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淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施【畢業論文,絕對精品】

時間:2019-05-14 00:25:45下載本文作者:會員上傳
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第一篇:淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施【畢業論文,絕對精品】

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

袁建輝

內容摘要

裂縫是鋼筋混凝土結構中常見的一種作用效應,混凝土結構裂縫是建筑界最常見的、較難避免的現象,裂縫重則危及結構安全,輕則影響房屋的正常使用及混凝土的壽命。本文從不同角度對裂縫進行了分類,并分析了混凝土裂縫的成因及預防措施和處理技術。對在施工期如何進行混凝土裂縫控制的研究和實踐有一定的指導意義。

關鍵詞:

混凝土結構;裂縫;分類;預防措施;處理技術

目 錄

內容摘要...........................................................................................................................I 引

言............................................................................................................................1 1 緒言............................................................................................................................1 2 混凝土裂縫的分類及成因........................................................................................2

2.1 混凝土結構裂縫的分類.................................................................................2

2.1.1 按裂縫的成因分類..............................................................................2 2.1.2 按裂縫產生的時間分類......................................................................3 2.1.3 按裂縫的形狀分類..............................................................................5 2.1.4 按裂縫的發展狀態分類......................................................................5 2.2 混凝土裂縫的產生原因.................................................................................5

2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析..................................................................6 2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析..................................................................7 2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析..................................................................7 混凝土裂縫的預防措施及處理技術........................................................................9

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施.........................................................................9

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施......................................................9 3.1.2 溫度裂縫的預防措施........................................................................10

3.1.3 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施....................................................10 3.2 混凝土結構裂縫的處理技術.......................................................................11

3.2.1 表面封閉法........................................................................................12 3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法............................................................................13 3.2.3 結構加固法及混凝土置換法..............................................................14 工程實例分析..........................................................................................................20 5 結論與展望..............................................................................................................22 參考文獻........................................................................................................................23

引 言

隨著我國房改、住房商品化的進展,建筑物的樓板裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來越多,建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質量標準,人們對建筑物現澆鋼筋砼樓板裂縫的控制要求更為嚴格。混凝土結構裂縫產生的原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面的因素造成。建筑產品作為一種特殊商品越來越受到消費者和社會的關注;市場經濟條件下,良好的質量意識回報社會和消費者的同時將使投資商得到豐厚的回報。所以解決這一難題有很重要的現實意義。緒言

隨著城市住宅建設步伐的加快,不少住宅小區相繼建成,許多住戶陸續搬進新居,他們對住房的質量要求越來越高。近年來,我們工作中發現,現澆鋼筋混凝土樓板出現裂縫的情況較多,這已成為影響工程質量的一大通病,同時該問題質量投訴案件有逐年增加趨勢。混凝土結構出現裂縫將對結構產生嚴重的危害:

1、影響結構承載力和使用安全性:對于受彎構件的樓板,盡管受彎區允許在一定的裂縫寬度存在,但是裂縫對結構承載力的影響是不可忽略的,尤其是一些使用者在裝修和使用時又給樓面增加了很多設計者沒有考慮的荷載時。

2、影響結構的防水性:具有防水要求部位混凝土產生裂縫,除了影響結構安全性外,對使用者所帶來的最直接的新問題是滲漏水的危害,尤其是在沒有做防水的部位表現突出。

3、影響結構的耐久性和使用壽命:化學侵蝕、凍融循環、碳化、鋼筋銹蝕、堿集料反應等都會對混凝土結構產生破壞功能。這些破壞功能發生的快慢,除了受混凝土自身材料性質的影響外,裂縫就是一個重要的影響因素。空氣中的二氧化碳、二氧化硫氣體及雨水等都會順著裂縫進入混凝土內部,促成鋼筋銹蝕的加快;堿集料反應及碳化速度的加快進行;從而引起耐久性的下降和縮短建筑物的使用壽命。混凝土結構裂縫產生的原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面的因素造成。裂縫產生的形式和種類很多,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手,正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。混凝土裂縫的分類及成因

混凝土結構的裂縫是一個相當普遍的現象,大量工程實踐以及近代科學關于混凝土強度的細觀研究都表明結構物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學地對待裂縫問題是在對裂縫進行分類、研究的基礎上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內。本章將就混凝土結構中常見裂縫進行分類,并對結構中占主要部分的裂縫進行成因分析。

2.1 混凝土結構裂縫的分類

2.1.1 按裂縫的成因分類

根據混凝土裂縫產生的原因,可分為結構性裂縫和非結構性裂縫兩大類。

一、結構性裂縫

結構性裂縫是由荷載引起的,其裂縫與荷載相對應,是承載力不足的結果,其裂縫形式多種多樣,主要形式有:

(一)設計原因引起的裂縫

1、鋼筋錨固長度不滿足要求產生的裂縫。

2、設計時的計算簡圖與實際受力情況不符產生的裂縫。

3、計算理論選擇錯誤,結構構造不當引起的裂縫。

4、構件的剛度不滿足要求,導致結構開裂。

5、平板結構中結構構造不當導致板面開裂。

6、計算模型選擇時,考慮主要應力,忽略次要應力,而忽略部分的應力導致。結構中產生的裂縫。

7、設計時未考慮施工方法,由此在結構中產生的裂縫。

8、預制構件連接部分的裂縫。

(二)施工原因引起的裂縫

1、施工時,鋼筋位置擺放不正確,在結構中引起的裂縫。

2、模板支護不當,在構件中產生的裂縫。

3、施工使用的原材料不符合設計要求或不合格而引起的裂縫。

4、施工時,構件未達到規定的強度要求便使其承受堆載等荷載而引起的裂縫。

5、施工質量達不到要求而引起的裂縫。

(三)使用原因引起的裂縫

1、改變建筑物的使用條件引起的裂縫。

2、火災等事故引起的裂縫。

3、由地震等偶然荷載引起的結構開裂。

二、非結構性裂縫

由各種變形變化引起的裂縫。從國內外的研究資料以及大量的工程實踐來看,非結構性裂縫在混凝土結構裂縫中占了絕大多數,約為80%,其形成原因比較復雜,以收縮裂縫為主導,工程中比較常見的非結構性裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫和沉降裂縫。

1、收縮裂縫

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它是混凝土非結構性裂縫中的主要部分。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間的不同,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮裂縫和碳化收縮裂縫等。

2、溫度裂縫

混凝土受溫度變化產生熱脹冷縮,如果混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大,在混凝土結構內部產生溫度應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土就會產生裂縫,這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫常出現在我國北方地區的建筑物中。

3、沉降裂縫

地基基礎承載上部結構的荷載作用,當地基基礎承載力不均勻或地基承載力均勻但建筑物建成后各不同部位荷載差異較大,導致地基產生不均勻沉降,這種不均勻沉降在結構內部產生拉應力及剪應力,當這種拉應力及剪應力超過結構自身的抗拉及抗剪強度時,結構就會在最薄弱的部位產生裂縫,稱為沉降裂縫。這種裂縫多為貫穿的,其位置與沉降方向一致。2.1.2 按裂縫產生的時間分類

根據混凝土裂縫產生的時間劃分,可將裂縫分為施工期間出現的裂縫和使用期間出現的裂縫。

一、施工期間出現的裂縫

1、塑性收縮裂縫

大多發生在混凝土初凝后、終凝前。此裂縫多產生于新澆筑的混凝土結構表面,形狀規則且長短不一,互不連貫,裂縫較淺。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥 的情況下易于出現。

2、沉降收縮裂縫

沉降收縮裂縫多在混凝土澆筑后產生,硬化后停止。多沿結構上表面鋼筋通長方向或箍筋上出現,或在預埋件的附近周圍出現。裂縫呈菱形,寬度1~4mm,深度不大,一般延伸至鋼筋上表面為止。

3、干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注后一段時間出現,嚴重時該裂縫會由表及里,由小到大逐步向結構內部發展,形成貫穿裂縫,一般在薄壁混凝土結構中常出現。

4、溫度裂縫

多發生在混凝土澆注后的硬化過程中,裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較細。

5、其他一些施工原因產生的裂縫,如混凝土攪拌、運輸、澆注、振搗等工序的疏漏缺陷導致的裂縫,以及模板構造不當、拆模時間過早或方法不當,現場建材的堆放和鋼筋綁扎不當,水電預埋管細部處理不當等都可能產生混凝土裂縫。

二、使用期間出現的裂縫

1、鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫

鋼筋表面出現銹斑、銹片后進一步發展成整個鋼筋表面銹蝕,并產生膨脹,與保護層脫離,發生層裂,最后表現為鋼筋鐵銹進一步膨脹,混凝土本身發生破壞,出現順筋裂縫,混凝土脫離。

2、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起的裂縫

鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起了混凝土的PH值發生變化,導致了鋼筋銹蝕,最終導致混凝土產生裂縫。

3、凍融循環造成的裂縫

受凍混凝土內部水分結成冰,產生膨脹,膨脹應力較大時,使結構出現裂縫。混凝土表面和內部所含水分的凍結和融化的交替出現,形成了凍融循環。凍融的反復作用,使得混凝土結構出現裂縫,造成建筑構造的嚴重破壞。

