥砂浆(或环氧胶泥)涂抹;埋管安装前应在外壁裹上旧棉絮并用麻丝缠紧,然后旋入孔中,孔口管壁周围的孔隙用旧棉絮或其他材料塞紧,并用水泥砂浆或硫酸砂浆封堵,防止冒浆或灌浆管从孔口脱出;试水是用0.098MPa~0.196MPa压力水作渗水试验,采用灌浆孔压水、排气孔排水的方法,浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

检查裂缝和管路畅通情况,然后关闭排气孔,检查止浆堵漏效果,并湿润缝面,以利于粘结;灌浆应采用425号以上的普通水泥,灌浆压力一般为0.294MPa~0.491MPa,压浆完毕时浆孔内应充满灰浆,并填入湿净砂,用棒捣实,每条裂缝应按压浆顺序依次进行,当出现大量渗漏情况时,应立即停止泵堵漏,然后继续压浆。化学灌浆能控制凝结时间,有较高粘结强度和一定的弹性恢复力,结构整体性效果好,适用于各种情况下裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。常用的灌浆材料有环氧树脂浆液(能修补缝宽0.2mm以下的干燥裂缝)、甲凝(能灌0.03mm~0.1mm的干燥细微裂缝)、丙凝(用于堵水、止漏及渗水裂缝的修补,能灌0.1mm以下的细裂缝)等,环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等有点,应用最广。

灌浆操作主要工序是表面处理(布置灌浆嘴和试气)、灌浆、封孔,一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷,不另设钻孔。

嵌缝封堵法适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝,如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。先用凿子和扁铲沿裂缝开槽,槽深和宽约3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆,在界面处理浆尚未硬化之前,将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中,压实抹平。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。

3.2.3 结构加固法及混凝土置换法

结构补强加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构作补强加固,可扼制裂缝进一步发展,恢复结构的整体性。

(1)锚杆常用水泥砂浆或树脂灌注,锚杆与缝面夹角越大越好。浆液凝固后,锚杆成为结构的一部分,能增强结构的承载能力。采用预应力锚杆,锚固作用更明显,甚至能使混凝土弥合。

(2)钢板补强法,是将钢板用粘合剂粘结在混凝土表面上,再用锚杆安装固定。为了结合紧密,也就可先将钢板固定,再灌浆充填钢板与混凝土之间的孔隙。

(3)钢筋混凝土补强法,是在原结构表面浇筑一层钢筋混凝土,起到封闭裂缝,提高承载力,阻止裂缝发展的作用。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施 工程实例分析

4.1 工程概况

新乡第四水厂一期工程位于红旗区西南角,北临道清路,占地70000平方米,属群体工程,其中包括沉淀池、清水池、废水池、吸水井、液铝池等多个大型现浇钢筋混凝土水池。这些大型水池池壁高4~7.6米,均为10万m2/d处理能力规模,设计要求水池完全无渗漏。

大型水池池壁高,迎水面延长米极长沉淀池长宽分别为107米和26米、清水池长为40米,但池壁厚度不厚,仅在260~300毫米之间,均为现浇钢筋混凝土板壁。水池储水量大,水压力高,若施工技术措施不完备或施工不当,极易造成大面积渗漏水。

4.2 工程设想

(1)为防止因地基不均匀沉降而导致水池结构性开裂渗漏水,基础地基加固采用砂垫层方法处理。

(2)防止大体积现浇钢筋混凝土的收缩裂缝出现,在抗渗混凝土内掺入HEA高效防水剂和延长大型水池长度方向设置垂直伸缩缝。

(3)为提高现浇混凝土的抗渗性能,在混凝土池壁内外侧涂抹防水剂。

(4)在工程施工过程中,采用一些技术措施进一步保证现浇钢砼水池的抗渗性能。

4.3 工程抗裂施工措施

4.3.1 基础地基加固

为减少基础沉降,提高地基承载力,地基加固处理采用换填法,即采用砂垫层的方法。以保证结构沉降为柔性均匀沉降。

(1)根据地质勘察报告水池基底标高位于②3层黑灰色黏土层,流塑,土层较差,故基础挖至④1层暗绿-黄色黏土层,土层性质硬塑-可塑,中压缩性,土层较好;以④1层土层作为持力土层,其上的土层均用密实的砂垫层置换。

