混凝土裂缝范文

时间:2023-04-07 01:11:47

导语:如何才能写好一篇混凝土裂缝,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

混凝土裂缝

篇1

1.1干缩裂缝及防制

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。外界湿度变化时,混凝土会产生干缩,且这种干缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致不同的变形结果:混凝土受外部环境的影响,表面水分蒸发快,变形较大,内部湿度变化较慢变形较小,表面混凝土受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。

主要防制措施:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是对于遭受剧烈气温或湿度变化作用的混凝土结构表面,常配置一定数量的钢筋网,能有效地使裂缝分散,从而限制裂缝的宽度,减轻危害。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中间隔一定距离设置伸缩缝。

1.2温度裂缝及防制

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。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,(当水泥用量在350~550kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

主要防制措施:一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是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。六是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。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。九是预留温度收缩缝。十是减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。

1.3沉陷裂缝及防制

沉陷裂缝的产生是由于构件所处地基土质软硬不均,或回填土没有压实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板强度不足,支撑间距过大导致底部松动等,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土融化产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为贯穿性裂缝,其走向与地基沉陷情况有关,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。

主要防制措施:一是在松软地基、填土地基上部施工前应进行必要的夯实和加固。二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。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是严格遵守模板拆除的拆除时间,而且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上支撑模板时要注意采取一定的预防措施。

1.4化学反应引起的裂缝及防制

混凝土中的粗细骨料若含有活性骨料,它与水泥中的碱分起作用,产生碱-骨料膨胀反应,使混凝土发生裂缝以及钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。这种裂缝一般出现在构件使用期间,一旦出现很难补救,因此在施工中应采取有效措施进行预防

主要的防制措施:一是所选用砂石骨料不含有活性骨料,当含有活性骨料时,应进行专门试验。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和剂抑制碱骨料反应。

2裂缝处理

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和强度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此应根据裂缝的形成原因和具体情况我们要区别对待、及时处理,从而保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:

2.1开槽法修补裂缝

该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂:10,聚硫橡胶:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.4斤丙酮就可以了)。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。

2.2低压注浆法修补裂缝

低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm~0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理-试漏-配制注浆液-压力注浆-二次注浆-清理表面。

当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压入裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。

2.3表面覆盖法修补裂缝

这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。

表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。

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,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献

[1]钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.

篇2

关键词:混凝土;裂缝;分析;控制;限制标准

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。

1高层建筑施工中几个特殊部位的裂缝分析

1.1大体积基础混凝土板

高层建筑中随着高度的不断增加,地下室愈做愈深,底板也愈来愈厚,厚度在3m以上的底板已屡见不鲜。高层建筑中基础底板为主要的受力结构,整体要求高,一般一次性整体浇筑。国内外大量实践证明,各种大体积混凝土裂缝主要是温度变化引起。大体积混凝土浇筑后在升温阶段由于体积大,集聚在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度将显著升高,这样在混凝土内部产生压应力,在外表面产生拉应力,由于此时混凝土的强度低,有可能产生表面裂缝。在降温阶段新浇混凝土收缩因存在较强的地基或基础的约束而不能自由收缩。升温阶段快,混凝土弹性模量低,徐变的影响大,所以降温时产生的拉应力大于升温时产生的压应力。差值过大时,将在混凝土内部产生裂缝,最后有可能形成贯穿裂缝。为解决上述二类裂缝问题,必须进行合理的温度控制。

混凝土温度控制的主要目的是使因温差产生的拉应力小于同期混凝土抗拉强度的标准值,并有一定的安全系数。为计算温差,就要事先计算混凝土内部的最高温度,它是混凝土浇筑温度、实际水化热温升和混凝土散热温度的总和。混凝土内部的最高温度大多发生在浇筑后的3~7天。

通过大量实际施工案例,经分析后,为避免裂缝出现,可采用合理选用材料,降低水泥水化热,优化混凝土集料的配合比,控制水灰比,减少混凝土的干缩等措施加以控制。如有可能,减少浇筑长度,增加养护时间,减少降温速率对控制贯穿裂缝也有一定的意义。

1.2地下室混凝土墙板及楼板的裂缝分析

地下室墙板的裂缝产生与基础大体积混凝土裂缝产生的原因有相同之处,即混凝土在硬化过程中由于失水会产生收缩应变,在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程会产生温度应变。但又有其特点:一是墙板受到基础、楼板受到地下室外墙的极大约束,这种约束远大于桩基对基础的约束,产生贯穿裂缝的机率大。二是内墙板及楼板受环境温度影响较大。三是内外温差小,产生表面裂缝的机率小。四是养护困难,散热快、降温速率大,混凝土的松驰徐变优势难以利用,在气温骤变季节尤应注意。