4、堿骨料反應引起的裂縫

混凝土骨料石子中的活性二氧化硅(SiO2)如白云質石灰巖石子等,與水泥中過量的堿發生的化學反應。這種反應一般在水泥混凝土硬化后進行,反應生成堿性硅酸鹽或碳酸鹽,體積膨脹,使混凝土產生裂紋并破壞。

2.1.3 按裂縫的形狀分類

混凝土結構中的裂縫按形狀可分為:

(1)縱向裂縫,多數平行于混凝土構件底面,順筋分布,主要是由鋼筋銹蝕作用引的。

(2)橫向裂縫,垂直于構件底面,主要是由荷載作用、溫差作用引起的。(3)剪切裂縫,主要是由于豎向荷載或震動位移引起的。

(4)斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫,常見于混凝土墻體和混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起。

(5)X形裂縫,常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上,由于瞬間的機械撞擊作用或者震動荷載作用引起。

(6)各種不規則裂縫,如反復凍融或火災等引起的裂縫。有直縫及不規則形狀裂縫,此種裂縫中間寬并且貫通,兩頭深度較淺,多發生于混凝土樓板。

此外,還有因混凝土攪拌或運輸時間過長引起的網狀裂縫,現澆樓板四角出現的放射狀裂縫或板面出現的十字形裂縫等等。2.1.4 按裂縫的發展狀態分類

根據裂縫所處的運動狀態及其發展趨勢,可分為:

1、穩定裂縫。這種裂縫不影響持久應用,包括兩類:一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合,析出Ca(OH)2晶體且部分Ca(OH)2又與溶解在水中的CO2發生碳化反應形成CaCO3結晶,兩者形成的凝膠物質將膠合裂縫封閉,從而滲漏停止,裂縫達到自愈。另一類是處于穩定運動中的裂縫,如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。

2、不穩定裂縫。這種裂縫將產生不穩定性的擴展,影響結構物的持久使用,應視其擴展部位,采取相應的措施。

就這兩種裂縫而言,不穩定裂縫對工程結構安全的危害更大。

2.2 混凝土裂縫的產生原因

如前所述,混凝土裂縫的形式是多種多樣的,產生的原因也非常復雜,而非結構性裂縫約占混凝土結構裂縫的80%左右,是混凝土結構中的主要裂縫和常見裂縫,因此,本節將對幾種主要的非結構性裂縫的產生原因進行淺要分析。

2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。混凝土是以水泥為主要膠結材料,以天然砂、石為骨料加水拌合,經過澆筑成型、凝結硬化形成的人工石材。在施工中,為保證其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的這些水分以游離態形式存在,并在硬化過程中逐步蒸發,從而在混凝土內部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土體積收縮。此外,混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為0.04%~0.06%。可見,收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、表面失水越大,則其收縮值越大,也越易產生收縮裂縫。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮(化學減縮)裂縫和碳化收縮裂縫。

(1)塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫多產生于新澆混凝土表面,大多產生于混凝土初凝后、終凝前。混凝土表面水分蒸發速度超過其內部初、終凝硬化的速度,致使混凝土表面收縮,但是這種收縮受到結構構件和下層配筋約束而產生的淺層開裂,有時還有收縮與壓縮的疊加。裂縫多呈外寬內窄,常見為不規則的多邊形或與鋼筋方向相互平行,長度從幾厘米到幾米不等,一般自表面開始,但也可發展成貫穿裂縫。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥的情況下易于出現。高性能混凝土特別容易產生這種裂縫。

主要成因分析:①混凝土澆注后未及時覆蓋,表面水分蒸發過快,產生急劇的體積收縮,而此時混凝土強度極低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂;②水泥用量過多,或使用過量粉砂,或混凝土水灰比過大;③使用有滲透性的柔性模板、模板、墊層過于干燥,吸水大;④振搗不足。

(2)干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注一段時間后出現,裂縫多為表面性的,寬度較細,多在0.05~0.2mm。走向縱橫交錯,沒有規律性。但薄壁混凝土結構中,多沿結構的短方向分布;此外在結構變截面處以及大體積混凝土的平面部位較多見。嚴重時裂縫會由表及里,由小到大逐步向深部發展,形成貫穿裂縫。

主要成因分析:①混凝土澆注后養護不當,表面水分散失快,體積收縮大,而內部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受內部混凝土約束出現拉應力,引起混凝土表面開裂;②混凝土連續長度較長,整體收縮大;③混凝土級配中砂石含泥量大,收縮大,抗拉強度低;④混凝土過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層,收縮增大。

(3)自身收縮裂縫

在常溫下混凝土構件與環境不發生任何水分交換時所產生的收縮裂縫,自收縮裂縫在高水灰比(W/C>0.45)的混凝土中較少,但當水灰比小于0.3時則很常見,其收縮量甚至達到總收縮量的50%。

主要成因分析:這與高粘結材料在水泥灰漿基體中產生較多細小的收縮孔有關,是由于持續的水化消耗了毛細孔的水造成自身收縮坍塌所致。

(4)碳化收縮裂縫

這類裂縫在結構表面出現,呈花紋狀,無規律性,裂縫一般較淺,深度為1~6mm,裂縫寬度為0.05~0.2mm,多發生在混凝土澆注完成后數月或更長時間。

主要成因分析:混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積收縮,受到結構內部未碳化混凝土的約束而導致表面發生龜裂。2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析

溫度裂縫是由于混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大而形成的。表面溫度裂縫走向無一定規律性,大面積結構溫度裂縫常縱橫交錯。表面溫度裂縫常發生在施工期間,寬度受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細。

主要成因分析:表面溫度裂縫多由溫差較大引起。特別是大體積混凝土基礎澆注后,在硬化期間,水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差較大,當溫度產生非均勻的降溫差時,將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產生較大的降溫收縮,此時表面受到內部混凝土的約束,將產生較大的拉應力,而混凝土早期抗拉強度很低,因而出現裂縫。2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析

沉陷裂縫多屬進深或貫穿性裂縫,走向與基礎沉陷情況有關,可能出現在結構的上部或下部,一般與地面垂直。較大的貫穿性沉陷裂縫往往上下或左右有一定的差距,裂縫寬度受溫度變化影響小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成

比例。

主要成因分析:①結構、構件下面的地基軟硬不均,或者存在松軟土,未經夯實和必要的加固處理,混凝土澆注后,地基局部產生不均勻沉降而引起裂縫;②結構各部荷載懸殊,未作必要的加強處理,混凝土澆注后因地基受力不均,產生不均勻下沉,造成結構應力集中而導致裂縫;③模板剛度不足,模板支撐不牢,支撐間距過大或支撐在松軟土上,以及過早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現;④冬季施工時模板支架支承在凍土層上,若上部結構未達到規定強度,地層化凍下沉,使結構下垂或產生裂縫。混凝土裂縫的預防措施及處理技術

由于裂縫的產生是由材料的特性導致的,在混凝土結構中普遍存在且危害較大,因此,要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,并在施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現和發展。

下面首先闡述混凝土結構中幾種常見裂縫的預防措施。

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施 3.1.1.1 預防干縮裂縫產生的措施

(1)選用干縮較小的水泥品種:普通水泥的干縮要低于礦渣水泥。

(2)合理調整混凝土的配合比:采用低水灰比,低單方水泥用量和低用水量,同時還宜降低砂率,盡量采用中粗砂。

(3)適當提高混凝土的抗拉強度。在水泥用量一定的條件下,縮小水灰比可使混凝土抗拉強度增高大于混凝土干縮應力的增加,有減少裂縫的趨勢。使用早強劑可提高混凝土的早期強度,但干縮也隨之加大,因此,應以提高抗裂安全度為目的,綜合考慮后采取措施。

(4)施工時應掌握正確的振搗方法,確保混凝土的密實,同時又要避免過振搗。加強濕水養護,確保養護質量,盡量延遲干縮的發生。

(5)采用合理的設計構造措施:合理設置伸縮縫,減輕約束作用,縮小約束范圍。同時對薄壁構件的配筋采用小直徑,增加布筋密度的方式,可以減少裂縫發展的趨勢。干縮變形是混凝土結構產生裂縫的重要原因。由于混凝土的本身特性,要想完全避免干縮變形及干縮裂縫是不現實的,而且普通鋼筋混凝土的裂縫不一定都是質量問題,只要裂縫的寬度符合規范規定,都屬正常情況。但我們仍然應該采取措施減少混凝土的干縮變形,限制裂縫的寬度。同時對于環境溫度變化大的構件如屋面板和大體積混凝土更應重視干縮變形,以免溫度收縮應力和干縮應力疊加過大,增大裂縫出現和發展的趨勢。3.1.1.2 預防塑性收縮裂縫產生的措施

預防塑性收縮裂縫主要措施:一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比,摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性,減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄

膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤,或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養護。3.1.2 溫度裂縫的預防措施

主要預防措施:一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在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。四是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的三冷技術的基礎上采用二次風冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。七是高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度。八是大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關,混凝土結構尺寸越大,溫度應力越大,因此要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。九是在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內外溫差。十是加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻、保護措施。十一是預留溫度收縮縫。十二是減小約束,澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。十三是加強混凝土養護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節,混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。十四是混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

3.1.3 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施 3.1.2.1沉陷裂縫的預防方法及其主要措施

一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

3.1.2.2化學反應引起裂縫的預防方法及其主要措施

由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生

銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。通常的預防措施有:一是保證鋼筋保護層的厚度。二是混凝土級配要良好。三是混凝土澆注要振搗密實。四是鋼筋表層涂刷防腐涂料。3.1.2.3鋼筋銹蝕引起的裂縫的預防方法及其主要措施