(2)砂垫层施工时先砌筑挡砂墙,再分层分皮(25毫米一皮,30米长一段)铺砂,再浇水、振捣(平板振动机),经过贯落度检测合格,进行环刀试验,数据合格后再进行下一层施工。

(3)砂垫层干密度经测试为平均值为1.74×103kg/m3大于设计要求的1.6×103kg/m3。

4.3.2 优化混凝土配合比

为防止混凝土自身渗漏,采用抗渗混凝土,抗渗等级S6。由于大体积现浇钢

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

筋混凝土易出现收缩裂缝,为提高混凝土的抗裂性能,在抗渗混凝土内掺入适量的HEA高效防水剂和设置垂直伸缩缝间距,沉淀池伸缩缝间距约为45米。

(1)HEA微膨胀防水的理论分析

HEA 高效防水剂会使混凝土产生适度膨胀在钢筋部位的约束下产生0.2~0.8Mpa的预应力,能有效的补偿混凝土的干缩和冷缩,同时由于HEA水化形成的大量钙矾石晶体,具有填充细孔缝作用,使混凝土中孔径下降,总空隙减少,大大改善了混凝土中孔结构的分布,使混凝土更加密实,显著提高混凝土的抗渗抗裂性能及耐久性和抵抗周围环境介质侵蚀的能力,防止钢筋锈蚀。

HEA防水剂具有缓凝作用,能够延长混凝土凝结时间,且凝结时间可根据工作需要进行调整,对于大面积施工水池非常有利。

HEA混凝土的早期强度及28天强度较基准混凝土提高10%以上,特别是早期强度的提高,对提高工程结构的安全性及防止混凝土早期膨胀能的损失都是有利的,因为混凝土收缩大部分发生的在早期,故HEA混凝土抗裂性能相对提高。

HEA的抗渗性能良好是因为HEA混凝土的膨胀与强度发展协调,使膨胀能得以充分发挥,另外由于HEA的优良减水效果,使混凝土孔隙率减小。密实度进一步提高。

(2)HEA施工控制点

①HEA的活性较大,称量误差大会影响混凝土的强度及坍落度,且不易控制,所以混凝土拌和时严格控制称量误差,称量误差在±1%。

②由于HEA具有与自身相容性的高效减水成份,搅拌时间控制应比普通混凝土延长30~60秒。

③保湿养护至关重要,混凝土初凝后即开始浇水和盖麻袋养护,养护期不少于14天,要始终保持表面湿润状态,以不见白为原则。

④振捣必须密实,不能过振或漏振,采用专人专区负责制,以混凝土开始泛浆和不冒泡为原则。对于大直径套管底部混凝土密实度,在施工过程中通过敲击模板听音的方法检查。

(3)垂直伸缩缝采用橡胶止水带

①橡胶止水带因其延伸性能极好,可随结构不均匀微沉降适当延伸而不产生裂缝,也不因自然温度差异产生较大的热胀冷缩导致材料微裂缝出现,有效地满足了密封防水。

②橡胶止水带采用埋入式位置居中。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

③止水带的宽度为30毫米,XQ-2泡沫塑料填充,内外壁施作双组份聚硫密封膏,密封膏密实,基层垃圾清理干净、干燥。

④该工程采用SGJL-851II型双组分室温固化聚硫密封胶,其对混凝土具有良好的黏结力,并有宽阔的使用范围,可在-550~110C温度下长期使用。其最大伸长率不低于400%,恢复率不低于85%,在30C以下热氧老化寿命长达105年以上。该双组分配比在一般情况下为:基膏:硫化膏=100:10,但根据气温变化可适当增减硫化膏用量来控制密封胶的黏结强度。在施工工程中,严格测定大气温度,在100:8-12之间调整配比,保证了施工质量和密封胶的密封效果。

⑤橡胶止水带应分仓施工,待填充XQ-2泡沫塑料后施工另一仓。4.3.3 内外防水剂

(1)池壁迎水面涂JK2050水性高效有机硅防水剂。

JK2050直接喷涂在混凝土表面,渗透到混凝土表层内5~8毫米,通过其于混凝土的浇合固化作用完全填补了混凝土表面的水化热细微裂缝在混凝土表面形成永久性的不透水层,保证了混凝土池壁的抗渗性能。

