混凝土材料裂缝的成因和控制(共9篇)
篇1:混凝土材料裂缝的成因和控制
论文摘要
现在工程中砼裂缝问题是个普遍存在、但是又不够被重视的问题,本论文从设计、材料、施工现场养护及其他方面对混砼常见的一些裂缝的成因进行了分析。从控制的角度来避免混凝土裂缝的产生,如还是产生裂缝则需采用适当方式来修补开裂的混凝土,以下论文为参考相关文献和本人从事工程经验提出相应的裂缝产生的原因、控制及处理方法。
关键词:混凝土,裂缝,成因,控制,处理方法。
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混凝土材料裂缝的成因和控制
一、概述
(一)混凝土裂缝定义
混凝土结构工程的裂缝,是一个技术难点,他的定义就是由于混凝土的收缩或温度变形等原因引起裂缝的或是由荷载引起的受力裂缝。对于裂缝应需从设计、材料、配合比、施工、环境、养护等方面采取措施加以控制。
二、混凝土裂缝的成因
(一)设计原因
1、设计中构造钢筋配置过少或过大、过多等引起构件裂缝。
2、设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。
(二)材料原因
1、混凝土是一种脆性材料,抗拉强度比抗压强度小的多,由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。
2、水泥品种对混凝土的收缩影响较大,对纯熟料水泥,水泥净浆收缩主要取决于C3A、SO3、石膏的含量及水泥细度等,C3A 含量大,细度较细的水泥收缩较大;石膏的含水量不足的水泥,具有较大的收缩;水泥中SO3 的含量对混凝土收缩也具有显着的影响。
在工程中,要根据混凝土工程特点或所处环境条件,应优先选用哪种水泥,从而尽可能避免裂缝的产生。
3、骨料也是影响混凝土干缩的主要因素之一。粗骨料体积含量越大,混凝土收缩越小,就商品混凝土而言,在保证混凝土性能的情况下,增加粗骨料的含量,选用连续级配好,针片状颗粒含量不宜大于10%,含泥量少的骨料,可以减小混凝土收缩,预防混凝土裂缝的产生。
细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好,并采取脱水、排水、遮盖和加强管理等综合措施,保证含水率稳定,人工砂饱和面干的含水率不已超过6 %。
(三)配合比原因
在商品混凝土原材料一定的情况下,配合比对混凝土收缩裂缝产生有重要影响,主要是单位水泥用量,水灰比,砂率等。以我们现在使用的最常见商品混凝土为例,水灰比宜为0.4~0.6,砂率宜为3 8 %~ 4 5 %,最小水泥用量宜为300kg/m3。因此,不良原配合比会产生混凝土收缩加大,引起开裂。
(四)施工及现场养护原因
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合理地分缝、分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;此外,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。
(三)拆模时机适当,注意防护
在混凝土的施工中,为了增加模板的周转率减少模板使用周期,往往要求尽早拆模。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。
(四)适当加筋
1、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100~200 kg/cm2。因此,在混凝土中要想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,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,但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
(五)使用外加剂
1、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。
2、主要作用: ①混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在20世纪60年代就已被国际上所确认。
②水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水
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格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系,应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土,中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。注意暴雨中不能浇灌混凝土。
四、混凝土裂缝的处理
前面已列举了裂缝的成因、控制,但如果还是出现裂缝,那么必须采取事后的修补处理,常见的有以下几种:
(一)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。
(二)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。
(三)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。
(四)混凝土置换法
混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效方法,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。
五、案例分析
(一)、案例概况
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金茂阳关花园项目部接到工程质量监督意见通知书后,立即组织监理、设计、施工相关技术人员进行了现场相关技术勘察,做出处理方案如下:
基础混凝土垫层存在部分严重收缩缝,经勘察为表面收缩裂缝。对于基础混凝土垫层存在部分收缩裂缝问题,采用人工沿裂缝每边各50mm凿除,用水冲洗干净后,用C20细石混凝土重新浇筑,待终凝后浇水养护。完毕后使聚合砂浆保持一定时间的湿润状态,初凝后养护7天以上。
实践结果证明,对于混凝土垫层,该加固处理方法能取得良好的效果。
(五)、以后施工过程中裂缝的防治措施 为防止混凝土施工过程裂缝的产生,采取以下防治措施;
1、混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、拌和用水量、骨料规格、振捣密实性和养护好坏有关,应严格控制混凝土配合比、水灰比和砂率。
2、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,可掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性。
3、在炎热环境中降低混凝土表面温度,如用冷水拌合、覆盖模板及底板、避开一日中最热时间施工等。
4、合理的安排施工工序。混凝土浇筑后要及时覆盖,终凝后尽早进行养护,应遮挡太阳直射或洒湿周围场地等。如遇风季,需设置挡风设施,适当延长养护时间。
5、在浇筑混凝土时,如确实需要,必须经务实处理后再作预制场地,还要保证模板有足够的强度和刚度,支撑牢固,并使地基受力均匀,防止混凝土浇筑过程中模板和地基被水浸泡。
六、结论
(一)混凝土裂缝产生的主要原因:
设计方面存在断面突变、施加预应力不当、钢筋配置过少或过粗、未充分考虑混凝土构件的收缩变形、混凝土等级过高、菏载收缩的原因。
材料选择方面存在粗细集料含泥量过大、骨料粒径太细、混凝土外加剂和掺和料选择不当、水泥品种原因、水泥等级及混凝土强度等级的原因。混凝土配合比设计方面存在水泥等级或品种选用不当、水灰比过大、水泥用量越大和用水量越高、砂率和水灰比选择不当、混凝土膨胀剂掺量选择不当。
(二)混凝土裂缝的主要控制措施:
1、设计方面从设计中的抗与放相结合,避免结构断面突变带来应力集中、宜顺论文网
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篇2:混凝土材料裂缝的成因和控制
泵送混凝土因本身的工艺特点及施工工艺等因素造成裂缝普遍存在现象,在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能,应该引起足够重视。现根据工程应用实践及国家现行施工规范要求,对泵送混凝土裂缝的产生原因及预防措施进行分析。
论文关键词:泵送 混凝土 裂缝 防治
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引 言
泵送混凝土指用混凝土泵沿管道输送和浇筑混凝土拌合物。是随着现代施工技术进步而发展起来的,我国泵送混凝土施工技术始于1979年上海宝山钢铁厂工程,它的广泛使用加快了施工进度,提高了工效,占用场地小,也减少了对环境的污染。集中搅拌混凝土不仅能改善混凝土的施工性能、施工质量和提高文明施工程度,而且也能减少收缩、防止开裂、提高抗渗性、改善耐久性。
表面的温度差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。因此,为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力,可以根据工程结构实际承受荷载的情况,对工程结构的强度和刚度进行复核与验算,并取得设计单位的同意后,可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。由于过去土木建筑物层数不多、跨度不大,且多为现场搅拌,施工工期短,混凝土标准试验龄期定为28d,但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑,大多数的施工期限很长,少则1~2年,多则4~5年,28d不可能向混凝土结构,特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的,正是基于这点,国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度,则可使每1m3混凝土的水泥用量减少40~70kg左右,则混凝土温度相应降低4~7℃。另一方面,应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。对于出机温度和浇筑温度的控制,《混凝土质量控制标准》(GB50164—92)中明确规定:高温季节施工时,混凝土最高浇筑温度,不宜超过35℃.为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度,可以采取下面的办法:①降低原料温度,每1m3混凝土中集料所占重量最大,所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时,为了防止太阳直接照射,可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚,必要时可向集料喷淋雾状水,或者在使用前用冷水冲洗集料;②在搅拌混凝土时加冰块冷却;③生产砼时避开当天高温时段;④对搅拌运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。
在有可能减少水泥用量时,还是尽可能降低水泥用量,因为泵送混凝土的水泥用量偏高,C20~C60混凝土的水泥用量一般约为250~500kg/m3。③用水量的把握。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系;当水泥用量较高的条件下,混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说,水灰比越大,干燥收缩越大。④最佳砂率的确定。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但不是笼统的和无限的,也应在最佳砂率范围内,可以通过理论计算和工程实践确定。⑤化学外加剂的选用。掺加减水剂、泵送剂,特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩,但是对于某些减水剂、泵送剂,尤其是具有引气作用时,有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时,必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。⑥正确选择养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒,表面干燥过快,产生较大的收缩,受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温保湿养护,对减少干燥收缩有一定作用。
第三章
采用合理的施工方法
3.1、混凝土的拌制
3.1.1 在混凝土拌制过程中,要严格控制原材料计量准确,同时严格控制混凝土出机塌落度。
立即采取表面保护。防止表面降温过大,引起裂缝。另外,当日平均气温在2~3d内连续下降不小于6~8℃时,28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
3.2.5 养护
混凝土浇注完毕后,应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润,这样既减少外界高温倒罐,又防止干缩裂缝的发生,促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12~18h内立即开始养护,连续养护时间不少于28d或设计龄期。
3.2.6 通水冷却
若是在高温季节施工,则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值,但注意,通水时间不能过长,因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差,还应在夏末秋初进行中期通水冷却,中期通水一般采用河水,通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施,一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
参 考 文 献
1、沥青路面施工与维修技术(人民交通出版社 2001)(郝培文)
2、公路施工组织设计(人民交通出版社1999)(张起森)
3、公路施工技术(人民交通出版社 2003)(文德云)
4、公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006 人民交通出版社 2006)
篇3:浅谈混凝土裂缝的成因和控制措施