一、提高混凝土的密實度,降低混凝土的孔隙率

外界的有害物質通過混凝土內部的空隙,滲入到混凝土內,最后到達鋼筋表面,破壞鋼筋表面,破壞鋼筋鈍化膜,引起鋼筋銹蝕。因此,為阻止外界有害物質傾入混凝土內而使鋼筋銹蝕,就要提高混凝土的密實度。提高混凝土密實度有如下措施:

1、保證混凝土的施工質量:首先選用級配良好的集料,控制材料的含泥量。其次混凝土要采用機械攪拌及機械振搗,保證混凝土攪拌均勻振搗密實。還要防止混凝土在運輸和澆筑過程中產生離析現象。最后要做好混凝土的養護,保證混凝土達到設計強度要求。

2、摻入高效減水劑:在保證混凝土拌合物所需流動性的同時,盡可能降低用水量,減低水灰比,使混凝土的總孔隙率,特別是毛細管孔隙大幅降低。

3、摻入高效活性礦物摻料:普通混凝土的水泥石中水化物穩定性的不足,是影響混凝土耐久性的一個因素。在普通混凝土中摻入活性礦物,在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質的組成,消除游離石灰,是使水泥石結構更為致密,并阻斷可能形成的滲透路徑。

二、控制混凝土裂縫,盡量避免有害物質的出現

三、防止氯離子的侵蝕

氯離子的侵入是鋼筋銹蝕的主要因素。氯離子進入混凝土有兩種途徑。其一時混入,其二是滲入。為防止氯離子的侵入,采取的主要措施有:

1、控制原材料中氯離子的含量。

2、提高混凝土的保護層厚度。

3、混凝土表面涂層。

4、鋼筋表面涂刷防腐涂料。

5、摻加鋼筋阻銹劑。

3.2 混凝土結構裂縫的處理技術

裂縫不但會影響結構的整體性和剛度,還會降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力,因此在實際工程中,應根據裂縫的性質和實際情況區別對待,及時處理,以保證建筑物的

安全。

混凝土結構裂縫的修補措施主要有以下幾種方法:表面封閉法,灌漿、嵌縫封堵法,結構加固法,混凝土置換法等等。3.2.1 表面封閉法

采用表面封閉法修補混凝土結構、構建裂縫時,應先剔除混凝土表面抹灰層,應用機械方法打磨平整。若表面殘留有輕度油污,可用丙酮擦拭干凈;對嚴重的油垢,已用高效除垢劑或含有清潔劑的壓力水清洗;對頑固性的油漆或其他粘結性強的污物,應采用噴砂方法清除。

注:不得使用可能對混凝土內部質量造成不良影響的溶劑。表面封閉法一般有兩種方法。

方法一:局部表面封閉法:采用以柔性環氧樹脂為基料(1)修補目的:防止滲水及鋼筋銹蝕,提高結構耐久性。

(2)修補范圍:混凝土表面的未貫穿裂縫及注漿法不能注入的微細裂縫。

(3)修補材料:微細裂縫封閉膏,與混凝土同色,為雙組分灰色膏狀膠,特別針對混凝土微細裂縫的封閉及表面缺損的修補而研制。具有極強粘結力和韌性,剛柔結合,有效防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入,并防止開裂混凝土結構的進一步損壞,提高建筑物的耐久性。

(4)修補步驟:可沿縫涂刮,寬度20mm;也可開槽嵌入。

方法二:整體表面封閉法,采用以進口聚合物乳液為基料網狀裂縫柔性封閉劑。(1)修補目的:封閉混凝土表面的網狀裂縫,阻止水分進入混凝土內部,防止微細裂縫的進一步擴展;用于鋼筋混凝土表面的防滲、防碳化、防腐蝕、保護混凝土,提高混凝土結構的使用壽命。

(2)修補范圍:混凝土表面的不規則網狀裂縫。

(3)修補材料:網狀裂縫柔性封閉劑,特別針對混凝土硬化初期因干燥失水等原因所產生的表面不規則網狀裂縫的修復而研制,是一種既具有高分子材料的柔性,又具有無機材料的耐久性等優點的新型保護材料。

(4)修補步驟:基層處理:混凝土表面平整、堅固、無疏松、無浮灰;預先灑水濕潤基層。底涂處理:若基層表面密實性不夠,可用混合好的封閉劑加水50%稀釋,進行底涂。封閉劑的涂刷:雙組分混合,均勻涂刷,不得有漏涂部位。涂刷厚度1mm左右為宜。

3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法處理混凝土裂縫的工藝流程及主要施工方法

(1)壓力注漿法主要用于貫穿性裂縫和細而深裂縫的修補,尤其是受力裂縫的修補;應根據裂縫的探測情況選擇使用的注漿材料:

a.寬度在0.5mm以下裂縫,宜采用丙烯酸甲酯類或低粘度改性環氧類注漿材料; b.寬度在0.5-5mm的裂縫,宜采用無收縮或低收縮的改性環氧類注漿材料,其體積收縮率應小于5%;

c.寬度大于5mm的裂縫,宜采用注漿料或流動性好的無收縮水泥類膠凝注漿材料(2)當采用化學注漿材料以壓力注漿法修補裂縫時,應符合下列要求:

a.粘貼注漿嘴和封縫前,應沿縫對混凝土表面進行處理,清除松散灰砂、油垢,是注漿嘴和封縫膠帶粘貼在堅實平整的混凝土基面上。

b.注漿器材和工具的選擇應按裂縫的情況決定,一般:

1、對深度的結構性裂縫,宜騎縫或斜向自下而上鉆孔至裂縫深處(約為構件厚度的1/2),且需與破裂面交叉,然后在孔內埋設注漿管;

2、對寬度小于0.5mm的裂縫,宜用注漿帽,注漿壓力應大于0.4Mpa;

3、對寬度大于0.5mm的裂縫,宜用注漿嘴,注漿壓力應大于0.2Mpa;

4、注漿嘴應具有開啟、關閉和密封功能并便于粘接,以滿足封縫后的試壓、試注、試排氣和保壓等的工藝要求。

c.注漿嘴應埋設在裂縫端部、交叉處和較寬處,間隔300-100mm。對貫穿性深裂縫應每隔1-2m加設一個注漿管。

d.封縫時,應使用專用的封縫膠,膠與混凝土的粘接強度應大于4Mpa;膠層應均勻無氣泡、砂眼,厚度大于2mm,與注漿嘴連接密封。注漿壓力較大時,可加貼E玻璃纖維布增強密封帶膠縫的粘結強度;纖維布寬度為80-100mm。

e.封縫膠固化后,應使用潔凈無油的壓縮空氣試壓,確認注漿通道是否通暢、密封、無泄漏。

f.灌漿材料的調配和使用必須嚴格按說明書的規定進行。

g.灌漿順序應按又寬到細、有一端到另一端按設計布置的注漿嘴順序,從第一注漿嘴開始灌注,待下一注漿嘴出漿后關閉本注漿嘴;再在下一注漿嘴繼續壓力灌注,這樣依次進行。對垂直裂縫還應按由低到高的順序進行。縫隙全部注滿后應繼續穩定壓力一定時間,吸漿率小于50ml/h后停止注漿,關閉注漿嘴。

(3)灌漿材料固化后,應敲開表面封閉膠層觀察,必要時可鉆芯取樣檢驗裂縫維修效果,若修補效果不能滿足設計要求,應采取相應的補救或加固措施。3.2.3 結構加固法及混凝土置換法

一、鋼筋混凝土構件的加固方法有以下幾種:

(1)加大截面加固法。即采取增大混凝土構件的截面面積,以提高其承載能力和滿足正常使用的一種加固方法,廣泛用于鋼筋混凝土板、梁、柱構件的加固。圖2 為鋼筋混凝土梁的加大截面加固示意圖。

采用加大截面加固鋼筋混凝土構件時,必須按照《混凝土結構設計規范》的基本規定并考慮新混凝土與原結構構件協同工作,對加固構件承載力進行計算并滿足構造要求。

當用混凝土圍套進行加固時,應設置封閉箍筋;當用單側或雙側加固時,應設置U形箍筋,見圖3。

加固施工時,在受力鋼筋施焊前應采取卸荷或支頂措施,將原構件表面鑿毛或打成深度不小于6mm,間距不大于200mm的溝槽,并將原有混凝土表面沖洗干凈,澆注混凝土前刷水泥漿等界面劑,以利新舊混凝土的粘結。

(2)外包鋼加固法。即在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法。適用于不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度提高承載力的混凝土構件的加固,圖4為鋼筋混凝土框架的外包鋼加固示意圖。

鋼筋混凝土梁柱外包型鋼加固,當以乳膠水泥粘貼或以環氧樹脂化學灌漿等方法粘結時,稱為濕式外包鋼加固,其承載力應按照《混凝土結構設計規范》的規定進行計算;鋼筋混凝土柱采用外包型鋼加固,當型鋼與原柱間無任何連結,或雖填塞有水泥砂漿仍不能確保結合面剪力有效傳遞時,稱為干式外包鋼加固,其外包鋼構架各桿件的承載力應按《鋼結構設計規范》的規定進行計算,干式外包鋼加固柱的總承載力為鋼構架承載力與原混凝土柱承載力之和。采用外包鋼加固時,應同時滿足構造規定。