2裂缝的控制措施

2.1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)。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。

2.6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。

2.7采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。

2.8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%。

3混凝土裂缝限制标准

混凝土裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的。有害程度的标准是根据使用条件决定的,如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。

如果结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,那么混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在温气及土封号为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。当沿裂缝有害程度高时,必须处理。

近年来,由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高,对房屋质量要求更加严格,虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝,但从美观和精神作用的要求,应用适当的允许范围;当观察人距离结构20~50cm时,可看清0.05mm宽度的裂缝,是最严格的要求;距离1~2cm时可看清0.1~0.2mm的裂缝,是一般要求;距离5~10cm时可看清0.5~1.0mm的裂缝,是必须修补的裂缝,有时虽然裂缝不宽,但是呈网状密布,给人一种精神上的不愉快的感觉,需要修补;对有渗水的任何宽度裂缝必须处理。上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求,不应据此降低评定等级。

结语

混凝土结构的施工,绝对安全是不可能达到的,但在可接受的概率水平上可以得到保证,该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前,可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作,是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析,以获取基于全国范围数据的分析结果。

参考文献

篇3

影响混凝土裂缝的因素往往不是单一因素造成的,裂缝的控制也往往涉及到设计阶段、施工阶段、养护阶段等方面的措施。

一、设计方面的控制措施

1.设计时选择合适的混凝土强度等级及水泥品种

尽量先考虑矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,使用中热水泥或低热水泥。

2.设计时要注意的问题

要重点考虑建筑中易产生裂缝的部位,尽量避免结构形状突变,防止产生应力集中,在结构转角和洞口处增设构造钢筋。

3.设计时合理控制构件的尺寸

墙板和楼板厚度的增加,外墙延长米的增长,混凝土浇筑面积的增大都将增大裂缝出现的可能性。因此,在满足设计要求的前提下减小构件尺寸。

二、施工方面的控制措施

1.施工采用斜面浇注方法

根据混凝土流动性大的特点,施工采用“分层定点、一个度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的斜面浇注方法,以缩小凝土暴露面积及加大浇筑速度(要求每小时供应量满足需要),以利缩小浇筑时间。

2.合理选择混凝土的浇筑和捣实方法

在浇筑柱、梁、板等相互连接的不同深度构件时,如果不能在高度差处设置施工缝,则宜分层浇筑,比如先浇筑到梁底面,待沉降稍稳定后再往上浇筑,其时间的间隔一般不小于2小时,防止在构件的连接部位出现裂缝。

3.按照设计要求严格控制混凝土配比

混凝土的配比是保证混凝土强度极限的最优的组分的比例。其中水和泥的用量影响着混凝土的干缩变量。施工中严格控制混凝土配比,可以有效地控制混凝土的干缩变量,防止裂缝的产生。

4.严格按施工规范要求合理把握拆模时间

拆模时间对混凝土裂缝的产生有重要影响,在施工时模板应支撑牢固,确保足够的强度、刚度及稳定性,并使地基和模具受力均匀。拆模时如发现表面微裂缝、蜂窝、麻面、露筋,要及时补抹水泥浆。杜绝过早拆模和过早上荷载。

5.严格控制混凝土的制备

在制备混凝土时,应优先采用预拌混凝土,其质量应符合《预拌混凝土》GB/T14902的规定,并执行相应指南的有关措施。

篇4

关键词:裂缝;成因;控制要点;处理

Abstract: Concrete cracks are the quality defects of the troubled construction industry for many years; it will directly affect the structural safety. This paper analyzes the main reason for crack formation, and temperature crack control points, and put forward concrete crack treatment measures.Key words: crack; causes; control points; processing

中图分类号:TV33文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

前言:近些年,随着我国经济的快速发展,无论城市设施建设还是工业与民用建筑的建设,商品混凝土的应用也越来越多,但伴随着的是混凝土裂缝的问题日显突出,并成为具有相当普遍性的问题,带来了严重的安全隐患。

1.裂缝产生的成因分析

1.1混凝土本身的影响

主要是水泥水化热过高,混凝土在浇筑振捣以后,水泥水化过程中产生一定的热量,水化热聚在结构内部不易散失,引起急剧升温,在建筑工程中一般为20―30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d―5d。随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时,开始出现温度裂缝。混凝土的收缩,也是产生裂缝的重要原因。