(2)池壁外侧涂刷氰凝

池壁外侧±0.00以下及垫层面涂刷JK-19A优质改性氰凝,以阻隔地下水同混凝土池壁的接触,该防水剂抗渗性能优良,耐冲刷,弹性好,抗裂性优异,且耐化学品介质腐蚀,最适合地下及室外防水涂膜。施工时每8小时涂抹一道共4到,保证其涂膜厚度达到100μm以上。

(3)防水剂施工需要先进行基层处理,保证混凝土表面无孔隙、无其它附着物,然后在清洁的表面上涂刷防水剂。

4.4 其他措施

(1)穿墙螺栓处理

加大穿墙螺栓的止水片宽度。通常穿墙螺栓止水片宽度为40×40毫米,但在高度5米以上水池池壁中使用,渗水机率较大,经过理论计算,决定采用75×75毫米的止水片,实践效果非常良好。

根据混凝土的终凝时间和强度发展,池壁侧模拆除规定在混凝土浇捣3天以后,以防止止水螺栓处混凝土的松动。采用微膨胀水泥浆分两次修补穿墙螺栓洞,先将洞口清理干净,再分两次将洞补掉;第一次为洞深的2/3,间隔12小时后,再进行第二次修补,以防止砂浆出现收缩裂缝。二次修补完成后外墙面做成凸出馒头状保护层。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

(2)严格控制混凝土塌落度在120+10毫米左右;对于大型防水套管底部混凝土浇捣,采用侧壁开门子模的方法,并通过敲击模板听音的方法检查大型套管底部混凝土密实度,保证套管底部不渗水。

(3)与设计加强联系,改变套管等处加筋方法,防止钢筋过密而影响混凝土的振捣密实度。

(4)加强施工过程中监控力度,配备充足施工机具和检查人员。

通过对钢筋混凝土水池池壁抗渗措施的研究、探讨、实施,工程的整体质量取得了显著的效果,所有钢筋混凝土钢砼水池经盛水实验检测均无渗漏,一次性通过验收,达到了较好的水平,减少了应修补带来的工期拖延和人力物力的浪费,并且积累了较丰富和全面的经验,对于今后同类型结构的构筑物施工质量提供了有效的保证。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施 结论与展望

钢筋混凝土结构裂缝是影响建筑物满足安全性、适用性和耐久性的一个非常重要的方面,建筑物的结构或构件常常由于各种不同的原因导致各种裂缝出现,是不可避免的,其有害程度是可以控制的,有害与无害的界限是由结构使用功能决定的。因此加强钢筋混凝土结构出现裂缝原因的分析是非常重要的,设计、施工、材料等方面因素对钢筋混凝土结构开裂的影响是相互联系、相互制约的,必须全面系统的考虑。从裂缝的分类入手,弄清裂缝出现的原因,对裂缝采取措施加以正确的处理,能够避免钢筋混凝土结构裂缝的产生或者使裂缝尽可能将其有害程度控制在允许范围之内,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到圆满的解决。保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

参考文献

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第四篇:论文:混凝土裂缝产生的原因、控制措施及修补

混凝土裂缝产生的原因、控制措施及修补

目录

一、裂缝产生的原因分析.........................................1

(一)混凝土原材料质量方面..................................1

(二)施工方面..............................................2

(三)温度和湿度的变化......................................3

二、控制措施…………………………………………………………………………………………………..3

(一)混凝土原材料质量方面..................................3

(二)施工方面..............................................4

(三)温度和湿度的变化......................................5

三、混凝土裂缝修补..............................................6

(一)、修补设计.............................................6

(二)修补方法..............................................7

四、结语........................................................9

混凝土裂缝产生的原因、控制措施及修补

摘要:混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、需要时掺入外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。在施工过程中,经常发现混凝土结构在成型后,出现各种裂缝。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。轻者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、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产。混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病,本文主要通过近几年来的现场实践及查阅相关的技术资料,对混凝土裂缝产生的原因、应采取的控制措施及修补方法进行简要的阐述,并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