(3)預應力加固法。即采用外加預應力的鋼拉桿(分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿三種)或撐桿,對混凝土結構進行加固的方法。

采用預應力拉桿加固時,其預加應力的施工方法宜根據工程條件和需加預應力的大小選定。預應力較大時宜用機張法或電熱法;預應力較小(在15KN 以下),則宜用橫向張拉法。圖5 為預應力下撐式拉桿對梁加固示意圖。其構造是通過設置在梁兩端的鋼板托套錨固預應力拉桿,用設在梁底跨中的拉緊螺栓(直徑不小于16mm)沿橫向張緊鋼拉桿建立預應力。

圖6 所示為采用預應力撐桿對鋼筋混凝土柱的加固。預應力撐桿所用角鋼的截面不應小于5Omm×5Omm×5mm,綴板厚度不得小于6mm,其寬度不得小于8Omm,拉

緊螺栓的直徑不小于16mm,施工時通過擰緊在彎折處的拉緊螺栓(即橫向張拉)建立預應力。

(4)改變結構傳力途徑加固法。主要有增設支點法:該法是以減小結構的計算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支撐結構的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種。剛性支點法是通過支撐構件的軸心受力將荷載直接傳給基礎或其他承重結構的一種加固方法(圖7)。彈性支點法是以支撐結構的受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法(圖8)。

(5)粘鋼加固法。粘鋼加固是用粘結劑(建筑結構膠)將鋼板粘貼到構件需要加固的部位,以提高混凝土構件承載力的一種加固方法。粘鋼加固的設計計算可按照現行國家標準《混凝土結構設計規范》規定進行。圖9 表示受彎構件正截面受拉區加固,圖10 表示構件斜截面受剪承載力不足的加固,圖11 表示連續梁支座處負彎矩受拉區的加固。

粘鋼加固法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構件,其混凝土強度等級不應低于C15。該加固法以環境溫度不超過60℃,相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的使用條件為限。加固用鋼板以3號鋼或16號錳鋼為宜,其厚度以2~6mm為宜。粘結鋼板所用的粘結劑為JGN膠。

粘鋼加固施工的流程為:被粘混凝土和鋼板表面處理——對加固構件卸荷,同時配制粘結劑——在混凝土表面和鋼板表面涂膠——粘貼——用支撐固定或用夾具加壓——固化——卸支撐、檢驗——粉刷水泥砂漿保護。

(6)碳纖維布加固法。碳纖維布加固是用粘貼樹脂將碳纖維布粘貼到混凝土構件的相關部位,以提高混凝土構件承載力的一種加固方法。結構加固用的粘貼樹脂通常選用環氧基類,該類樹脂的力學性能指標可滿足使用要求,耐久性好,長期受力性能優良,易于施工。

碳纖維布加固施工的流程為:混凝土構件表面處理(清洗、打磨、修補)——涂敷基底樹脂并用膩子找平構件表面——涂樹脂——鋪貼碳纖維布——涂表面樹脂層。圖12 表示粘貼碳纖維布對鋼筋混凝土板、次梁、主梁的抗彎、抗剪加固。

二、混凝土置換法

1、施工工藝流程

現場勘察-搭設安全支撐及工作平臺-卸荷-剔除局部混凝土-原鋼筋除銹-支模-截面處理-澆筑高一標號混凝土-養護-拆模-施工質量檢驗。

2、施工注意事項和技術措施

a.嚴格控制粗細骨料含泥量,當達不到規范要求是應用高壓水沖洗干凈。b.混凝土攪拌投料順序:每種材料均應準確稱量,先將細骨料、水泥和膨脹劑攪拌均勻,再加水,后摻粗骨料并攪拌均勻,攪拌時間比普通混凝土長60S左右,直到均勻。現場混凝土攪拌容器應不漏漿。c.混凝土入模前應保證未離析、分層,且模板內無積水。

d.灌料應從一側開始,至另一側溢出為止,不得從四周同時進行灌料。e.灌料開始后,必須連續進行,并盡可能縮短灌料時間,在一小時內完成為最佳。

f.灌料過程中用板條插搗,輔助加速倒流。必要時可用振動棒稍作振搗。g.當混凝土灌完30㎜后,應返回檢查,看混凝土是否有下沉等現象,如有應及時采取措施。

h.混凝土養護時間不得少于14天,特別是前3天的養護。工程實例分析

實例分析

裂縫出現在某住宅小區1-5號樓,該樓為六層磚混結構,采取鋼筋混凝土現澆樓面,樓板尺寸約為2.0~5.0m之間,按規定設置了構造柱和圈梁。在工程竣工7個月后,各樓都有不同程度樓面裂縫出現,隨著時間推移,各樓裂縫數量逐漸增多,11個月時裂縫發展最快,然后逐漸降低,大約在16個月時趨于穩定,之后幾乎沒有新的裂縫出現。

裂縫形式有三種類型:① 角部45度斜向裂縫,此種裂縫數量較多,裂縫長度為O.5~2.1m,裂縫上口寬度O.05~0.31mm,最大達0.45mm,下口寬度大部分在0.10ram 以下,大部分板裂縫上下貫通;②板中裂縫,大部分出現在板面上部,上口寬0.03~0.23mm,少量裂縫上下貫通;③少量不規則裂縫,裂縫長度較短,無固定方面,裂縫寬度很小,甚至肉眼不可見。

裂縫形式經統計,各樓裂縫出現條數10~50條之間,若以出現裂縫房間數的百分率計,則其平均值在17%左右。統計還表明本工程中斜向45~裂縫最多,南側房間裂縫多于北側,頂層房間(包括閣樓)多于中間層,每幢樓最外邊四角最易開裂,大開間房間比小開間房間容易開裂,廚房、衛生間等開間較小的板面幾乎沒有裂縫。

裂縫成因根據對裂縫出現產生的時間與形式、樓板的受力情況、工程施工情況以及沉降觀測資料等分析,排除了由于荷載以及工程沉降引起裂縫的原因,確定上述裂縫主要是由混凝土收縮所引起的混凝土收縮裂縫;當混凝土收縮受到四周墻體的約束,在樓面板角部產生超過混凝土極限拉應力時就出現了45~斜裂縫,而在板中由于板底鋼筋的存在使混凝土的收縮受到阻礙。使得板中部位底部裂縫比上部裂縫要少的多(板中部位上部未設負鋼筋)。除了混凝土自身的收縮以外,施工不當以及養護不到位也是造成裂縫的原因之一。

裂縫修補本工程樓屋面裂縫采用環氧樹脂灌漿處理工藝進行修補,注漿工序如下:

(1)沿裂縫鑿除上層細石混泥土直至,直到板結構層,鑿除寬度約15em :(2)將槽內清洗處理干凈;

(3)待槽內干燥后用環氧樹脂漿液對結構層板縫進行注漿;

(4)經24h待環氧樹脂凝固后,盡享注水試驗,若有滲漏則繼續注漿直至不滲漏為止;

(5)在槽內徐刷新老結合劑,用摻微膨化型劑的干硬性高標號混凝土一次性填實并壓光。

雖然現澆樓屋面裂縫是一種常見的建筑質量通病,但通過以上對樓屋面裂縫的形式、成因、防治手段的分析可知,只要嚴格按照有關的設計和施工規范精心設計和嚴格施工,應該能夠大大減少樓屋面裂縫產生的可能性,提高樓屋面的質量。結論與展望

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,但通過以上對樓屋面裂縫的形式、成因、防治手段的分析可知,只要嚴格按照有關的設計和施工規范精心設計和嚴格施工,應該能夠大大減少樓屋面裂縫產生的可能性,提高樓屋面的質量。我們仍需對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,研究出更合理的方法應對各類混凝土施工裂縫,保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

參考文獻

[1] 張明明.淺談混凝土裂縫的原因、預防與處理.鄭鐵科技通訊,2007,4(6):15-20.[2] 丁艷容,王越.湖北水利水電職業技術學院學報.2011.5.7(2)[3] 李悅鋒,馬小杰等.常見混凝土裂縫的預防及處理措施.伊川縣水利局

[4] 施文俊,劉魯群,張樹國,李振江.鋼筋銹蝕引起混凝土結構裂縫的分析及防治.問題研究,2011,29(2).[5] 《混凝土結構加固技術規范》GECS 25:90 [6]《混凝土結構設計規范》GB50010-2002

第二篇:畢業論文 淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

網絡教育學院

本 科 生 畢 業 論 文(設 計)

題 目:淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

學習中心: 大連學習中心 層 次: 專科起點本科 專 業: 土木工程 年 級: 2011年 春季 學 號: 學 生: 指導教師: 代平完成日期: 2013年01月13日

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

內容摘要

隨著施工技術的發展,混凝土結構已經成為我國建筑結構的主要形式。但是,通常混凝土結構都是帶縫工作的,并且混凝土裂縫的成因較多,因此將裂縫按照成因分類,并有效的裂縫寬度對結構以及人民生產生活的安全保證來說,都具有重要的意義。