1.2非施工因素1.2.1设计因素。①由于借用地质报告造成差错,地基钻探勘测不准,业余设计者错误设计。②图纸采用梁平法,表达较简单,施工单位若素质较差。1.2.2环境因素。混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化,或水泥水化热使混凝土温度发生变化时,钢筋混凝土结构就产生温度变形。而建筑物中的结构构件在温度变形和约束的共同作用下,产生温度应力,当这种应力超过混凝土的抗裂强度时,就产生温度裂缝。。1.3施工因素1.3.1材料质量控制不当,现实行商品混凝土,夏季施工时由于运输车交通不畅耽搁时间,在泵车出料时混凝上的坍损较大,混凝土的和易性和流动性较差,现场工人人为加水,造成混凝土强度的降低,加水部分的混凝土水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成不同配比混凝土的凝缩裂缝和干缩裂缝。

1.3.2施工过程控制不当,浇砼时失误造成坍落度等控制不好或碰着下雨,产生裂缝、麻面、蜂窝“炒米糖”等状态。振捣方式不当引起裂缝不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂,或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。施工养护不良时,混凝土表面干燥过快,而内部温度变化小,表面收缩变形受到收缩慢的内部混凝土约束。

2.混凝土温度裂缝控制要点

2.1重视材料的选用

使用低热水泥如矿渣水泥和大坝水泥等,能明显降低混凝土的绝热温升,降低混凝土的最高温度。伴随减小混凝土内表温差,起到减小温度应力的作用。在满足混凝土设计要求的前提下,尽量采用低水化热水泥。其次是优化混凝土的配合比,以便在保证混凝土强度及流动度条件下,尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化。

2.2施工阶段的裂缝控制措施

2.2.1控制浇灌温度

要降低混凝土的最高温度和温差,比较直接的措施是降低浇筑温度,但其实施必须拥有一定的条件才能实现,在特大型工程中可能才用得到。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料,泵送和浇灌振捣后的温度,减少结构的内外温差,一般按季节采取措施。

2.2.2合理安排施工进度。对混凝土浇筑,应遵循“同时浇捣,分层堆累,一次到顶,循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中,又分几层,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在上层混凝土初凝之前,开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。

2.2.1改进搅拌工艺和振捣工艺

在搅拌的混凝土时,改变以往的投料程序,采取先把水、水泥和砂拌和后,再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”,也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象,混凝土上下层强度差减少,可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中,从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。

2.3混凝土的养护

为了保证混凝土有适宜的硬化条件,混凝土终凝后,筏板边缘、剪力墙中间等不易被塑料薄膜完全覆盖部位,可采用浇水保湿。混凝土升温阶段如果因表面未能完全覆盖而出现局部干燥时,可浇热水(40―50℃)湿润表面,防止出现干燥裂缝。

3.混凝土裂缝裂缝处理措施

3.1表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

3.2灌浆、嵌逢封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压人混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的,常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.3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。

3.4混凝土置换法

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,然后再置换人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。

3.5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。

3.6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。

4、结束语

本文对混凝土裂缝的控制问题进行了探讨,在工程实践中不断发现问题,总结经验,严格控制混凝土原材料选择、配合比设计、现场施工等各个环节,加强管理,尽量避免混凝土裂缝的出现,以保证混凝土工程的质量。

参考文献

[1]朱凯,王宝君.某高层住宅底板裂缝的施工控制[J].铁道建筑,2007,(9).

篇5

关键词:混凝土裂缝;形成原因;防治措施

混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观,更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。

1.混凝土裂缝的分类

1.1按裂缝的成因划分

根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类:(1)结构性裂缝是由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。(2)非结构性裂缝是由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80%,其中以收缩裂缝为主要类型。

1.2按裂缝产生的时间划分

(1)施工期间出现的裂缝。包括沉降收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当或养护不到位而出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些其它形式的不规则裂缝。(2)使用期间出现的裂缝。包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸蚀气液引起的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的疲劳裂缝等。

1.3按裂缝的形状划分可分为

(1)纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作用引起;(2)横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起;(3)剪切裂缝,由于竖向荷载或震动位移引起;(4)斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于墙体与混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用或抗剪承载力不足引起;(5)各种不规则裂缝,此外,还有因混凝土拌和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。

1.4按裂缝的发展状态划分

根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为以下两类:

(1)稳定裂缝。这种裂缝不影响持久应用,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,两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭,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。