泵送混凝土指用混凝土泵沿管道输送和浇筑混凝土拌合物。是随着现代施工技术进步而发展起来的, 我国泵送混凝土施工技术始于1979年上海宝山钢铁厂工程, 它的广泛使用加快了施工进度, 提高了工效, 占用场地小, 也减少了对环境的污染。集中搅拌混凝土不仅能改善混凝土的施工性能、施工质量和提高文明施工程度, 而且也能减少收缩、防止开裂、提高抗渗性、改善耐久性。
2 温度裂缝的成因及控制
2.1 温度裂缝产生的原因。
水泥水化是一个放热的化学反应过程, 其间产生一定的水化热。每克水泥放出502J的热量, 如果以水泥用量300~550kg/m3来计算, 每1m3混凝土将放出15500~27500KJ的热量, 且大部分水泥水化热在3d内释放出来。混凝土是热的不良导体, 特别是大体积混凝土, 产生的大量水化热不容易散发, 内部温度不断上升, 而混凝土表面散热快, 使混凝土内外截面产生温度梯度, 特别是昼夜温差大时, 内外温度差别更大, 内部混凝土热胀变形产生压力, 外部混凝土冷缩变形产生拉力, 由于此时混凝土拉抗强度较低, 当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时, 混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3~5d, 初期出现的裂缝很细, 随着时间的发展而继续扩大, 甚至达到贯穿的情况。
2.2 温度裂缝的控制措施。
混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混凝土越厚, 水泥用量越大, 水化热越高的水泥, 其内部温度越高, 形成温度应力越大, 产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土, 其形成的温度应力与其结构尺寸相关, 在一定尺寸范围内, 混凝土结构尺寸越大, 温度应力也越大, 因而引起裂缝的危险性也越大, 这就是大体积凝土基础施加设计荷载, 因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的, 正是基于这点, 国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度, 则可使每1m3混凝土的水泥用量减少40~70kg左右, 则混凝土温度相应降低4~7℃。另一方面, 应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。对于出机温度和浇筑温度的控制, 《混凝土质量控制标准》 (GB50164-92) 中明确规定:高温季节施工时, 混凝土最高浇筑温度, 不宜超过35℃。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度, 可以采取下面的办法:2.2.1降低原料温度, 每1m3混凝土中集料所占重量最大, 所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时, 为了防止太阳直接照射, 可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚, 必要时可向集料喷淋雾状水, 或者在使用前用冷水冲洗集料;2.2.2在搅拌混凝土时加冰块冷却;2.2.3生产砼时避开当天高温时段;2.2.4对搅拌运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。
2.3 干缩裂缝产生的原因。
混凝土浇注后仍处于塑料性状态时, 由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现。形状不规则。长短不一, 呈龟裂状深度一般不超过50mm, 但薄板结构如果混凝土中掺加有含泥量大的粉砂则可能穿透。此类裂缝的主要原因, 是混凝土浇注后3~4小时左右其表面没有被覆盖, 特别是平板结构在炎热或大风干燥天气条件下, 混凝土表面水分蒸发过快, 或者是被基础、模板吸水过快, 以及混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩, 而此时混凝土强度几乎为零, 不能抵抗这种变形力而导致开裂, 从混凝土中蒸发和被吸收水分的速度越快, 干缩裂缝越易产生。而预拌混凝土公司为了满足施工现场的可泵性流动性, 其出机混凝土缩受用水量的影响最大, 在同一水泥用量条件下, 混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系;当水泥用量较高的条件下, 混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说, 水灰比越大, 干燥收缩越大。2.4.4最佳砂率的确定。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大, 但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率, 但不是笼统的和无限的, 也应在最佳砂率范围内, 可以通过理论计算和工程实践确定。2.4.5化学外加剂的选用。掺加减水剂、泵送剂, 特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩, 但是对于某些减水剂、泵送剂, 尤其是具有引气作用时, 有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时, 必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。2.4.6正确选择养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒, 表面干燥过快, 产生较大的收缩, 受到内部混凝土的约束, 在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温保湿养护, 对减少干燥收缩有一定作用。
3 结论
泵送混凝土梁出现的裂缝常常是非荷载因素造成的, 由于混凝土的收缩而造成裂缝形成是其中最主要的一个原因。要有效地提高混凝土构件的抗裂性能, 在施工中应优化混凝土配合比, 加强对原材料质量的控制, 选用水化热小和收缩小的水泥及严格控制砂、石子的含热量, 加强对混凝土浇筑和养护的管理, 加强振捣, 提高混凝土的密实性和抗拉强度。设计中应重视构造钢筋的作用, 对泵送混凝土梁应加强梁的腰筋, 从构造措施上约束和限制混凝土的收缩。
篇4:大体积混凝土裂缝成因和预防控制
摘要:裂缝是大体积混凝土容易出现的一个质量问题,影响结构安全和正常使用,本文着重分析了裂缝产生的原因,并主要从施工角度,提出了控制裂缝的几项预防措施。
关键词:大体积混凝土;裂缝分析;预防措施
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝、大型桩基承台等。它主要的特点就是体积大,一般实体内部最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。
1、大体积混凝土裂缝危害和成因分析
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性是较为严重的;而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害性较小。
但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但受拉力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。