建筑物鋼筋混凝土結構的普遍應用,伴隨著商品混凝土的推廣,建筑樓面出現裂縫的機率在增加,日益受到社會人士關注;樓面結構出現裂縫原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面問題。混凝土工程中材料的特性決定了結構較易產生裂縫,從實踐中來看施工中混凝土出現裂縫的概率也是很大的,相當一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害,但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性,會對鋼筋產生腐蝕,是受力使用期應力集中的隱患,應當盡量在各方面給予重視,以避免裂縫的出現或把裂縫控制在許可的范圍之內。本文介紹了混凝土裂縫類型及產生原因,從材料因素、設計因素和外界因素三方面論述了預防裂縫的具體方法。提出六條比較常用的裂縫處理措施。并結合實例分析了裂縫的產生原因及處理方法。

關鍵詞:混凝土結構;裂縫成因;預防措施;處理方法

I

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

目 錄

內容摘要...........................................................................................................................I 引

言............................................................................................................................1 1 緒言............................................................................................................................1 2 混凝土裂縫的分類及成因........................................................................................2

2.1 混凝土結構裂縫的分類.................................................................................2

2.1.1 按裂縫的成因分類..............................................................................2 2.1.2 按裂縫產生的時間分類......................................................................5 2.1.3 按裂縫的形狀分類..............................................................................6 2.1.4 按裂縫的發展狀態分類......................................................................7 2.2 混凝土裂縫的產生原因.................................................................................7

2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析..................................................................7 2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析..................................................................9 2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析..................................................................9 2.2.4 荷載作用裂縫的產生原因分析............................................................9 混凝土裂縫的預防措施及處理技術......................................................................10

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施.......................................................................10

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施....................................................10 3.1.2 溫度裂縫的預防措施........................................................................11 3.1.2 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施....................................................11 3.2 混凝土結構裂縫的處理技術.......................................................................12

3.2.1 表面封閉法........................................................................................12 3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法............................................................................12 3.2.3 結構加固法及混凝土置換法............................................................13 工程實例分析..........................................................................................................15

4.1 工程概況.......................................................................................................15 4.2 工程設想.......................................................................................................15 4.3 工程抗裂施工措施.......................................................................................15 4.3.1 基礎地基加固...........................................................................................15

II

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

4.3.2 優化混凝土配合比...................................................................................15 4.3.3 內外防水劑...............................................................................................17 4.4 其他措施.......................................................................................................17 5 結論與展望..............................................................................................................19 參考文獻........................................................................................................................20

III

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

引 言

隨著我國國民經濟的高速發展,鋼筋混凝土結構已經普遍用于工業和民用建筑中。在建筑工程施工過程中,混凝土是城市建設中廣泛使用的結構材料,但是伴隨這類材料的生產研究與應用,混凝土結構的裂縫問題一直受到人們關注。鋼筋混凝土結構出現裂縫不僅種類繁多,形態各異,而且較普遍,尤其是樓板的裂縫,輕者影響建筑物美觀,造成滲漏水,重者降低建筑結構的承載力、穩定性和整體性,甚至還會導致整體倒塌的重大質量事故。這類裂縫是在現有施工技術條件下較難克服的質量通病之一,特別是民用建筑工程結構樓面出現裂縫,往往會引起業主對工程質量提出異議,從而引發投訴、糾紛以及索賠等情況。因此,正確分析裂縫產生原因,切實加以防治十分必要,十分迫切。因此研究混凝土結構的裂縫產生原因及控制具有重要的社會意義和經濟意義。現根據多年來現場施工實踐經驗和教訓,從設計配筋、商品混凝土選用及施工控制等方面,著重闡述鋼筋混凝土裂縫的原因及綜合防治措施。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 緒言

混凝土結構裂縫的發生的原因很復雜也是不可避免的,混凝土裂縫的防治重點在于“防”,而不在于“治”,當這些裂縫發生后,必須先查明裂縫產生的原因判明裂縫的類型,才能選擇正確的處理方法,同時要通過合理設計混凝土配合比、正確選用原材料、合理設計建筑結構、加強施工監控、嚴格遵守施工技術規程、提高施工技術水平,這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產生,把裂縫寬度控制在設計范圍內,盡量減少裂縫造成的危害。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 混凝土裂縫的分類及成因

混凝土結構的裂縫是一個相當普遍的現象,大量工程實踐以及近代科學關于混凝土強度的細觀研究都表明結構物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學地對待裂縫問題是在對裂縫進行分類、研究的基礎上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內。本章將就混凝土結構中常見裂縫進行分類,并對結構中占主要部分的裂縫進行成因分析。

2.1 混凝土結構裂縫的分類

2.1.1 按裂縫的成因分類

根據混凝土裂縫產生的原因,可分為結構性裂縫和非結構性裂縫兩大類。

一、結構性裂縫

結構性裂縫是由荷載引起的,其裂縫與荷載相對應,是承載力不足的結果,其裂縫形式多種多樣,主要原因如下:

(一)設計原因引起的裂縫

1)樓板剛度不足:設計按多跨連續板進行配筋計算,側重于滿足結構安全,較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素,樓板高跨比僅為L/33.6-L/35,其剛度較小對裂縫控制很不利。2)樓板構造配筋設計不周:設計在支座處按常規配設負筋,在中部板面不配鋼筋,當板面出現溫度變形和混凝土收縮,因無構造鋼筋約束,板面即出現裂縫。3)樓板內布線欠合理:由于水電施工圖由各專業設計,實際施工中出現水電管交叉疊放,或由于設計考慮管內容線面積,部分預埋管徑≥D25;且設計管線位置在樓板跨中,即在單層雙向配筋處,樓板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成為樓板最易開裂的部位;當樓板收縮應力大于混凝土極限抗拉強度時,即出現沿管線表面呈直線狀的裂縫。4)從房屋的空間結構來看,剪力墻剛度大,約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形,而梁剛度又較板剛度大,因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上,造成這塊板開裂。5)膨脹劑的選用與摻量:設計未明確混凝土的限制膨脹率,只提出膨脹劑的品種和摻量范圍,施工時按設計提供摻量進行配比施工,使混凝土的實際限制膨脹率不能達到最佳限制膨脹率。

(二)施工原因引起的裂縫

1)水電預埋管施工時在板內位置欠合理:管位置過高或過低;位置過高時,極易在板面出現因混凝土硬化收縮產生的裂縫,也易在維修裂縫或室內裝修時損

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

壞管線;兩根管線并行布置時,管線間距過小甚至并攏,更易因管線集中而產生裂縫。2)空載養護期不足:從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放,平均空載養護期僅為一天半,人為因素過早地震動、荷載造成樓板幼齡混凝土內部受損開裂。且施工中用塔吊吊運的鋼管、鋼筋等周轉材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預埋管線部位。

(三)使用原因引起的裂縫

1、改變建筑物的使用條件引起的裂縫。

2、火災等事故引起的裂縫。

3、由地震等偶然荷載引起的結構開裂。

二、非結構性裂縫

由各種變形變化引起的裂縫。從國內外的研究資料以及大量的工程實踐來看,非結構性裂縫在混凝土結構裂縫中占了絕大多數,約為80%,其形成原因比較復雜,以收縮裂縫為主導,工程中四種較常見的非結構性裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫和荷載作用引起的裂縫。

1、收縮裂縫

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間的不同,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮裂縫和碳化收縮裂縫等。

塑性裂縫出現在結構表面,形狀不規則且長短不一,這種裂縫大多出現在混凝土澆筑初期。塑性裂縫又稱龜裂,嚴格來說屬于干縮裂縫,出現很普遍。產生這種裂縫的因素是多方面的:如當新拌混凝土的坍落度較大,而振動時間過長時,水泥漿浮在上層,骨料下沉時收到鋼筋或其他物質的約束,出現不均勻沉降,從而使混凝土的表層產生裂縫;澆筑后混凝土表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面水分蒸發過快,產生急劇收縮,而此時混凝土早期強度不能抵抗這種變形應力,因而開裂;使用收縮率較大的水泥,水泥用量過多,或使用過量的細砂和粉砂混凝土水灰比過大,也會導致這種裂縫出現。

在混凝土硬化過程中,產生內部干縮而引起體積變化,當這種體積變化收到約束時,就可能產生干縮裂縫。干縮裂縫處在結構的表面,較細,起走向縱橫交錯,沒有規律性。這類裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間后,在表層或側面出現,并隨濕度和溫度變化逐漸大戰。如混凝土成型后,因養護不當,收到風吹日

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

曬,使得表面水散發快,體積收縮大,而內部濕度變化小,收縮也小,因而表面的收縮變形受到內部混凝土的約束,產生拉應力,引起混凝土表面裂縫;或者構件因水分蒸發產生體積收縮,收到地基或墊層的約束而出現干縮裂縫。此外,混凝土構件長期露天堆放,表面濕度經常發生劇烈變化;采用含泥量大的粉砂配制混凝土;混凝土過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層;用后張法預應力制成的構件,露天生產后長久不張拉等等,都會產生這種裂縫。