2.混凝土常见裂缝的成因与控制措施

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。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。工程中常见的措施:(1)掺加高效减水剂、泵送剂以尽量降低用水量;施工时,下料不宜过快,并振捣密实。(2)对于早期收缩裂缝的防治,除加强早期养护外,宜在混凝土终凝前进行二次抹压,在材料上可掺加促凝剂,且宜采用早期强度高、保水性好的普通硅酸盐水泥;对于干缩裂缝的防治,可以适当延长养护时间,材料上宜选用粉煤灰水泥或中低热水泥等干缩率小的品种。(3)尽可能降低水泥用量,增大粗骨料的含量,且宜选用石灰岩作为粗骨料,因为它对收缩的抗裂性优于火山岩和砂岩;应严格控制骨料的含泥量,砂率不宜过大,骨料应具有良好的级配。

3.裂缝的处理

混凝土结构一旦开裂应立即采取相应的措施。目前,常用的修补方法有表面封闭法、压力灌浆法。

3.1表面封闭法

针对宽度小于0.2mm的微裂缝,可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂涂刷于裂缝表面,以恢复其防水性和耐久性。该法施工简单,但仅适用于浅裂缝。(1)工艺流程:表面刷毛并冲洗嵌补表面缺损(可用环氧胶泥或乳胶水泥)选材涂复。(2)施工要点:a.由于涂层较薄,应选用粘结力强且不宜老化的材料;b.对活动裂缝,应采用延伸率较大的弹性材料;c.涂复均匀,不得有气泡。

3.2压力灌浆法

针对宽度大于0.3mm且深度较大的裂缝,可将化学灌浆材料(如聚氨酯、环氧树脂或水泥浆液)通过压力灌浆设备注入到裂缝深处,以恢复结构整体性、防水性及耐久性。(1)工艺流程:凿槽埋设浆嘴封缝密封检查配制浆液灌浆封孔灌浆质量检查。(2)施工要点:a.灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好的树脂类材料,通常选用环氧树脂;b.对于宽度大于2mm的特大裂缝可采用水泥类材料,对于活动性裂缝宜采用经稀释的环氧树脂或聚氨酯;c.化学灌浆压力控制在0.2-0.4MPa,水泥浆灌浆压力控制在0.4-0.8MPa,增大压力并不提高灌浆速度,也不利于灌浆效果;d.灌浆后,待浆液初凝而不外渗时,方可拆下灌浆嘴(盒、管)。

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目前大部分的高层建筑主要为现浇钢筋混凝土框剪结构, 并大量应用泵送混凝土。但近几年的工程实践发现采用泵送混凝土的现浇钢筋混凝土框架结构经常引起楼屋面板裂缝, 并且成为较难克服的质量通病之一。

本论文结合本人多年的工作实践就高层建筑泵送混凝土楼板裂缝产生的原因及防治进行探讨。

1. 混凝土裂缝产生的原因

导致混凝土的裂缝的主要原因是混凝土收缩引起的。引起混凝土收缩主要有以下几个因素。

1.1 水泥性能对混凝土收缩的影响

大量实验研究表明,水泥抗裂性能的降低导致混凝土收缩增大;由于追求高强度及早强,水泥的含碱量越来越高,水泥细度越来越细,C3S 含量越来越高,这使水泥抗裂性能大幅度降低。

1.2 外加剂对混凝土收缩的影响

混凝土高效减水剂是泵送混凝土不可缺少的组成材料,而高效减水剂的性能直接影响到混凝土的收缩性能。根据国家标准《混凝土外加剂》(GB8076 - 1997)中规定:高效减水剂的收缩率应小于等于135%,也就是混凝土在稠度相同的条件下,允许加高效减水剂的混凝土收缩可以比不加高效减水剂的混凝土收缩率大35%。一般高效减水剂的收缩率在115%~135%之间。这就是为什么泵送混凝土比非泵送混凝土、现场搅拌混凝土容易产生裂缝的原因,因为前者比后者加更多的高效减水剂。

1.3 混凝土硬化前的收缩

根据试验研究硬化前收缩率比硬化的收缩率大10~30 倍。

浇筑楼板混凝土时,表面温度高,水蒸发量大很快变硬化,而内部混凝土未硬化。在表面至内部未硬化混凝土之间, 存在硬化梯度层,这层制约了内部混凝土继续变形。由于未硬化混凝土变形快,在变形到一定程度,表层硬化就被拉裂。

2 .裂缝控制技术措施

2.1 设计优化

从结构方面对高层建筑楼板裂缝发生的部位分析,最容易产生裂缝的部位是建筑四周的阳角处及框架柱外露边角,主要原因是由于该部位楼板受剪力墙或刚度较大梁约束,限制板面混凝土的自由变形,在温差作用及收缩力等多因素综合作用下产生裂缝。设计单位在设计时重点考虑强度,未充分考虑混凝土本身的收缩性能及施工过程中所产生的温差作用。