产生裂缝的主要原因有以下几方面:
①設计原因:设计结构中断面突变,导致应力集中所产生的构件裂缝。设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
②材料原因:粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大,粉煤灰及矾土水泥收缩值较小,快硬水泥收缩大。水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大,越易开裂。
③水泥水化热原因:水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部而不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
④混凝土配合比原因:设计中水泥等级或品种选用不当,配合比中水灰比(水胶比)过大,单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值,配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
⑤外界气温变化原因:大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
⑥混凝土的收缩原因:混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
⑦施工及现场养护原因:现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝,现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
⑧其他因素的影响
建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝,这种裂缝会随着基础的沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝。一般是在混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。
2、防止大体积混凝土裂缝出现的预防措施
2.1大体积混凝土的配制
大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点:
①粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。
②外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。
③大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
④水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。
但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上、下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关,用水量多,泌水性大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。在施工中,应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处,用振捣器振实后,再继续浇筑上一层混凝土。
2.2大体积混凝土的浇筑
浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
2.2.1全面分层
即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
2.2.2分段分层:
篇5:混凝土楼板裂缝的成因及控制分析
一、混凝土现浇楼板常见裂缝种类 1、1 45°斜裂缝
此类裂缝大部分为板角斜裂缝,实际工程中这类裂缝非常常见。板角45°斜裂缝一般在板角位置大约0.5m~ 1.5m范围内出现,裂缝位于和超出板角放射筋长度范围的情况同时存在。通常楼板一个房间有1~ 2条斜裂缝,有时可能在4条以上的裂缝,一个板角通常有1条裂缝,有时有2条,甚至3条,对应于这种情况,一般楼板底面也会有l条斜裂缝存在,这条裂缝的位置或者与一条裂缝位置吻合,或者位于两条裂缝之间。板角45°斜裂缝的分布情况还与楼板的走向有一定关系,从数据反映的情况来看,楼板西端的板角裂缝多于东端。而在楼板凹凸部位,突出开间的阳角部位开裂情况与板角非常类似,也是存在斜裂缝的主要部位。
2、横向、纵向裂缝
楼板跨中裂缝的分布和数量则呈现一定的随机性,但以横向、纵向最多,大跨度开间中部出现裂缝的几率相对较大,裂缝多为横向,少数为纵向。横向裂缝是指平行于楼板的短边,垂直于楼板长边的裂缝,纵向裂缝是平行于长边,垂直于短边的裂缝。纵向裂缝多发生在具有连续长横墙附近,有时板面会出现无规则的龟裂。裂缝通常位于楼板中部1/3板跨度范围内,有时1条横向裂缝在中间,也有2条裂缝在1/3跨两端的情况。混合结构中楼板大多为双向板,裂缝在接近方形板的双向板中出现概率极高。由于调查的存在裂缝的房屋中无单向板,因此不知道裂缝的出现与长短边之比大小是否有关系,也没有作进一步的研究。
3、辐射缝
辐射缝是指二条以上裂缝汇交于楼板上某一点的情况。这些裂缝通常出现在天花
板上的吊灯周围,裂缝宽度一般小于0.2mm,通过裂缝修补时开槽检查的情况来看,经常直接露出预埋在混凝土楼板中的线管,而裂缝与线管走向一致或接近,因此可判断为辐射缝与管线预埋时的安装控制措施不当有关系
4、其他裂缝
除了上述几种裂缝之外,现浇楼板裂缝还有其他形态的裂缝,可看作斜裂缝、横向裂缝和纵向裂缝的组合。同时,一块楼板上会出现几种形态的裂缝。
二、裂缝的成因
1、混凝土材料方面
(1)采用高强度水泥,使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大,进而导致裂缝产生。
(2)泵送商品混凝土使坍落度增加,水
砼标号提高,骨料粒径减小,水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及减水剂、各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。这也是导致混凝土开裂日趋严重的原因之一。
2、施工方面
(1)施工时找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下极易产生楼板表面裂缝。
(2)PVC管作预埋与混凝土结合差,在混凝土浇捣时,容易引起PVC管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。另外,由于板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也会由于浇捣混凝土使板底出现裂缝。
(3)在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,由于模板的支撑变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响逐渐开展变大。