2、溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時就會產生裂縫,在工程中,這種裂縫比較常見,譬如現澆屋面板上的裂縫、大體積混凝土的裂縫。溫度裂縫大多發生在施工的中后期間,縫寬受溫度變化影響較明顯。表面溫度裂縫多緣于較大溫差。特別是大體積混凝土基礎在澆灌混凝土后,在硬化期間放出大量水化熱,內部的溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差很大。當溫差出現非均勻變化時,如施工中過早拆除模板,冬季施工過早拆除保溫層,或受到寒潮襲擊,都會導致混凝土表面急劇的溫度變化,使其因降溫而收縮。此時,表面受到內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力,而混凝土早期抗拉強度又很低,因此出現裂縫。但這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱。因此,這種裂縫只在接近表面較淺的范圍內出現。深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結構溫差大。如大體積混凝土凝結和硬化過程中,水泥和水產生化學反應,釋放出大量的熱量,成為“水熱化”,導致混凝土塊體溫度升高,當混凝土塊體內部的溫度與外部的溫度相差很大,以致所形成的溫度應力或溫度變形超過混凝土當時的抗拉強度或極限拉伸應變,就會形成裂縫。溫度裂縫常出現在我國北方地區的建筑物中。

3、沉降裂縫

地基基礎承載上部結構的荷載作用,當地基基礎承載力不均勻或地基承載力均勻但建筑物建成后各不同部位荷載差異較大,導致地基產生不均勻沉降,這種不均勻沉降在結構內部產生拉應力及剪應力,當這種拉應力及剪應力超過結構自身的抗拉及抗剪強度時,結構就會在最薄弱的部位產生裂縫,稱為沉降裂縫。這種裂縫多為貫穿的,其位置與沉降方向一致。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應力一般較大,因此裂縫寬度較大、多呈45°,并且通常是貫穿性的。

4、荷載作用引起的裂縫

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

構件承受的不同性質的荷載作用,其裂縫形狀也不同,通常裂縫方向大致是與主拉應力的方向正交。結構受載后產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受地震,脫模過早或方法不當,構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當,施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

此外,因設計、材料、施工及使用等原因引起的裂縫,由于涉及的面很廣,內容多,限于篇幅本文不作闡述。

2.1.2 按裂縫產生的時間分類

根據混凝土裂縫產生的時間劃分,可將裂縫分為施工期間出現的裂縫和試用期間出現的裂縫。

一、施工期間出現的裂縫

1、塑性收縮裂縫

大多發生在混凝土初凝后、終凝前。此裂縫多產生于新澆筑的混凝土結構表面,形狀規則且長短不一,互不連貫,裂縫較淺。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥的情況下易于出現。

2、沉降收縮裂縫

沉降收縮裂縫多在混凝土澆筑后產生,硬化后停止。多沿結構上表面鋼筋通長方向或箍筋上出現,或在預埋件的附近周圍出現。裂縫呈菱形,寬度1~4mm,深度不大,一般驗身至鋼筋上表面為止。

3、干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注后一段時間出現,嚴重時該裂縫會由表及里,由小到大逐步向結構內部發展,形成貫穿裂縫,一般在薄壁混凝土結構中常出現。

4、溫度裂縫

多發生在混凝土澆注后的硬化過程中,裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較細。

5、其他一些施工原因產生的裂縫,如混凝土攪拌、運輸、澆注、振搗等工序的疏漏缺陷導致的裂縫,以及模板構造不當、拆模時間過早或方法不當,現場建材的堆放和鋼筋綁扎不當,水電預埋管細部處理不當等都可能產生混凝土裂縫。

二、使用期間出現的裂縫

1、鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

鋼筋表面出現銹斑、銹片后進一步發展成整個鋼筋表面銹蝕,并產生膨脹,與保護層脫離,發生層裂,最后表現為鋼筋鐵銹進一步膨脹,混凝土本身發生破壞,出現順筋裂縫,混凝土脫離。

2、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起的裂縫

鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起了混凝土的PH值發生變化,導致了鋼筋銹蝕,最終導致混凝土產生裂縫。

3、凍融循環造成的裂縫

受凍混凝土內部水分結成冰,產生膨脹,膨脹應力較大時,使結構出現裂縫。混凝土表面和內部所含水分的凍結和融化的交替出現,形成了凍融循環。凍融的反復作用,使得混凝土結構出現裂縫,造成建筑構造的嚴重破壞。

4、堿骨料反應引起的裂縫

混凝土骨料石子中的活性二氧化硅(SiO2),如白云質石灰巖石子等,與水泥中過量的堿發生的化學反應,稱為堿骨料反應。這種反應一般在水泥混凝土硬化后進行,反應生成膨脹性的堿性硅酸鹽或碳酸鹽,導致混凝土體積膨脹,使混凝土產生裂紋并破壞。2.1.3 按裂縫的形狀分類

混凝土結構中的裂縫按形狀可分為:

(1)縱向裂縫,多數平行于混凝土構件底面,順筋分布,主要是由鋼筋銹蝕作用引的。

(2)橫向裂縫,垂直于構件底面,主要是由荷載作用、溫差作用引起的。(3)剪切裂縫,主要是由于豎向荷載或震動位移引起的。

(4)斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫,常見于混凝土墻體和混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起。

(5)X形裂縫,常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上,由于瞬間的機械撞擊作用或者震動荷載作用引起。

(6)各種不規則裂縫,如反復凍融或火災等引起的裂縫。有直縫及不規則形狀裂縫,此種裂縫中間寬并且貫通,兩頭深度較淺,多發生于混凝土樓板。

此外,還有因混凝土攪拌或運輸時間過長引起的網狀裂縫,現澆樓板四角出現的放射狀裂縫或板面出現的十字形裂縫等等。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

2.1.4 按裂縫的發展狀態分類

根據裂縫所處的運動狀態及其發展趨勢,可分為:

1、穩定裂縫。包括兩類:一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合,析出Ca(OH)(OH)2晶體且部分Ca2又與溶解在水中的CO2發生碳化反應形成CaCO3結晶,兩者形成的凝膠物質將膠合使裂縫封閉,從而滲漏停止,裂縫達到自愈。另一類是處于穩定運動中的裂縫,如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。

2、不穩定裂縫。這種裂縫將產生不穩定性的擴展,影響結構物的持久使用,應視其擴展部位,采取相應的措施。

就這兩種裂縫而言,不穩定裂縫對工程結構安全的危害更大。

2.2 混凝土裂縫的產生原因

如前所述,混凝土裂縫的形式是多種多樣的,產生的原因也非常復雜,而非結構性裂縫約占混凝土結構裂縫的80%左右,是混凝土結構中的主要裂縫和常見裂縫,下面將對幾種主要的非結構性裂縫的產生原因進行淺要分析。2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。混凝土是以水泥為主要膠結材料,以天然砂、石為骨料加水拌合,經過澆筑成型、凝結硬化形成的人工石材。在施工中,為保證其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的這些水分以游離態形式存在,并在硬化過程中逐步蒸發,從而在混凝土內部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土體積收縮。此外,混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為0.04%~0.06%。可見,收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、表面失水越大,則其收縮值越大,也越易產生收縮裂縫。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間的不同,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮(化學減縮)裂縫和碳化收縮裂縫。

(1)塑性收縮裂縫

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

塑性收縮裂縫多產生于新澆混凝土表面,大多產生于混凝土初凝后、終凝前。混凝土表面水分蒸發速度超過其內部初、終凝硬化的速度,會致使混凝土表面收縮,這種收縮受到結構構件和下層配筋約束會使混凝土產生淺層開裂,有時還有收縮與壓縮的疊加。裂縫多呈外寬內窄,常見為不規則的多邊形或與鋼筋方向相互平行,一般自表面開始,有些也可發展成貫穿裂縫。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥的情況下易于出現。高性能混凝土特別容易產生這種裂縫。

主要成因分析:①混凝土澆注后未及時覆蓋,表面水分蒸發過快,產生急劇的體積收縮,而此時混凝土強度極低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂;②水泥用量過多,或使用過量粉砂,或混凝土水灰比過大;③使用有滲透性的柔性模板,模板、墊層過于干燥,吸水大;④振搗不足。

(2)干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注一段時間后出現,裂縫多為表面性的,寬度較細,多在0.05~0.2mm。走向縱橫交錯,沒有規律性。但薄壁混凝土結構中,多沿結構的短方向分布;此外在結構變截面處以及大體積混凝土的平面部位較多見。嚴重時裂縫會由表及里,由小到大逐步向深部發展,形成貫穿裂縫。

主要成因分析:①混凝土澆注后養護不當,表面水分散失快,體積收縮大,而內部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受內部混凝土約束出現拉應力,引起混凝土表面開裂;②混凝土連續長度較長,整體收縮大;③混凝土級配中砂石含泥量大,收縮大,抗拉強度低;④混凝土過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層,收縮增大。

(3)自身收縮裂縫

在常溫下混凝土構件與環境不發生任何水分交換時所產生的收縮裂縫,自收縮裂縫在高水灰比(W/C>0.45)的混凝土中較少,但當水灰比小于0.3時則很常見,其收縮量甚至達到總收縮量的50%。

主要成因分析:這與高粘結材料在水泥灰漿基體中產生較多細小的收縮孔有關,是由于持續的水化消耗了毛細孔的水造成自身收縮坍塌所致。

(4)碳化收縮裂縫

這類裂縫在結構表面出現,呈花紋狀,無規律性,裂縫一般較淺,深度為1~6mm,裂縫寬度為0.05~0.2mm,多發生在混凝土澆注完成后數月或更長時間。

主要成因分析:混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積收縮,受到結構內部未碳化混凝土的約束而導致表面發生龜裂。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析

溫度裂縫是由于混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大而形成的。表面溫度裂縫走向無一定規律性,大面積結構溫度裂縫常縱橫交錯。表面溫度裂縫常發生在施工期間,寬度受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細。