建议设计人员在设计时在楼板设计时充分考虑楼板刚度平衡及混凝土工作特性,对房屋的阳角及跨度较大的楼面板,保证h0可设置双层双向通长钢筋,阳角配筋应加大且增设放射筋;板筋应适当加大而且密,通常钢筋直径不宜小于φ 8,间距不宜大于150mm。

2.2 砼配合比设计及原材料的控制

水泥品种的选用和水泥用量的控制。选择水泥要考虑水泥的抗裂性能,控制含碱量降低水化热。引起混凝土楼板裂缝的主要原因是水泥水化热的积聚使混凝土产生内部和表面的温差。因此,选用低水化热的水泥品种能有效降低水化热、减少内外温差,建议可选用矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。同时尽量选用质量稳定的旋窑厂生产的硅酸盐水泥。

掺合料和外加剂。选用具有减水、增强和缓凝的外加剂,可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能,提高抗渗性能。通常泵送混凝土中主要采用减水剂和膨胀剂。实践表明在泵送混凝土中采用具有减水、分散功能的高效减水剂能提高混凝土的泵送性能,降低用水量和水泥用量, 降低水化热, 减少温度裂缝。

对于有抗渗要求的混凝土如屋面混凝土,可在混凝土中掺入适量膨胀剂起到补偿收缩作用,防止裂缝的产生。

骨料的选择。增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配,减少骨料的孔隙率,增加骨料的密实度,可以减少胶结材料的数量、减少用水量,能降低水化热和减少收缩,提高混凝土的泵送性能, 保证板面混凝土的整体性。实践表明碎石骨料在搅拌混凝土前浇水湿润,可减少预拌混凝土在运输过程中因碎石吸水而使混凝土坍落度损失。

水灰比的控制。在混凝土配合比设计中,在水泥用量相同时尽量降低用水量,减小水灰比,减小混凝土的干缩。但为保证混凝土的泵送性能,水灰比不宜过小,通常控制在0.4~0.6 之间,同时单方用水量控制在170kg/m3 以内。

对抗裂要求较高的楼板,可采用在混凝土中加入纤维如钢纤维、杜拉纤维等提高混凝土抗裂性能。目前已经有工程进行实践。

2.3 施工过程工艺控制

施工中应提高混凝土的密实性、均匀性, 减少混凝土的收缩。

保证预拌混凝土的质量。目前高层建筑基本上采用商品混凝土泵送施工,在施工时首先应严格保证商品混凝土的质量,要求生产厂家结合工程实际认真、合理做好混凝土配合比的设计工作, 并严格按要求把好原材料质量,选用高效优质外加剂,做到原材料、掺合料计量准确,混凝土搅拌均匀从而保证商品混凝土质量。其中重点做好掺合料、外加剂保存、计量工作,保证混凝土的均匀性。

坍落度和温度的控制.商品混凝土要严格控制混凝土坍落度,到施工现场后应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度,对坍落度大的混凝土车坚决退场,以保证砼半成品的质量。同时应控制混凝土车运输、停留时间, 避免因运输、停留时间过长, 减少坍落度损失。

施工时应布料均匀、振捣密实。施工时应加强对混凝土浇筑施工管理力度,要求做到振捣密实,严格防止混凝土漏振现象的发生。对面积大的板面,对浇筑后混凝土在振动界限前用平板振动器给予二次振捣,不但能防止采用振动棒振捣局部密实不均匀,而且能排除混凝土在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,增加混凝土的密实度,提高混凝土的抗裂性能。

注意对钢筋的保护。钢筋在楼板混凝土中抗拉受力,起着抵抗外荷载产生的弯矩、防止混凝土收缩和抵抗温差应力防止发生温差裂缝的作用,这一作用必须在钢筋上下有合理的保护层,h 0 有保证才能有效。施工过程中各工种交叉作业、施工人员众多,踩筋现象严重,楼板上层钢筋未能受到有效保护。

2.4 后期养护、保护

早期养护。加强对混凝土浇筑后的养护工作;刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段,水化速度较快,可采用覆盖保湿的办法创造适宜的潮湿条件防止混凝土表明脱水而产生干缩裂缝。因此加强混凝土表面养护,尤其在7 天内使混凝土始终保持湿润状态是防止混凝土裂缝很重要的一个环节。