关键词:混凝土裂缝 原因 控制 修补

一、裂缝产生的原因分析

(一)混凝土原材料质量方面

材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好,应严格控制原材料质量和配合比,避免材料不良引起的裂缝。

1、水泥。水泥水化热是混凝土产生温度应力的主要因素,宜选择中热或低热的水泥品种,严禁使用安定性不稳定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生积膨胀,产生裂缝。

2、如果骨料中含泥量过多,则随着混凝土的干燥,会产生不规则的网状裂缝。

3、碱-骨料反应:混凝土在固化以后,其内部所含的碱与其砂、石骨料中所含的碱活性物质将发生一种化学反应。化学反应以后将产一种胶凝物质,而此种胶凝物质吸收水分会发生膨胀,尽管这一过程比较缓慢,但最终将造成混凝土楼板的裂缝。

4、水灰比、塌落度过大,或使用过量细砂。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水泥等胶凝材料计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水

泥、外掺混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的细砂配制的混凝土收缩大,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的条件:塌落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少,砂浆多的现象,此时,混凝土脱水干缩时,就会产生表面裂缝。

(二)施工方面

在钢筋混凝土现浇楼面板的裂缝中,较多原因是由于在施工方面的原因引起的。

1、模板支设不牢引起的裂缝。模板的制作和安装质量对于保证钢筋混凝土结构和构件的外观平整、几何尺寸的准确以及结构的强度和刚度等起着重要的作用。在施工中,若模板立柱支于土质松软的土层或支于未经处理的回填土上,在施工荷载的作用下往往会引起模板立柱下陷造成钢筋混凝土裂缝。另外由于模板的支撑在施工工程中未满足足够的刚度和稳定性,从而在施工荷载的增加中使模板下塌及炸模等也会造成砼裂缝。

2、钢筋配置位置不当的裂缝。在钢筋混凝土结构中,钢筋配置位置是否正确直接关系到结构的强度、刚度和裂缝的宽度。如现浇板的钢筋位置不正确;负弯矩钢筋放置在板的下方;板的上层钢筋在施工人员的踩踏后就弯曲、变形、下坠;上层钢筋网的钢筋小撑马间距设置过大、甚至不设,会使上层钢筋跟下层钢筋重合等,从而使板在支承边附近普遍发生裂缝,严重的甚至使板有折断的危险。

3、施工质量粗糙、低劣引起的裂缝。工程施工必须严格按施工规范要求进行操作、按施工图进行施工。但某些施工单位,尤其个人承包商,为了眼前一时利益,不按规范要求而是粗制滥造,甚至偷工减料施工,有的施工人员总认为板的支座筋可以减少,从而少放甚至不放,现浇板的厚度也远远达不到设计要求,给工程质量带来了严重隐患。

4、施工材料堆放不当引起裂缝。在目前的施工过程中普遍存在质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5-7天左右一层,最快时甚至不足5天一层,因此当楼层砼浇筑完毕后未达到24小时养护时间,就忙着

进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动。将材料堆放在楼面上,会使没有达到一定强度的楼面在受到材料吊卸冲击振动荷载的作用下引起不规则的受力裂缝,而这些裂缝一旦形成就难以闭合,形成永久性裂缝。

(三)温度和湿度的变化

温度和湿度的变化引起混凝土中产生的裂缝,是大体积混凝土中发生主要因素。

混凝土硬化期间水泥放出大量水热化热,内部温度不段上升,在表面引起拉应力,后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力,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,但表面湿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,也往往导致裂缝。

根据温度应力引起的原因可分为两类:

(1)自生能力:没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面的温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。

(2)约束能力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而一起的应力,如箱梁顶板混凝土和护拦混凝土;这两种温度应力往往和混凝土上的干缩所引起的应力共同作用;想要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算,混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。

二、控制措施

(一)混凝土原材料质量方面

1、材料选用

水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。进场时应对其品种、级别、包装或批次、出厂日期和进场数量等进行检查,并应对其强度、安定性及其它必要的性能指标进行复验。

粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。

细骨料:宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。

外掺加料:宜采用减水剂等外加剂,以改善砼工作性能,降低用水量, 减少收缩。

商品砼采用信誉好、质量有保证的厂商提供的产品。施工单位在订购商品砼时应根据工程的不同部位和性质对砼品质提出明确要求,不能因追求低价格忽视砼的品质。

2、配料

配合比设计:应采用低水灰比、低用水量,以减少水泥用量。禁止任意增加水泥用量。配制砼时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的砼必须重新拌匀后,方可浇筑。

(二)施工方面

1、加强模板的检查。模板的支撑在施工前应先将地面土进行处理,以保证立杆支撑在施工时不会下陷。模板和支撑的选用必须经过计算,除满足强度要求外还必须有足够的刚度和稳定性;边支撑立杆与墙间距不应大于300mm,中间不宜大于800mm。在砼浇筑前,质检人员应按规范要求对模板支撑、尺寸等逐一检查,在拆模时,砼强度应满足规范的要求。

2、加强成品钢筋的保护措施。在楼面钢筋绑扎完毕、砼开始浇筑前应加强对成品钢筋网片的保护,可采取下列综合措施加以解决:尽可能合理和科学地安排好工种交叉作业时间,在钢筋绑扎后,线管预埋和模板封气囊收头应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴,有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。

3、在楼梯、通道等频繁和必须通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道,以供施工人员通行。

4、安排足够数量的钢筋工在砼浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处,应重点整修。

5、加强对职工的思想教育及技术培训。我国现阶段建筑工人基本以农民为主,他们有部分人员没有大局观念,只片面地追求完成的工程量,而忽视工程质量,这就要求施工单位对相关人员在上岗前进行技术培训及思想教育,从而使他们在施工过程中能严格按施工规范及图纸进行施工,以保证工程质量,并且施工单位要加强施工现场的技术管理。

6、加强后继施工管理。在楼面砼浇筑完成后要确保砼获得最起码的养护时间,当砼强度小于1.2Mpa时,不应在上面进行后继施工,要科学安排楼层施工作业计划。在楼层砼浇筑完毕的24小时以前,可限于测量、定位、弹线等准备工作,不允许吊卸大宗材料,避免冲击振动;24小时以后,分批安排吊运少量小批量的柱筋进行绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制和减少冲击振动力。第3天方可开始吊卸钢管等大宗材料以及从事楼面的模板正常支模施工。在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。

(三)温度和湿度的变化

混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时,混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此,应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度,减少和避免裂缝风险。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。

1、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;

2、改善约束条件的措施是:(1)合理地分缝分块;(2)避免基础过大起伏;

(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;

三、混凝土裂缝修补

混凝土裂缝修补前,应对其成因进行研究,若是由于承载能力不足引起的裂缝,除应选择相应的方法进行修补外,尚应选用适当的加固方法进行加固。

(一)、修补设计

修补设计原则上应根据是否需要修补及补强加固的判定结果,进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计,更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。

进行修补设计时,应考虑如下事项:

(1)根据是否需要修补的判断结果,设定修补范围及规模,还应按需要再度调查现场。

(2)掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等),建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。

(3)为了明确规定修补目的及恢复目标,考虑环境条件,选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法,可按开裂现场及开裂原因决定。另外,当构筑物处于盐类等苛刻环境时,应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能,裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝,则宜在裂缝最宽时处理。

(二)修补方法

1、表面修补法

(1)利用混凝土表层微细独立裂缝(裂缝宽度ω≤0.2mm)或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液,封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位,尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。

(2)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。

(3)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。

2、局部修复法

(1)充填法

用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。

(2)预应力法

用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力。

(3)部分凿除重新浇筑混凝土

对于钢筋混凝土预制梁等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。

3、灌浆法

将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加强度。

4、结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

5、电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。

6、仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

四、结语

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。虽然混凝土裂缝产生的原因很多,现在对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但只要严格按规范规定施工,认真积极的探索裂缝产生的原因,及早采取相应的预防措施,就能有效地控制混凝土结构的裂缝,有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

混凝土结构裂缝修补工法多种多样,对于混凝土产生的裂缝,我们不能只知其

一、只用其一,而应牢牢掌握每一种方法,以一变应万变,做到根据不同情况采取不同方法,切实从每一个环节入手,做好过程控制,完善施工手段,确保施工质量,尽量实现修补最优。