(4)泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,致使现浇楼盖的塑性裂缝问题较过去普通混凝土显得非常突出。施工过程中若模板松动、位移或者混凝土浇捣不密实、不均匀,漏振、过振就会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。
(5)养护时间不足,养护措施不当,再佐以混凝土本身收缩量大、环境变化等诸多因素,导致楼板过多地出现超出规定宽度的裂缝。
(6)板负筋下沉产生的裂缝。在施工过程中,由于施工人员野蛮操作,任意踩踏钢筋,致使负筋下陷,保护层过大,减少了板截面的有效高度,使板的承载能力达不到设计要求,从而导致板裂缝。
(7)砼施工中加水使砼和易性变大,造成砼收缩加大而产生裂缝。
三、楼板裂缝的特点
1、裂缝多数在建筑物未投入使用情况下产生很多建筑物在未投入使用的情况下就出现了裂缝,有的甚至在混凝土浇筑完毕后2~3个月以后就出现了裂缝。这时楼板除了在施工阶段承受施工荷载以外,往往只承受自重荷载,甚至尚未达到楼板荷载设计值,这说明了在施工阶段己经有某种或多种因素与楼板裂缝的产生有一定关联。
2、部分裂缝为贯穿裂缝这些裂缝在楼板板面与板底同时出现,通过蓄水试验检查的话会出现渗水现象,说明为贯穿裂缝;但从对裂缝的检测情况来看,基本都是无害裂缝。由于贯穿裂缝的存在,对于住宅楼来说存在渗漏隐患,也就是一旦楼上住户家中发生管道渗漏,水将流到楼下住户家中扩大渗漏影响面,造成不必要的附加损失,因此只要是贯穿裂缝无论是否装修房都必须及时进行修复。
3、与建造和竣工季节有关, 大多产生于夏秋季节、高温天气这些裂缝经过炎热的夏季,大多在秋季出现,这里是指可见裂缝,裂缝宽度一般在0.05mm以上。而从结构阶段施工期来看,基本都是在夏季到冬季处于标准层施工阶段。
4、与地基好坏无关。据调查的几个项目都采用了纯桩基或沉降控制复合桩基础,出现楼板裂缝幢号的沉降观测数据显示符合设计要求而且均匀沉降,而且结构其他部位除顶层墙体存在斜裂缝外,未发现其他明显因地基问题造成的裂缝,因此基本可以排除因为差异沉降产生裂缝的可能性。
5、多层砖混结构的楼板裂缝数量远远多于高层剪力墙结构
数据显示,高层楼板裂缝相对多层砖混结构要少很多,在楼板均采用双层双向钢筋、楼板硅标号相同的情况下,仍然是相同的结果。
6、施工进度、混凝土养护时间对裂缝产生有影响
在同一个小区,不同施工单位采取不同的施工进度及混凝土养护方式来看,施工进度合理、混凝土养护充分的建筑物裂缝产生数量普遍较之施工进度快、养护时间短的建筑物少。
7、模板支撑体系的选用对楼板裂缝的产生有比较大的影响
采用钢管支撑、立杆间距控制合理、模板支撑体系搭设规范,配备三套模板及支撑体系比配备二套模板及支撑体系建筑物楼板裂缝少;模板支撑体系拆除过早也是产生裂缝的主要原因。
四、混凝土楼板裂缝的控制措施
1、采用的抗裂措施(1)混凝土原材料的选择。
要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及砼加水)等都能导致塑性收缩表面开裂。
利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA ,HEA 等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
(2)提高结构自身承载力。
在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。
(3)减小地基的不均匀沉降。
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。
(4)地下室墙体裂缝的控制。
为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”,或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。
(5)设置后浇带。
随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30 m~45 m 设置一道,在45 d~60 d 后浇筑。
(6)楼板双层双向配筋。
超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150 mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向<6 @150 的钢筋网片。
(7)必要厚度的保护层。
混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低,甚至危及结构的安全。而“混凝土结构设计规范”也指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
2、施工方面的措施(1)模板的安装和拆除
a、模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工机具和材料供应等条件进行设计。模板及支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受施工时可能遇到的任何荷载。
b、安装的模板必须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展,并能保证构件形状均匀规则。
c、模板的支撑立柱应置于坚实的地面上,并应具有足够的刚度、强度和稳定性,间距适度,防止支撑沉陷,引起模板变形。上下层模板的支撑立柱应对准。4)合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(2)混凝土的拌制
a、优先采用预拌混凝土,其质量应符合GB/ T 14902 预拌混凝土的规定,并执行有关措施。
b、优选有利于抗拉性能的混凝土级配,尽量减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径、降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术,尽量利用混凝土后期强度。加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。
(3)混凝土的运输
a、运输混凝土时,应能保证混凝土拌合物的均匀性,防止分层离析现象,运送的容器应能保证快速运输,而且其运输频率应能保证混凝土施工的连续性。
b、运输车在装料前应将车内残余物质排净。当需要在卸料前续掺外加剂时,在外加剂掺入车后应进行快速搅拌,时间由试验确定。
c、运至浇筑地点的混凝土坍落度应符合要求,当有离析现象时,应进行二次搅拌,时间由试验确定。严禁向混凝土中任意加水。
d、由搅拌、运输到入模,当气温不高于25 ℃时,持续时间不宜大于90 min;高于25 ℃时,持续时间不宜大于60 min。当掺入外加剂或采用快硬水泥时,持续时间由试验确定。
(4)混凝土的浇筑
a、混凝土浇筑时应防止离析出现,振捣应均匀、适度。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。避免在雨中或大风中浇筑混凝土。
b、加强混凝土的早期养护时间。在混凝土裂缝的防治工作中,新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。同时防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。养护时间为一般为14~28 d。
c、当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时,应先墙柱后梁板。当板和梁在一起时,先浇筑梁,后浇筑板。