成品保护。加强浇筑后混凝土成品保护工作。混凝土浇筑后必须要有一定的保护时间, 混凝土浇筑完后, 待混凝土强度达到1 .2 N / m m 2 以后(一般不宜≤ 2 4 h )方可允许在混凝土表面进行放样作业;这也同时要求主体结构施工速度不能强求过快,必须有合理的施工时间。

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关键词:混过凝土裂缝;预防措施

前言:混凝土是一种非均质材料,由骨料、水泥及存留其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,互相约束而产生初始应力,造成在骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现微细裂缝。这种微细裂缝会在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下,会进一步扩展,并逐渐互相串通,从而出现较大的裂缝。这就是通常所说的砼裂缝。混凝土结构体产生的裂缝,长期以来严重影响着混凝土结构的安全性、抗渗性和耐久性。混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的。

混凝土裂缝的产生,都是微裂缝发展的结果。混凝土中产生裂缝有多种原因,就其本身而言,一般认为是混凝土材料变形约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。主要表现在:

1.材料选配不当形成缺陷和裂缝

使用过期水泥,骨料含泥过量、含活性SiO2,水泥中含碱量过高,骨料石灰石,水泥水化热等。

2.施工违反操作规程形成缺陷和裂缝

塑性混凝土下沉,被顶部钢筋所阻,形成沿钢筋的裂缝;混凝土振捣不密实,出现蜂窝、易形成各种受力裂缝的起点;混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发,引起混凝土浇注时坍落度过低,使得在混凝土体积中出现不规则的网状裂缝;混凝土初期养护时急剧干燥使得在混凝土与大气接触面上出现不规则的网状裂缝;过早拆模,混凝土尚未建立足够强度,构件在实际施加与自身的重力荷载作用下,容易发生各种受力裂缝等。

3.因构件受力、变形形成缺陷和裂缝

中心受拉;中心受压;受弯;受剪;受冲切;梁的混凝土收缩和温度变形;板的混凝土收缩和温度变形;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。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。

4.因环境因素影响形成缺陷和裂缝

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(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻―― 溶解循环作用,使混凝土中产生内应力,促进已有裂缝发展,结构疏松,表面龟裂,表层剥落或整体崩溃。

混凝土裂缝按其成因和表现方式,一般主要分为以下几种形式:

5.塑性裂缝:主要在结构表面出现,形状很不规则,且长短不一,互不贯连,大多在混凝土浇筑初期出现;

5.1产生原因一般有:(1)、混凝土浇筑后表面没有及时覆盖,风吹日晒,水分蒸发,体积急剧收缩而导致开裂;(2)、使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过多的粉砂;(3)、混凝土水灰比过大,模板过于干燥;

5.2预防控制措施有:(1)、配制混凝土时应严格控制水灰比和水泥用量,同时在施工时应振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度;(2)、浇筑前应将模板浇水湿透,浇筑后加强表面的抹压和养护工作。

6.干缩裂缝:裂缝为表面性,宽度较细,其走向纵横交错,没有规律性,一般在混凝土露天养护完成经一段是间后,在表面或侧面出现,并随温度变化和湿度变化而逐渐发展;

6.1产生原因有:(1)、混凝土成型后养护不当;(2)、混凝土构件长期露天堆放,表面温度经常发生剧烈变化;(3)、采用含泥量大的粉砂配制砼;(4)、过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层;

6.2预防控制措施有:(1)、严格控制水泥用量、水灰比和砂率,以及砂石含泥量;(2)、加强表面的抹压和养护工作。

7.温度裂缝:裂缝走向无一定规律性,多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显;

7.1产生原因有:(1)、表面温度出现非均匀温差产生应力而形成裂缝,(2)、混凝土温度变形受到约束;

7.2预防控制措施有:应从控制温度、改进设计和施工工艺,改善砼性能、减少约束条件等方面采取措施。

8.不均匀沉降裂缝:裂缝多属贯穿裂缝,其走向与沉陷情况有关,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降成比例;

8.1产生原因有:(1)、地基的不均匀沉降,(2)、模板刚度不足;

8.2预防控制措施有:(1)、对地基进行必要的压实和加固,(2)、加强模板支撑,保证模板有足够的强度和刚度,并按规定时间拆模,(3)、在施工场地周围做好排水措施,并注意防止水浸泡地基。

9.张拉裂缝:常出现在预应力构件的表面和端头;

9.1产生原因有:(1)、预应力筋放张后构件产生反拱或空间挠曲而产生的裂缝,(2)、混凝土振捣不密实张拉时强度过低或张拉力超过规定等;