主要成因分析:表面溫度裂縫多由溫差較大引起。特別是大體積混凝土基礎澆注后,在硬化期間,水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差較大,當溫度產生非均勻的降溫差時,將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產生較大的降溫收縮,此時表面受到內部混凝土的約束,將產生較大的拉應力,而混凝土早期抗拉強度很低,因而出現裂縫。2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析

沉陷裂縫多屬進深或貫穿性裂縫,走向與基礎沉陷情況有關,可能出現在結構的上部或下部,一般與地面垂直。較大的貫穿性沉陷裂縫往往上下或左右有一定的差距,裂縫寬度受溫度變化影響小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成比例。

主要成因分析:①結構、構件下面的地基軟硬不均,或者存在松軟土,未經夯實和必要的加固處理,混凝土澆注后,地基局部產生不均勻沉降而引起裂縫;②結構各部荷載懸殊,未作必要的加強處理,混凝土澆注后因地基受力不均,產生不均勻下沉,造成結構應力集中而導致裂縫;③模板剛度不足,模板支撐不牢,支撐間距過大或支撐在松軟土上,以及過早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現;④冬季施工時模板支架支承在凍土層上,若上部結構未達到規定強度,地層化凍下沉,使結構下垂或產生裂縫。

2.2.4 荷載作用裂縫的產生原因分析

結構受載后產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂縫。主要成因分析:①早期受地震,脫模過早或方法不當產生的裂縫:②構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當產生的裂縫;③施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 混凝土裂縫的預防措施及處理技術

由于裂縫產生的原因是很多,在混凝土結構中普遍存在且危害較大。因此,要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,并在施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現和發展。

下面首先闡述混凝土結構中幾種常見裂縫的預防措施。

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施

塑性收縮裂縫的預防措施:

1)、配制混凝土時,應嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇級配良好的石子,減小空隙率和砂率;同時,要振搗密實,以減少收縮量,提高混凝土抗裂度。2)、澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕潤。3)、混凝土澆筑后,對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋,認真養護。4)、在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應及早進行噴水養護,使其保持濕潤;大面積混凝土宜澆完一段,養護一段。此外,要加強表面的抹壓和養護工作。5)、混凝土養護可采用表面噴氯偏乳液養護劑,或覆蓋濕草袋、塑料布等方法;當表面發現微細裂縫時,應及時抹壓,再覆蓋養護。6)、設擋風設施。

干縮收縮裂縫的預防措施:

1)、盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中摻適量粉煤灰;或利用混凝土的后期強度,降低水泥用量,以減少水化熱量。2)、選用良好級配的骨料,并嚴格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加強振搗,以提高混凝土的密實性和抗拉強度。3)、在混凝土中摻加緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱,或摻木鈣、減水劑,以改善和易性,減少水泥用量。4)、避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;必須在熱天澆筑時,可采用冰水或深井涼水拌制混凝土,或設置簡易遮陽裝置,并對骨料進行噴水預冷卻,以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。5)、分層澆筑混凝土,每層厚度不大于30厘米,以加快熱量散發,并使溫度分布均勻,同時也便于振搗密實。6)、大體積混凝土適當預留一些孔道,采取通冷水或冷氣降溫。7)、大型設備基礎采取分塊分層間隔澆筑(間隔時間5~7天)分塊厚度1~1.5m,以利水化熱散發和減少約束作用;或每隔20~30m留一條0.5~1.0m寬的臨時間斷縫,40天后再用干硬性細石混凝土澆筑,以減少溫度收縮應力。8)、澆筑混凝土后,表面應及時用草袋、鋸末、砂等覆蓋,并灑水養生。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

深搞基礎可采取灌水養護(或在混凝土表面四周砌一皮磚進行灌水養護)。夏季應適當延長養護時間,使之緩慢降溫。在寒冷季節,混凝土表面應采取保溫措施,以防寒潮襲擊。拆模時,塊體中部和表面溫差不宜大于20℃,以防止急劇冷卻造成表面裂縫。基礎混凝土拆模后要及時回填。9)、在巖石地基或較厚大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土時,可在巖石地基或混凝土墊層上澆瀝青膠并撒鋪5mm厚或鋪二層瀝青油氈紙,以消除或減少約束作用。10)、蒸汽養護構件時,控制升溫速度不大于25℃/小時,降溫速度不大于20℃/小時,并緩慢揭蓋,及時脫模,避免引起過大的溫度應力。

3.1.2 溫度裂縫的預防措施

溫度裂縫預防措施 ①盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。②減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在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改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量降低水化熱。⑤改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的“三冷技術”的基礎上采用“二次風冷”新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。⑥在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。⑦加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻、保護措施。⑧加強混凝土養護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。⑨熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。⑩規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝士表面發生急劇的溫度梯度。施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施。

3.1.2 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施

沉陷裂縫預防措施:1)是對松軟土、回填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。2)是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。3)是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。4)是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。5)是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

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3.2 混凝土結構裂縫的處理技術

裂縫不但會影響結構的整體性和剛度,還會降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力,因此在實際工程中,應根據裂縫的性質和實際情況區別對待,及時處理,以保證建筑物的安全。

混凝土結構裂縫的修補措施主要有以下幾種方法:表面封閉法,灌漿、嵌縫封堵法,結構加固法,混凝土置換法等等。3.2.1 表面封閉法

表面封閉法適用于對承載力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理,亦使用于大面積細裂縫防滲、防漏的處理。

(1)表面涂抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,或沿深進裂縫鑿成凹槽,掃除并灑水濕潤,先刷水泥凈漿1層,然后用水泥砂漿涂抹,并用鐵抹壓密抹光。

(2)表面涂抹環氧膠泥。用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除干凈并洗凈,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮濕,應用噴燈烤干燥、預熱,以保證環氧膠泥與混凝土粘結良好,若基層難以干燥,則用環氧煤焦油膠泥(涂料)涂抹。

(3)表面涂刷油漆、瀝青。涂刷前,混凝土表面應干燥。

(4)表面鑿槽嵌補。沿混凝土裂縫鑿一條V形或U形深槽,V形槽用于一般裂縫的治理,U形槽用于滲水裂縫的治理。槽內嵌水泥砂漿或環氧膠泥、聚氧乙烯膠泥、瀝青油膏等,表面作砂漿保護層。3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法一般用于大體積混凝土結構的修補,主要施工程序是鉆孔、沖洗、止漿、堵漏、埋管、試水、灌漿。

鉆孔孔距一般為1m~1.5m,鉆孔軸線與裂縫呈30°~40°斜角,孔深應穿過裂縫面0.5m以上,當有兩排或兩排以上的孔時,宜交錯或呈梅花形布置;沖洗在鉆孔完畢后進行,其順序按豎向排列自上而下逐孔沖洗;止漿及堵縫是縫面沖洗干凈后,在裂縫表面用水泥砂漿(或環氧膠泥)涂抹;埋管安裝前應在外壁裹上舊棉絮并用麻絲纏緊,然后旋入孔中,孔口管壁周圍的孔隙用舊棉絮或其他材料塞緊,并用水泥砂漿或硫酸砂漿封堵,防止冒漿或灌漿管從孔口脫出;試水是用0.098MPa~0.196MPa壓力水作滲水試驗,采用灌漿孔壓水、排氣孔排水的方法,淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

檢查裂縫和管路暢通情況,然后關閉排氣孔,檢查止漿堵漏效果,并濕潤縫面,以利于粘結;灌漿應采用425號以上的普通水泥,灌漿壓力一般為0.294MPa~0.491MPa,壓漿完畢時漿孔內應充滿灰漿,并填入濕凈砂,用棒搗實,每條裂縫應按壓漿順序依次進行,當出現大量滲漏情況時,應立即停止泵堵漏,然后繼續壓漿。化學灌漿能控制凝結時間,有較高粘結強度和一定的彈性恢復力,結構整體性效果好,適用于各種情況下裂縫修補及堵漏、防滲處理。灌漿材料應根據裂縫性質、裂縫寬度和干燥情況選用。常用的灌漿材料有環氧樹脂漿液(能修補縫寬0.2mm以下的干燥裂縫)、甲凝(能灌0.03mm~0.1mm的干燥細微裂縫)、丙凝(用于堵水、止漏及滲水裂縫的修補,能灌0.1mm以下的細裂縫)等,環氧樹脂漿液具有粘結強度高、施工操作方便、成本低等有點,應用最廣。

灌漿操作主要工序是表面處理(布置灌漿嘴和試氣)、灌漿、封孔,一般采取騎縫直接用灌漿嘴施噴,不另設鉆孔。

嵌縫封堵法適用于結構允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫,如墩臺或路面混凝土的裂縫。工序為:開槽—涂刷界面處理漿—壓抹聚合物砂漿—養護。先用鑿子和扁鏟沿裂縫開槽,槽深和寬約3~5cm,呈U型,用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿,在界面處理漿尚未硬化之前,將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓入槽中,壓實抹平。在養護時不需要澆水,在濕空氣中即可,養護期間不得淋雨、日曬或風吹,最好覆蓋一層塑料薄膜。

3.2.3 結構加固法及混凝土置換法

結構補強加固法當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對結構作補強加固,可扼制裂縫進一步發展,恢復結構的整體性。

