浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施

发布时间:2023-08-31 11:08:38浏览次数:49
浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施内容摘要在钢筋混凝土结构的建设和使用过程中,钢筋混凝土结构出现裂缝是一种非常普遍的现象,这不仅对构筑物外观产生较大影响,同时对构筑物的使用功能和耐久性产生影响,严重时对构筑物的安全性构成威胁,甚至于完全丧失其使用功能。目前,裂缝问题引起了人们的广泛关注。因此,探讨钢筋混凝土结构裂缝的产生原因和预防措施及其补救措施是很有必要的。本文介绍了钢筋混凝土裂缝类型分类及产生原因,并对干缩及塑性收缩裂缝、温度裂缝及沉陷裂缝等常见裂缝的处理措施进行了深入分析和探讨,最后结合新乡第四水厂工程实例对钢筋混凝土裂缝预防措施在实际工程中的应用进行了探讨。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(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。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。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,析出 Ca(OH)2晶体且部分 Ca(OH)2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,因此,本节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6 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施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,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,致使混凝土表面收缩,但是这种收缩受到结构构件和下层配筋约束而产生的浅层开裂,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,长度从几厘米到几米不等,一般自表面开始,但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。7 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施(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。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8 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施架支承在冻土层上,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。9 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术由于裂缝的产生是由材料的特性导致的,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一是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,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。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是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。五是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。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。在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,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设置合适的收缩缝。3.1.2 温度裂缝的预防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。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。十10 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施一是预留温度收缩缝。十二是减小约束,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。十三是加强混凝土养护,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。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。3.1.2 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。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。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。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。3.2.2 灌浆、嵌缝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入混凝土的裂缝中,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11 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。3.2.3 结构加固法及混凝土置换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。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。12 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施4 新乡第四水厂工程案例分析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② 3 层黑灰色黏土层,流塑,土层较差,故基础挖至④ 1 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④ 1 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。由于大体积现浇钢筋13 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施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。14 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。(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15 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................................................................................................................................11 绪言...............................................................................................................................11.1 混凝土结构裂缝问题的现状............................................................................11.2 常见钢筋混凝土结构裂缝的危害...................................................................12 混凝土裂缝的分类及成因...........................................................................................32.1 混凝土结构裂缝的分类...................................................................................32.1.1 按裂缝的成因分类................................................................................32.1.2 按裂缝产生的时间分类........................................................................42.1.3 按裂缝的形状分类................................................................................62.1.4 按裂缝的发展状态分类........................................................................62.2 混凝土裂缝的产生原因...................................................................................62.2.1 收缩裂缝的产生原因分析....................................................................72.2.2 温度裂缝的产生原因分析....................................................................82.