9.2预防控制措施有:(1)、严格控制混凝土配合比,加强混凝土振捣,保证砼的密实性和强度;(2)、预应力张拉或放松时,混凝土必须达到规定强度。

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【关键词】:混凝土裂缝;预防措施;处理修补

中图分类号:TU7 文献标识:B 文章编号:1997-0668(2008)0210003-02

在建筑工程施工中,混凝土裂缝的产生是一个普遍存在的问题,而裂缝的解决也是一个较为棘手的问题。混凝土裂缝产生的原因是多方面的,有变形引起的:如收缩、膨胀、沉降等原因引起的裂缝;有外部荷载引起的:混凝土养护不当;外添加剂问题等引起的裂缝。

混凝土裂缝的产生若不加以预防采取措施解决,它的进一步发展延伸会导致内部钢筋等产生腐蚀,降低钢筋混凝土结构的承载力、抗渗性能、耐久使用年限,甚至会影响人民的生命及财产安全。在工程中完全消除裂缝是不可能的,规范中也有明确规定对有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽、深度的裂缝。但作为施工过程中应尽量采取有效的预防和技术保障措施来有效的控制裂缝的产生,尽量少产生或尽量减少裂缝宽度、深度,尤其要避免出现在关键部位或有害裂缝。

混凝土中常见的裂缝主要有以下这些:①干缩裂缝;②塑性收缩裂缝;③沉降裂缝;④温度裂缝;⑤化学反应引起的裂缝。

1. 干缩裂缝的产生原因及主要预防措施

一般出现在混凝土浇筑完毕养护后的一周左右,这种裂缝的产生是由于混凝土表面水分蒸发过快而内部变化较小产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,干缩裂缝越易产生。混凝土干缩裂缝的产生和水灰比、水泥成分、水泥用量、集料的性质和用量以及外添加剂等因素有关。因此为了防止干缩裂缝的产生可采取以下预防措施:①选用收缩量较小的水泥,如采用中低热水泥和粉煤灰水泥;②控制水灰比,掺适量减水剂;③施工中控制配合比,用水量不得超过配合比中的用水量;④注重混凝土的养护;⑤设置合理的收缩缝。

2. 塑性收缩裂缝的产生原因及主要预防措施

塑性收缩裂缝是由于混凝土表面失水过快引起的,一般在干热、大风天气容易产生;影响的因素主要有水灰比、混凝土凝结时间、环境温度、风速及相对湿度等。

预防措施主要有:①选用干缩性小、早期强度高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;②严格控制水灰比,添加高效减水剂,减少水泥用量和用水量;③浇筑混凝土前浇水湿润基层和模板;④及时养护,避免高温或大风导致水分的过量过速蒸发。

3. 沉降裂缝的产生原因及主要预防措施

沉降裂缝是由于基层的不均匀沉降或模板支撑间距过大或模板本身刚度不足等原因所致。预防的主要措施有:①基土要分层夯实和加固;②保证模板的足够刚度,支撑间距要按计算模板方案操作;③防止基底被水浸泡;④注意拆模时间及顺序;⑤在冻土上搭设要采取一定的预防措施。

4. 温度裂缝的产生原因及主要预防措施

温度裂缝都产生在大体积混凝土表面或温差较大的地区。由于混凝土体积大,大量水化热积聚在内部不易散发,导致混凝土内部温度急剧上升,而外部散热较快,从而产生内外的较大温差,使得内外热胀冷缩程度不同,使得混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉极限强度时就产生裂缝。主要预防措施有:①选用低中热水泥;②减少水泥用量;③降低水灰比;④改善骨料级配,掺加外添加剂减少水泥用量降低水化热;⑤改善混凝土搅拌工艺,降低混凝土浇筑温度;⑥掺加一定的减水、增塑、缓凝等外加剂,改善混凝土的流动性、保水性、降低水化热;⑦高温季节注意控制混凝土温升,降低浇筑时温度;⑧大体积混凝土合理安排施工工序、分层分块浇 筑,利于及时散热,减小约束;或在大体积混凝土内部设置冷却管道,减小内外温差;加强温度监控及时采取冷却措施;⑨预留温度缝;⑩容易开裂部位配置增强抗拉强度的钢筋或纤维材料减少裂缝产生的机率。

5. 化学反应引起的裂缝及主要预防措施

混凝土搅拌后碱性骨料产生的一些碱性离子与某些活性骨料产生化学反应,吸水体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这些裂缝一般出现在结构使用期间,一旦发生很难补救。主要预防措施有:①选用低碱水泥、外加剂或碱活性小的骨料;②添加外加剂降低碱骨料反应。