d、浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
e、施工缝处浇筑混凝土前,应将接槎处剔凿干净,浇水湿润,并在接槎处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂,保证施工缝处结合良好。
五、现浇钢筋楼板裂缝的弥补处理工法措施
在工程实际中,在采取了以上的综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生。裂缝的出现不但会影响结构的刚度,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。当这些楼面裂缝发生后,应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
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。
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、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。
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。
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。
7、找平层增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强
篇6:混凝土桥梁裂缝成因分析与控制
混凝土桥梁裂缝成因分析与控制
桥梁施工过程中,很容易出现裂缝.裂缝的出现不仅仅影响工程质量甚至会导致桥梁垮塌.文章对混凝土桥梁裂缝成因分析与控制进行了探讨.
作 者:张恒文 作者单位:新疆公路工程咨询公司,新疆,乌鲁木齐,830000刊 名:中国科技博览英文刊名:ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年,卷(期):2009“”(35)分类号:X924.4关键词:混凝土桥梁 裂缝成因分析 控制
篇7:混凝土材料裂缝的成因和控制
[摘 要]钢筋混凝土水池在施工或使用中出现漏水现象是最致命的,严重时将影响使用。水池渗漏最根本的原因是水池的裂缝。本文对水池裂缝的成因进行分析,并针对其现象提出了一些控制措施。
[关键词]钢筋混凝土水池 裂缝 成因 控制
中图分类号:TM53 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0161-01
现阶段,钢筋混凝土水池在工程中具有广泛的应用,然而作为水池,在施工中避免其出现漏水现象是一个重点也是难点。在混凝土工程施工中,裂缝是一个既普遍存在而又难以解决的问题,因此如何处理好裂缝成为避免水池漏水的重要因素,本文将对裂缝的成因进行分析,并针对其现象提出了一些控制措施。
一、钢筋混凝土水池裂缝的成因
1.材料质量造成的裂缝
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。要避免水池结构产生破坏性裂缝,混凝土用料是否适当及材料质量能否保证,起着重要的作用。因用料不当或材料质量有问题而造成的裂缝,即便经修复后能满足正常使用,但往往仍留有隐患,所以一定要注重事前的防范。
2.荷载作用造成的裂缝
当结构在外部荷载(各种恒、活载、水、土压力地基反力等)作用下,因受力性能不足,产生了过大变形,使裂缝发生并发展为破坏性裂缝。这种由荷载作用造成的裂缝的产生,主要是由于设计时采用的基础资料有误或是设计中考虑不周、计算疏忽等失误造成。
3.混凝土收缩造成裂缝
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到支座或原有混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。因此,水池结构中的混凝土早期收缩裂缝主要出现在裸露表面,混凝土硬化后的收缩裂缝出现在结构件的中部附近较多。
4.温度变化引起的裂缝
气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力,有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。这种裂缝一般只在混凝土表面?^浅的范围内产生。
二、钢筋混凝土水池裂缝的控制
1.混凝土浇筑
施工前要有混凝土浇筑方案,应采用分层分段法浇筑混凝土,有利于混凝土水化热的散失,减小混凝土内外温差。每块每段均为一次混凝土连续浇筑,水平浇筑或分层浇筑要保证上下层混凝土在初凝前结合好,不致形成施工缝。由于泵送混凝土坍落度较大,混凝土浇筑后及时排除表面积水,雨季施工时,采用分段搭设雨篷进行混凝土浇筑,混凝土在硬前1~2小时均用抹压,以防沉降裂缝的产生。后浇带的浇筑采用微膨胀水泥混凝土,后浇带保留时间越长越好,一般不应少于40天,最宜60天。在浇筑后浇带混凝土时,应将原混凝土凿毛、浇水、湿润,再浇筑后浇带。
2.降低混凝土入模温度
为了减少混凝土日后冷缩引起的开裂,应尽量降低混凝土入模温度,施工时采用温度较低的水,混凝土泵输送管均加以覆盖。选择较适宜的气温浇筑混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,堆骨料进行护盖或设置遮阳装置,避免日光直晒,以降低混凝土拌和物的入模温度。
3.混凝土振捣
混凝土振捣要密实,防止漏振,也避免过振。一般每点振捣时间为20~30秒,但应视混凝土表面不再显著下沉,不再出现气泡,表面泛出灰浆为准。
4.混凝土的养护
混凝土浇筑完毕的12小时以内进行覆盖麻袋浇水养护,浇水时间不得少于14天,浇水次数应保持混凝土具有湿润状态,夏季应注意避免曝晒,确定合理的拆模时间。混凝土浇筑后要加强早期养护,防止干缩裂缝,加强混凝土早期养护是保证质量的关键。
5.加强施工时的温度控制
在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温养护,缓缓降温,减少温度应力,夏季应避免暴晒,注意保湿。采用长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。改善配筋,避免应力集中,增强抵抗温度应力的能力在孔洞周围,变断面转角部位,转角处等由于温度变化和混凝土收缩,会产生应力集中而导致裂缝。为此,可建议设计人员设置必要的温度配筋。孔洞四周增配斜向钢筋,在转折处增加转角筋,混凝土的底板或墙板可建议设计人员增配构造钢筋,使构造筋起到温度筋的作用,能有效地提高混凝土抗裂性能。配筋应尽可能采用小直径、配筋应细一些、密一些,按全截面对称配置比较合理,均起到温度配筋作用,以改善应力集中,防止裂缝的出现。
6.设置后浇带
当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇带,以减少温度应力。后浇带及施工缝的处理,为了确保混凝土粘结良好,续浇混凝土前将原混凝土凿毛,应充分湿润,清除杂物,才能续浇混凝土。做好测温工作,控制混凝土内外温差不大于25℃。施工时应设专人进行温度监测,及时反映温差,随时指导养护,出现混凝土内外温差大于25℃时,应及时采取措施调整养护状况。
三、结语
水池的裂缝漏水是工程中常见的弊病,每个环节的疏漏都有可能造成对结构造成损害,从而影响水池的正常使用。但是只要我们在施工中及时控制裂缝并采用较好的接缝形式,科学合理的进行施工,严格按照标准规范执行,是可以避免的。