参考文献:

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第五篇:混凝土结构裂缝成因及控制措施

混凝土结构裂缝成因及控制措施

一、内容摘要

现浇钢筋混凝土楼面板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,住宅工程楼面出现裂缝,往往会引起投诉纠纷及索赔。建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,伴随着商品混凝土的推广,建筑楼面出现裂缝的机率在增加,日益受到社会人士关注;楼面结构出现裂缝原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面问题。混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝,从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的,相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,是受力使用期应力集中的隐患,应当尽量在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。本文以监理为主,兼顾设计和材料等方面,阐述楼面裂缝的产生原因及防治措施。

二、混凝土结构裂缝成因及控制措施

混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本章将就混凝土结构中常见裂缝进行分类,并对结构中占主要部分的裂缝进行成因分析。

混凝土结构裂缝成因

裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工、材料等方面问题,主要反映如下: 1.1设计原因引起的裂缝

楼板刚度不足:设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为L/33.6-L/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。2)楼板构造配筋设计不周:设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。

3)楼板内布线欠合理:由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。

4)从房屋的空间结构来看,剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。

5)膨胀剂的选用与掺量:设计未明确混凝土的限制膨胀率,只提出膨胀剂的品种和掺量范围,施工时按设计提供掺量进行配比施工,使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。

1.2施工原因引起的裂缝

水电预埋管施工时在板内位置欠合理:管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。

空载养护期不足:从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。1.3材料原因引起的裂缝

楼板商品混凝土强度为C40(8层以下)C35(8—18层)C30(18层以上),其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200Kg),其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后,板面和板底长期裸露在大气中,后期施工的细石混凝土面层养护期过后也长期处于干燥环境中。正是这种环境效应(受温度、湿度、风力影响使水泥石毛细孔、凝胶孔内的自由水由表及里逐渐蒸发),和尺寸效应(楼板裸露面积大,厚度薄)的共同影响,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。混凝土的干缩、温度收缩、收缩是要因,而由于施工管线预埋欠合理、楼板刚度不足、材料等多重原因综合,使本工程楼板沿预埋管线处出现大量裂缝。

2、混凝土裂缝的预防措施

由于裂缝的产生是多种多样的,在混凝土结构中普遍存在且危害较大,因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,并在设计、施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展。

2.1设计措施

1)增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。

2)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。3)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。

4)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。从住宅工程现浇板裂缝发生的部位分析,最普遍的是房屋四周、阳台处的房间在离开阳角1米左右,即在楼板配筋的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧发生45°左右的楼地,面斜角裂缝,这在现浇板任何一种类型的建筑中都普遍存在。主要是混凝土的收缩特性和温差、沉降等作用所引起,并且越靠近屋面处的楼层裂缝越大。从设计角度看,现行设计规范侧重于强度,对温差和混凝土收缩特性等多种因素综合考虑不足,构造配筋量达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等情况下会产生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。根据上述原因分析,设计单位应在房屋四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间全长配置,设置双层双向钢筋,阳角处钢筋间距不宜大于100㎜,钢筋直径不宜小于¢8。外墙转角处尚应设置放射钢筋,配筋范围应大于板跨的1/3,钢筋间距不宜大于100㎜,房屋长度大于50m时,在楼中部位设置后浇带加强措施。2.2施工措施

1)严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。

2)细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。

3)浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。

4)根据工程特点,可以利用混凝土后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。5)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。6)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,混凝土的现场试块强度不低于C5。

7)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。8)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。9)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰,掺量15%~50%。2.3技术措施

楼面裂缝的发生除以45°斜角裂缝为主外,还有较常见的两种: 1)预埋线管及线管集中处;

2)施工中周转材料较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。施工中采取以下技术措施可以有效防止楼板面裂缝:

2.1)重点加强楼面钢筋网的有效保护措施钢筋在楼面混凝土板中是受拉力,起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到混凝土垫块及模板的依托下保护层较易正确控制。但当垫块间距放大1.5m时,钢筋网的合理保护层厚度就无法保证,所以纵横向的垫块间距限制在1㎡中放2块。于此相反,楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大难题。其原因:板的上层钢筋一般较细,施工中受到人员踩踏后容易变形、弯曲;各工种交叉作业,施工人员多,行走十分频繁,钢筋难免被大量踩踏;上层钢筋网的马凳间距设置过大,甚至不设。根据施工实践,楼面上上层钢筋必须设置马凳,其横向间跨不应大于700㎜,(即每㎡不少于2只),特别是对于¢8一类细小钢筋,马凳的间距应控制在600㎜以内(即每㎡不少于3只),同时采取下列措施:2.1.1)尽可能合理和科学地安排好

各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管预埋应及时布置,以减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量;

2.1.2)在楼梯、通道等频繁和必须通行处应搭设临时简易通道(或铺设跳板),以供施工人员通行。

2.1.3)加强教育和管理,使作业人员充分重视钢筋的成品保护,行走时,应自觉沿马凳支撑点通行,减少对钢筋的踩踏; 2.1.4)安排足够钢筋工在混凝土浇筑前及浇筑中及时对踩踏变形的钢筋进行修整,特别是支座端部受力最大部位及负弯矩受力最大区域(四周阳角处、预埋管线位置、大跨度房间等)应重点检查和修整;

2.1.5)混凝土工在浇筑混凝土时应铺设临时活动跳板,尽量减少上层钢筋受到踩踏变形。2.2)、预埋线管处的裂缝防治

特别是在楼梯处是线管集中处,容易导致现浇板裂缝。当预埋线管管径较大,房间开间大,且线管有重叠时,很容易引起板面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管集中处钢筋须进行加强处理。应增设抗裂短钢筋,间距≤100㎜。

2.3、材料吊卸区域的楼面裂缝防治目前在主体结构施工过程中,普遍存在质量与工期的矛盾。一般主体结构的楼层施工速度在7天左右,因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足24h的养护时间,就忙着钢筋、钢管、模板、砖块等材料的吊运施工,这样,在混凝土强度不足的情况下,板面受材料的吊卸冲击荷载引起不规则的裂缝并且这些裂缝一旦形成,就形成永久性裂缝。因此对这类裂缝应做好如下措施:

2.3.1)主体施工速度不能强求过快,楼层混凝土浇筑完后应得到有效养护;

2.3.2)科学安排楼层施工作业,在楼层混凝土浇筑完的24h后,可进行一些定位放线、弹性等准备工作,不允许吊装大宗材料,小宗材料应分散堆放,避免冲击荷载和集中荷载。混凝土终凝后可先分批安排少量钢筋进行绑扎,做到轻卸、轻放,第三天可开始吊装钢管、模板、砖块等材料,也应当避免集中堆放。2.4)、混凝土的养护对楼面混凝土的养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的养护可避免表面脱水减少混凝土初期收缩裂缝的生。施工中必须坚持草包或麻袋进行一周左右的养护。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。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,此说寒冷地区的混凝土保温对防止表面早期裂缝尤为重要。混凝土的早期养护,重要目的在于保持适宜的温湿条件,已达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵蚀,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的

强度和抗裂能力。混凝土的保温效果常常也有保湿的效果。从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求,但由于蒸发等原因,常常引起水分损失,从而推迟或妨碍水泥的水化,表面混凝土最容易受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应重视。

3、混凝土结构裂缝的处理技术

采取了上述措施后,由于各种原因仍可能有少量楼面裂缝发生。当这些裂缝

发生后,应在楼面施工和天棚粉刷前,预先做好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修。根据一些经验,住宅楼地面上部的找平层较厚,可通过在找平层中增设钢丝网进行加强;楼板底则粉刷层较薄或无粉刷层,且通常无吊顶遮盖,更容易暴露裂缝,影响美观而引起投诉,建议采用复合增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理,当遇到裂缝较宽,受力较大等特殊情况时采用碳纤维粘贴加强,是目前较为理想的裂缝弥补措施。

三、结论与展望

裂缝是混凝土结构中普遍存在的现象,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,尽可能的降低混凝土裂缝的出现,并对混凝土裂缝进行认真研究,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件的安全,使混凝土稳定的工。

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