混凝土振捣不良或钢筋保护层不足,使得外界物质容易侵蚀钢筋,使得体积增大,导致沿钢筋方向的混凝土开裂。主要预防措施有:①保证钢筋保护层厚度;②保证混凝土良好级配,振捣密实;③对钢筋事先采取防锈蚀措施。

以上是混凝土结构产生裂缝的一些具体原因及针对性事先控制裂缝产生的一些预防措施。但是在生产施工过程中并不是预防了就能绝对避免,只是减少发生的概率而已,因此裂缝的后期处理弥补就必不可少。

(1)表面修补

这是一种简单的修补方法,针对混凝土表面开裂不影响结构稳定及承载力的情况。通常处理只在表面涂抹水泥浆、环氧胶泥等,同时为了防止进一步开裂可在裂缝表面粘贴玻纤网布等。

(2)结构加固

当裂缝影响结构安全时,采取加大截面积,外包型钢、粘贴增强纤维网布、喷射混凝土补强加固等措施保证结构安全。

(3)灌浆法

主要适用对混凝土结构有影响且有抗渗要求的裂缝,用压力设备将水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等胶结材料压入裂缝,使它硬化后和混凝土形成整体。

(4)嵌缝法

此法是沿裂缝凿槽,后嵌填止水材料。

(5)混凝土置换法

对于损坏严重的混凝土,先将其剔除,后置换入新的混凝土或其它材料。常用普通混凝土、水泥砂浆、改性聚合物混凝土等置换。

(6)电化学防腐法

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,以达到防腐作用。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是比较常用的方法,这些方法受环境影响小,可以长期防腐。

(7)自身愈合法

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一、裂缝的原因

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。为了防止裂缝,减轻温度应力可以从以下两个方面着手。

1.控制温度:

(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)拌和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:

(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。

二、常见裂缝及预防

1.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。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生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。干缩裂缝多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,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。

预防措施:①选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。②混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比,同时掺加合适的减水剂。③严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。④加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。⑤在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

2.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。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。产生的主要原因:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。

预防措施:①选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。②严格控制水灰比,掺入高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。③浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。④及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。⑤在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。

3.沉陷裂缝 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。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。

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防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。④模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。⑤在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

4.温度裂缝

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【关键词】混凝土;温度应力

1 前言

混凝土在现代工程建设中占有相当重要地位。但混凝土中裂缝的出现严重影响了混凝土结构的性能。尽管在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中,温度应力及温度控制十分重要。主要原因是:

1.1在施工中混凝土常常出现温度裂缝,从而影响到混凝土结构的整体性和耐久性;

1.2在结构服役期间,温度应力的变化对结构的应力状况具有不容忽视的影响。

2 裂缝的原因分析

工程建设中混凝土裂缝的产生有多种原因,其中主要的原因有混凝土温度和湿度的变化、混凝土自身的脆性和不均匀性、混凝土结构的不合理、混凝土原材料不合格(如碱集料反应等)、模板变形以及基础的不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥释放出大量水化热,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,由于受到其他部分的约束又会在混凝土内部出现拉应力。同时,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拉强度时,即会出现裂缝。

工程建设中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、干湿变化,混凝土表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。

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土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。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起拉应力。有时温度应力甚至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。

3 温度应力的分析

3.1温度应力的形成过程

温度应力的形成可分为以下三个阶段:

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3晚期:混凝土完全冷却以后的服役时期。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。

3.2温度应力引起的原因

对于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。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,在中间过程出现压应力。这种应力成为自身应力。

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。此时的应力称为约束应力。

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驰,所以计算温度应力时,还必须考虑徐变的影响。

4 温度裂缝控制措施针对上述原因分析。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。

4.1温度控制措施

为了降低混凝土温度的产生,工程建设中一方面采用改善骨料级配,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;另一方面在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。

与此同时,应该提供温度散发的途径,热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热:对大体积混凝土,在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;同时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;对于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。

4.2约束条件改善措施

工程建设中混凝土结构浇筑是应合理地分缝分块:避免基础过大起伏;同时要合理安排施工工序,避免过大高差和侧面长期暴露。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,与水化热应力叠加,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,具有显著效果。

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十分重要,应特别注意避免产生贯穿性裂缝的发生为主。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。只是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。钢的线膨胀系数与混凝土线膨胀系数相差很小,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,当混凝土内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。虽然这种裂缝一般较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。实践证明,在工程建设中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。