参考文献
篇8:混凝土材料裂缝的成因和控制
很久之前的房屋建设中, 混凝土裂缝事件不足为奇, 因为它并不影响人们使用, 并且可有效补救。随经济迅猛发展, 建筑施工企业承担着城市建设之重任, 需提高施工质量, 可在引进原材料质量、混凝土浇筑及搅拌、外加混凝土防护等工作中严格进行有效控制, 必然可杜绝混凝土裂缝[1]。但是当今时代所产出的混凝土多数为商品混凝土[4], 所引进原材料质量, 混凝土材料配合比, 混凝土搅拌机浇筑技术超前提高, 后期混凝土即便如何高效养护, 其裂缝必然存在。随时间的迁移, 这种现象从稀有变成普遍, 从可控制直至不可控制, 最终成为建筑工程技术人员想尽办法治理的“病症”。
1 混凝土裂缝的主要原因
1995年Rogdla等人勘察美国混凝土桥板而做出以下结论[2]:在混凝土硬化期产生的荷载、震动不是混凝土大部分裂缝的原因, 因为桥板面的材质是采用高强混凝土, 具有高弹模, 有足够的适应能力, 温度变化和干缩量都不成导致裂缝的原因。当前水泥特征为高细度并且碱和C3S占其所有材料比重大, 因为是导致裂缝的原因。由此可见导致混凝土裂缝的主因素在于混凝土的收缩[3]。
2 导致混凝土收缩的原因
2.1 水泥性能的影响
混凝土材料基本由水泥、砂、石头和水混合组成。通常施工中为提高混凝土的性能会适当添加外加剂和掺合料。混凝土通常使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。根据实际需求还可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。但水泥性能标准要和国家规定相符合。前期认为导致混凝土裂缝的主要原因不是水泥品种。经新研究指示, 导致混凝土收缩度加大的主要因素是水泥抗裂性能差。施工中为了追求高强度和早强, 水泥中碱成分及C3S成分越来越高, 水泥细度变细, 最终导致水泥抗裂性能降低。
2.2 外加剂性能的影响
高效减水剂是混凝土组成材料之一, 其性能与混凝土收缩性能有直接关系。《混凝土外加剂) GB8078-1997条文规定高效减水剂的正常收缩率≤135%。即同混凝土稠度下, 添加高效减水剂混凝土的收缩比不加的收缩大35%。普通高校减水剂收缩值范围在115%-135%。这些可以说明泵送混凝土比非泵送混凝土及其它混凝土易裂缝的原因。
2.3 混凝土硬化前、后的收缩
以前往往重视混凝土硬化后期的收缩而忽视前期的收缩, 因条件限制缺乏研究和相关人员的重视。然后, 现经实验表明在混凝土硬化后期收缩率相较前期收缩率小十至三十倍。
在特定温度和适度的实验室中, 观察混凝土在硬化前期是可流动的。其收缩不是导致混凝土开缝因素, 反而会被混凝土流动所弥补。但在温度及湿度不稳定的室外情况却截然相反, 混凝土被浇灌后, 模板和钢筋等因素限制其变形[5]。当浇筑楼板混凝土时遇到干燥、大风、高温等天气, 那么混凝土表面因天气影响加速硬化, 表面硬化导致自身不能良好的流动, 但里层却没有真正硬化。硬壳和内部未硬化部分之间形成硬化梯度层, 它阻碍了混凝土的变形, 后期内部混凝土的变形过程中带动表面硬化部分的变形, 随后表层慢慢裂开, 最终导致混凝土裂缝。即使后期采取各种拍、压、抹技术补救, 但随时间推移楼板表面裂缝数量和宽度会更多更宽。因此可以看出混凝土的裂缝多数在其未硬化前期。只是表面细小的裂缝没有及时察觉和重视。小裂缝在混凝土收缩时, 其尖端处应力集中而导致裂缝蔓延。
3 对材料的有效控制
俗话说治病需根治, 混凝土裂缝也需找出“病”的根本, 并有效进行控制。原材料作为混凝土形成的源头, 需精心搭配混凝土配合比, 做到混凝土“百病不侵”的目的。对混凝土原材料成分控制。 (1) 作为混凝土的主胶凝料的水泥, 其为混凝土提供强度, 选材时水泥的品种和细度等都是影响混凝土性能的因素。水泥中含有的C3A、C3S含量和水泥细度成正比, 和水泥抗裂成反比。 (2) 单方用水量的多少可得知水对混凝土收缩的影响度。通常, 单方用水量和混凝土干燥收缩成正比。如果单方水灰比小于0.35时, 混凝土内部毛细孔不可贯通导致水分难以融入其中, 混凝土自身收缩效应加强, 不利于其抗裂性能的形成。 (3) 混凝土成分起骨架作用的粗、细骨料对凝胶料的收缩有抵抗作用。集料的级配与混凝土骨架稳定指数、抵抗变形能力、单方水和水泥用量成正比。除此之外, 泥块吸水膨胀与失水收缩作用, 泥量、泥块含量和混凝土收缩利成正比。混凝土成分添加碎石和卵石对其收缩更有利。 (4) 粉煤灰的活性好、堆积密度小, 并且其水化热比水泥低, 作为混凝土组合成分有着改善其工作性、节约成本等作用。添加粉煤灰可替换部分水泥, 一方面减少水泥用量, 另一方面有利于混凝土的收缩。 (5) 商品混凝土使用外加剂已是普遍现象, 市场中使用最多的外加剂是具有高效减水作用的。混凝土使用高效减水外加剂后, 其水灰比和混凝土孔结构得到良好改善[6]。即减少泌水又确保混凝土定时内的流动性。有利于混凝土抗裂。外加剂对混凝土收缩作用效果不一样, 建筑施工中需则取收缩率低的混凝土外加剂。 (6) 水化产生膨胀作用的膨胀剂可较好改善混凝土应力性能, 即提高其抗拉强度。有利于防止裂缝。膨胀剂使用效果好坏与混凝土早期养护有直接性关系。 (7) 纤维在混凝土中有加筋作用, 大数量均匀分布在混凝土中, 纤维和水泥基料紧密相联形成其内部支撑体系[7], 有效阻止细孔及龟裂现象, 提高混凝土抗裂能力。事物有利有弊, 纤维价格昂贵并造成单方用水量增加, 实际施工难以有效控制。
总而言之, 混凝土裂缝的有效控制是一个漫长的过程, 必须经过科学依据对其成因精心研究证明。随混凝土裂缝成因深入探究、建筑技术水平提高, 坚信未来建筑施工中混凝土裂缝问题不再成为焦点, 得到圆满解决。S
参考文献
[1]崔玲翠.浅谈混凝土裂缝的成因与控制措施[J].山西建筑, 2006, 32 (12) :121-122.
[2]张胜伟.浅析混凝土裂缝的成因与分类[J].山西建筑, 2006, 32 (12) :135, 136.
[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.
[4]高天清.北京城市轨道交通预应力混凝土箱梁的裂缝控制[J].商品混凝土, 2004, 1 (1) .
[5]何丹, 韩立林, 游宝坤, 邱则有.超长大面积现浇混凝土空心楼板的裂缝[J].建筑技术, 2002, 33 (4) .
[6]冯丽, 顾渭建.高层建筑超长结构无缝设计裂缝控制的建筑与结构技术[J].哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35 (2) .
篇9:混凝土材料裂缝的成因和控制
随着城市道路桥梁工程的快速发展,预应力混凝土桥板因其特有的质量稳定、可提前预制、工期短等优点,在城市道路桥梁施工中所起的作用越来越突出,应用越来越广泛。由于混凝土在硬化成型的过程中存在着众多的微孔隙、气穴而呈现为非均质的特性,加之预应力混凝土桥板所使用的原材料、配合比设计和在生产、养护过程中采用的技术、工艺不同,使得预应力混凝土桥板在经历化学、塑性、碳化及干燥收缩后,有时会产生不同程度的裂缝等问题。这些裂缝不仅影响预应力混凝土桥板的外界美观度,而且影响桥板的内部质量,并可能因此而影响到整座桥梁的工程质量。
2 预应力混凝土桥板裂缝成因
预应力混凝土桥板裂缝产生的原因是多方面的,诸如干缩、塑性收缩、温度应力、化学作用和施工工艺不当等都可能引起裂缝的产生。在预应力混凝土桥板生产过程中如何控制裂缝的产生是一个十分复杂的问题,必须认真分析裂缝产生的原因,采取有效措施进行控制。常见的预应力混凝土桥板裂缝产生的主要原因为:
2.1干缩裂缝
干缩裂缝多出现在预应力混凝土桥板浇筑完毕后的一周左右(亦有数月、数周后发生的长期干缩裂缝),其收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生的主要原因为混凝土采用砂、石子中含泥量较大,内、外水分蒸发量不同,混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,内部湿度变化较小等,表面干缩变形产生较大的内部应力,当该力超过一定的限度时便会产生裂缝。混凝土的相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,越易产生干缩裂缝。混凝土的配合比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、水和外加剂的用量等若不当都可造成干缩裂缝的产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,其分布多近似平行于桥板的横断面(预制构件多产生在箍筋位置等)。干缩裂缝通常对预应力混凝土桥板的抗渗性影响较大,易引起钢筋的锈蚀,影响预应力混凝土桥板的耐久性和承载能力,对整座桥梁的质量也可能产生一定的影响。
2.2沉缩裂缝
预应力混凝土桥板的沉缩裂缝(塑性沉降和塑性收缩裂缝)一般在干热或大风天气出现,裂缝通常出现在钢筋上方或结构变化处,形似龟纹,呈不规则斜裂缝,多为中间宽、两端细且长短不一,互不贯连,长度有时可达2~3m。沉缩裂缝的产生多因水灰比、环境温度、风速、相对湿度及混凝土的凝结时间不理想等。混凝土在终凝前因强度不足,当受到高温或较大风力的影响时表面失水过快,易于造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,此时若混凝土强度不足则很难抵抗其收缩,产生裂缝也是情理之中的事。
2.3温度裂缝
预应力混凝土桥板的温度裂缝主要因混凝土浇筑后在硬化过程中水泥水化后产生大量的水化热,由于混凝土桥板的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部且不易散发,导致混凝土内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成较大的内外温差,使得内部与外部收缩率产生差异,这样混凝土桥板表面必然产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度极限时,桥板表面就会产生裂缝。这种裂缝多发生在混凝土桥板生产的中、后期,且通常只在混凝土桥板表面较浅的范围内。
温度裂缝的走向通常无一定规律,多平行于桥板的横断面,裂缝沿着桥板的长度方向分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此类裂缝易引起钢筋的锈蚀和混凝土碳化,并会降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力。
2.4化学反应裂缝
预应力混凝土桥板所使用的混凝土拌和后有时会产生碱性离子,当碱性离子与某些活性骨料产生化学反应后易于吸收周围环境中的水份而使体积增大,致使混凝土酥松、膨胀开裂。碱性反应裂缝和钢筋锈蚀所引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的化学反应裂缝。这种裂缝多出现在预应力混凝土桥板使用期间,一旦出现很难补救,因此应在生产过程中采取有效措施进行控制。
2.5施工工艺不当造成的裂缝
预应力混凝土桥板生产过程中的工艺合理与否,對桥板的质量影响较大,混凝土浇筑、振捣方法不当或者钢筋保护层厚度不合理都易于产生裂缝;混凝土中搀杂有害物质易使钢筋产生锈蚀,导致混凝土膨胀而开裂,这种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。若混凝土浇注后养护不当,易使其表面水分和温度散发过快,导致钢筋混凝土桥板出现干缩裂缝和温度裂缝。
3 预应力混凝土桥板裂缝的预防与控制措施
预应力混凝土桥板裂缝产生的原因较多,在生产过程中也较难控制,但只要严格执行规范和操作程序,预应力混凝土桥板裂缝问题是可以得到较好的解决的。预应力混凝土桥板裂缝的预防和控制措施主要有:
(1)预应力混凝土桥板中使用的混凝土的收缩与其原材料的选择、配合比设计等有着密切的关系,混凝土中水的用量越大,其干收缩性越大;水泥的含量越高、细度模数越大,其化学收缩性越强;在混凝土原材料的选择中,粗骨料在满足连续级配及结构钢筋净间距的要求下,应尽量增大其粒径,细骨料应选用中、粗砂,以减少用水量和粉料含量,从而达到减少混凝土干收缩的目的。在混凝土的拌和时可掺入适量的减水剂,在保证水灰比不变的情况下,可适当减少水泥的用量,以降低混凝土的化学收缩性。混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,越易形成裂缝,因此在预应力混凝土桥板生产时所用的混凝土中应严格控制配合比,并可添加适量的减水剂,在保证浇筑的前提下,坍落度不宜过大。
(2)预应力混凝土桥板生产所需混凝土的用量通常较大,大量混凝土浇注时常会产生大量的水化热,由于水化热的作用常会使桥板产生裂缝。为了尽量减少水化热的影响应采取必要的预防措施,如在生产过程中应尽可能选用中、低热品种的水泥(例如矿渣硅酸盐水泥);若在水泥混凝土中掺入一定比例的粉煤灰或缓凝剂将会大量减少水化热的影响,可大大降低裂缝产生的机率。为了起到抗渗的效果,在预应力桥板的混凝土中掺入适量的UEA膨胀剂,使混凝土产生适度膨胀,以补偿混凝土的收缩,起到预防裂缝产生的效果。
(3)生产预应力混凝土桥板的混凝土配合比十分必要,对桥板裂缝的产生有很大的影响。在预应力混凝土桥板生产过程中应严格按照配合比设计中给定的各类原材料用量和水的用量,同时应保证钢筋保护层的混凝土厚度,做到充分振捣。为了减少或消除混凝土干性收缩和塑性收缩造成的裂缝,在混凝土初凝前对其表面应进行二次抹压,时间必须掌握恰当(过早效果不佳,过晚则混凝土已初凝,无法消除表面裂缝)。另外,应降低混凝土入模温度,尤其在夏季,拌和用水应为凉水;施工现场和原材料应采取遮阳降温措施;应避免使用温度较高的新出厂水泥。
(4)科学的养护方法是控制裂缝产生的重要手段之一。预应力混凝土桥板养护主要的功能为保温和保湿,尤其在冬季,覆盖草袋或建棚十分必要,其前期主要为了控制水化热散发速度,防止由于温度变化太快产生裂缝,后期主要是防止外界气候影响发生冻融等现象而导致表层松散开裂。洒水养护是为了防止预应力混凝土桥板失水过多而产生干性收缩,对于添加UEA膨胀剂的混凝土,保持适当的湿度更有利于UEA膨胀剂的充分膨胀,洒水养护不应少于七天。
4 结 论
预应力混凝土桥板所产生的裂缝,不仅影响桥板外观质量,降低抗渗能力,引起钢筋锈蚀和混凝土碳化,而且易降低材料的耐久性和桥板的承载能力,并可能影响整座桥梁的质量。因此必须对预应力混凝土桥板裂缝问题认真分析研究,采取科学合理的措施进行控制,保证桥板内、外界质量及整座桥梁的安全性、稳定性。
参考文献:
[1]中华人民共和国交通部标准:公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85).北京:人民出版社 1985.
[2]姚玲森 程翔云 钢筋混凝土桥梁.北京:人民出版社 1982.
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