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析....................................................................83 混凝土裂缝的预防措施及处理技术.........................................................................103.1 混凝土结构裂缝的预防措施.........................................................................103.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施......................................................103.1.2 温度裂缝的预防措施..........................................................................103.1.2 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施......................................................113.2 混凝土结构裂缝的处理技术.........................................................................113.2.1 表面封闭法..........................................................................................113.2.2 灌浆、嵌缝封堵法..............................................................................113.2.3 结构加固法及混凝土置换法..............................................................124 新乡第四水厂工程案例分析.....................................................................................134.1 工程概况.........................................................................................................13 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施浇捣,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。5 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16 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施的方面,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。17 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施参考文献[1] 冯关云. 预拌泵送混凝土施工裂缝的分析和预防及处理[J]. 山西建筑,2009.18-19.[2] 王伟超,肖祯雁.混凝土裂缝成因及控制措施探讨[J].山西建筑, 2007(6):13-14.[3] 雍本.特种混凝土设计与施工[M] 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其他措施.........................................................................................................155 结论与展望.................................................................................................................17参考文献.........................................................................................................................18 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。1 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施1 绪言1.1 混凝土结构裂缝问题的现状随着我国城市建设的发展,高层建筑日益普遍,混凝土在建筑工程,尤其是基础工程上的应用亦越来越多。混凝土浇筑时产热量大,施工条件复杂,加上混凝土本身的低抗拉能力,很容易产生各种裂缝,轻者影响结构的外观和正常使用,重者会降低结构的刚度,使承载能力极大下降,导致严重的工程质量事故。因此,研究混凝土裂缝成因和如何采取有效措施对有害裂缝进行预防和控制,已成为工程界普遍关注的课题。文献资料表明,混凝土裂缝引起钢筋混凝土结构的过早破坏,已成为世界各国普遍关注的一大灾害。在日本大约有 21.4%的钢筋混凝土结构损坏是因混凝土裂缝引起的,而日本引以为自豪的新干线使用不到 10 年,就出现大面积混凝土开裂、剥蚀现象。在英国,由于混凝土裂缝需要重建或维修的混凝土建筑物占 36%。一般情况下,梁板在一二十年后就会发生混凝土裂缝引起的顺筋胀裂;在炎热的海洋环境中,5 年内就会出现这种破坏。又如英格兰岛中部环形线的 21kin 快车道,1l 座混凝土高架桥的建造费是 2800 万英镑(1972 年)。因冷天撤盐化冰雪,两年后就发现混凝土裂缝导致混凝土顺筋胀裂。到 1989 年的 15 年间,修补费高达 4500 万英镑(即为造价的1.6 倍)。混凝土裂缝为害之大己远远超出人们意料。1.2 常见钢筋混凝土结构裂缝的危害钢筋混凝土结构是多组分复合材料,在各种条件变化和各种材料变形不一致的情况下,微观裂缝的产生几乎是不可避免的,这种细微裂缝如果不扩展或在一定范围内扩展的话,它对一般的工业与民用建筑的正常使用是不会造成危害的,有害与无害的界限由结构使用功能 决定的。对钢筋混凝土,特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝,不会迅速导致破坏,只是限制裂缝宽度的问题,使其达不到有害程度。但实际使用过程中,钢筋混凝土结构在荷载作用下或是进一步温差和干缩的情况下,细微裂缝会开始开展并相互贯通,从而发展成较大裂缝,对结构造成极大的影响,形成危害。常见危害有:(1)影响钢筋混凝土结构的承载能力;(2)引起钢筋锈蚀,使保护层崩落;(3)影响钢筋混凝土结构的正常使用;(4)降低结构刚度,影响建筑物的整体性;1 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施(5)影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿命;(6)影响建筑物的美观;(7)裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大 的经济损失。2 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施2 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,主要形式有:(一)设计原因引起的裂缝1、钢筋锚固长度不满足要求产生的裂缝。2、设计时的计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。3、计算理论选择错误,结构构造不当引起的裂缝。4、构件的刚度不满足要求,导致结构开裂。5、平板结构中结构构造不当导致板面开裂。6、计算模型选择时,考虑主要应力,忽略次要应力,而忽略部分的应力导致。结构中产生的裂缝。7、设计时未考虑施工方法,由此在结构中产生的裂缝。8、预制构件连接部分的裂缝。(二)施工原因引起的裂缝1、施工时,钢筋位置摆放不正确,在结构中引起的裂缝。2、模板支护不当,在构件中产生的裂缝。3、施工使用的原材料不符合设计要求或不合格而引起的裂缝。4、施工时,构件未达到规定的强度要求便使其承受堆载等荷载而引起的裂缝。5、施工质量达不到要求而引起的裂缝。(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。3 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施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,工程中比较常见的非结构性裂缝有收缩裂缝、温度裂缝和沉降裂缝。1、收缩裂缝收缩裂缝是由湿度变化引起的,它是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。2、温度裂缝混凝土受温度变化产生热胀冷缩,如果混凝土内外温差或季节气温变化过大,在混凝土结构内部产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,这种裂缝为温度裂缝。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。 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使用期间出现的裂缝。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4 浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施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,一般延伸至钢筋上表面为止。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。这种反应一般在水泥混凝土硬化后进行,反应生成碱性硅酸盐或碳酸盐,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: 5
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