(1)錨桿常用水泥砂漿或樹脂灌注,錨桿與縫面夾角越大越好。漿液凝固后,錨桿成為結構的一部分,能增強結構的承載能力。采用預應力錨桿,錨固作用更明顯,甚至能使混凝土彌合。

(2)鋼板補強法,是將鋼板用粘合劑粘結在混凝土表面上,再用錨桿安裝固定。為了結合緊密,也就可先將鋼板固定,再灌漿充填鋼板與混凝土之間的孔隙。

(3)鋼筋混凝土補強法,是在原結構表面澆筑一層鋼筋混凝土,起到封閉裂縫,提高承載力,阻止裂縫發展的作用。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 工程實例分析

4.1 工程概況

新鄉第四水廠一期工程位于紅旗區西南角,北臨道清路,占地70000平方米,屬群體工程,其中包括沉淀池、清水池、廢水池、吸水井、液鋁池等多個大型現澆鋼筋混凝土水池。這些大型水池池壁高4~7.6米,均為10萬m2/d處理能力規模,設計要求水池完全無滲漏。

大型水池池壁高,迎水面延長米極長沉淀池長寬分別為107米和26米、清水池長為40米,但池壁厚度不厚,僅在260~300毫米之間,均為現澆鋼筋混凝土板壁。水池儲水量大,水壓力高,若施工技術措施不完備或施工不當,極易造成大面積滲漏水。

4.2 工程設想

(1)為防止因地基不均勻沉降而導致水池結構性開裂滲漏水,基礎地基加固采用砂墊層方法處理。

(2)防止大體積現澆鋼筋混凝土的收縮裂縫出現,在抗滲混凝土內摻入HEA高效防水劑和延長大型水池長度方向設置垂直伸縮縫。

(3)為提高現澆混凝土的抗滲性能,在混凝土池壁內外側涂抹防水劑。

(4)在工程施工過程中,采用一些技術措施進一步保證現澆鋼砼水池的抗滲性能。

4.3 工程抗裂施工措施

4.3.1 基礎地基加固

為減少基礎沉降,提高地基承載力,地基加固處理采用換填法,即采用砂墊層的方法。以保證結構沉降為柔性均勻沉降。

(1)根據地質勘察報告水池基底標高位于②3層黑灰色黏土層,流塑,土層較差,故基礎挖至④1層暗綠-黃色黏土層,土層性質硬塑-可塑,中壓縮性,土層較好;以④1層土層作為持力土層,其上的土層均用密實的砂墊層置換。

(2)砂墊層施工時先砌筑擋砂墻,再分層分皮(25毫米一皮,30米長一段)鋪砂,再澆水、振搗(平板振動機),經過貫落度檢測合格,進行環刀試驗,數據合格后再進行下一層施工。

(3)砂墊層干密度經測試為平均值為1.74×103kg/m3大于設計要求的1.6×103kg/m3。

4.3.2 優化混凝土配合比

為防止混凝土自身滲漏,采用抗滲混凝土,抗滲等級S6。由于大體積現澆鋼

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

筋混凝土易出現收縮裂縫,為提高混凝土的抗裂性能,在抗滲混凝土內摻入適量的HEA高效防水劑和設置垂直伸縮縫間距,沉淀池伸縮縫間距約為45米。

(1)HEA微膨脹防水的理論分析

HEA 高效防水劑會使混凝土產生適度膨脹在鋼筋部位的約束下產生0.2~0.8Mpa的預應力,能有效的補償混凝土的干縮和冷縮,同時由于HEA水化形成的大量鈣礬石晶體,具有填充細孔縫作用,使混凝土中孔徑下降,總空隙減少,大大改善了混凝土中孔結構的分布,使混凝土更加密實,顯著提高混凝土的抗滲抗裂性能及耐久性和抵抗周圍環境介質侵蝕的能力,防止鋼筋銹蝕。

HEA防水劑具有緩凝作用,能夠延長混凝土凝結時間,且凝結時間可根據工作需要進行調整,對于大面積施工水池非常有利。

HEA混凝土的早期強度及28天強度較基準混凝土提高10%以上,特別是早期強度的提高,對提高工程結構的安全性及防止混凝土早期膨脹能的損失都是有利的,因為混凝土收縮大部分發生的在早期,故HEA混凝土抗裂性能相對提高。

HEA的抗滲性能良好是因為HEA混凝土的膨脹與強度發展協調,使膨脹能得以充分發揮,另外由于HEA的優良減水效果,使混凝土孔隙率減小。密實度進一步提高。

(2)HEA施工控制點

①HEA的活性較大,稱量誤差大會影響混凝土的強度及坍落度,且不易控制,所以混凝土拌和時嚴格控制稱量誤差,稱量誤差在±1%。

②由于HEA具有與自身相容性的高效減水成份,攪拌時間控制應比普通混凝土延長30~60秒。

③保濕養護至關重要,混凝土初凝后即開始澆水和蓋麻袋養護,養護期不少于14天,要始終保持表面濕潤狀態,以不見白為原則。

④振搗必須密實,不能過振或漏振,采用專人專區負責制,以混凝土開始泛漿和不冒泡為原則。對于大直徑套管底部混凝土密實度,在施工過程中通過敲擊模板聽音的方法檢查。

(3)垂直伸縮縫采用橡膠止水帶

①橡膠止水帶因其延伸性能極好,可隨結構不均勻微沉降適當延伸而不產生裂縫,也不因自然溫度差異產生較大的熱脹冷縮導致材料微裂縫出現,有效地滿足了密封防水。

②橡膠止水帶采用埋入式位置居中。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

③止水帶的寬度為30毫米,XQ-2泡沫塑料填充,內外壁施作雙組份聚硫密封膏,密封膏密實,基層垃圾清理干凈、干燥。

④該工程采用SGJL-851II型雙組分室溫固化聚硫密封膠,其對混凝土具有良好的黏結力,并有寬闊的使用范圍,可在-550~110C溫度下長期使用。其最大伸長率不低于400%,恢復率不低于85%,在30C以下熱氧老化壽命長達105年以上。該雙組分配比在一般情況下為:基膏:硫化膏=100:10,但根據氣溫變化可適當增減硫化膏用量來控制密封膠的黏結強度。在施工工程中,嚴格測定大氣溫度,在100:8-12之間調整配比,保證了施工質量和密封膠的密封效果。

⑤橡膠止水帶應分倉施工,待填充XQ-2泡沫塑料后施工另一倉。4.3.3 內外防水劑

(1)池壁迎水面涂JK2050水性高效有機硅防水劑。

JK2050直接噴涂在混凝土表面,滲透到混凝土表層內5~8毫米,通過其于混凝土的澆合固化作用完全填補了混凝土表面的水化熱細微裂縫在混凝土表面形成永久性的不透水層,保證了混凝土池壁的抗滲性能。

(2)池壁外側涂刷氰凝

池壁外側±0.00以下及墊層面涂刷JK-19A優質改性氰凝,以阻隔地下水同混凝土池壁的接觸,該防水劑抗滲性能優良,耐沖刷,彈性好,抗裂性優異,且耐化學品介質腐蝕,最適合地下及室外防水涂膜。施工時每8小時涂抹一道共4到,保證其涂膜厚度達到100μm以上。

(3)防水劑施工需要先進行基層處理,保證混凝土表面無孔隙、無其它附著物,然后在清潔的表面上涂刷防水劑。

4.4 其他措施

(1)穿墻螺栓處理

加大穿墻螺栓的止水片寬度。通常穿墻螺栓止水片寬度為40×40毫米,但在高度5米以上水池池壁中使用,滲水機率較大,經過理論計算,決定采用75×75毫米的止水片,實踐效果非常良好。

根據混凝土的終凝時間和強度發展,池壁側模拆除規定在混凝土澆搗3天以后,以防止止水螺栓處混凝土的松動。采用微膨脹水泥漿分兩次修補穿墻螺栓洞,先將洞口清理干凈,再分兩次將洞補掉;第一次為洞深的2/3,間隔12小時后,再進行第二次修補,以防止砂漿出現收縮裂縫。二次修補完成后外墻面做成凸出饅頭狀保護層。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

(2)嚴格控制混凝土塌落度在120+10毫米左右;對于大型防水套管底部混凝土澆搗,采用側壁開門子模的方法,并通過敲擊模板聽音的方法檢查大型套管底部混凝土密實度,保證套管底部不滲水。

(3)與設計加強聯系,改變套管等處加筋方法,防止鋼筋過密而影響混凝土的振搗密實度。

(4)加強施工過程中監控力度,配備充足施工機具和檢查人員。

通過對鋼筋混凝土水池池壁抗滲措施的研究、探討、實施,工程的整體質量取得了顯著的效果,所有鋼筋混凝土鋼砼水池經盛水實驗檢測均無滲漏,一次性通過驗收,達到了較好的水平,減少了應修補帶來的工期拖延和人力物力的浪費,并且積累了較豐富和全面的經驗,對于今后同類型結構的構筑物施工質量提供了有效的保證。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 結論與展望

鋼筋混凝土結構裂縫是影響建筑物滿足安全性、適用性和耐久性的一個非常重要的方面,建筑物的結構或構件常常由于各種不同的原因導致各種裂縫出現,是不可避免的,其有害程度是可以控制的,有害與無害的界限是由結構使用功能決定的。因此加強鋼筋混凝土結構出現裂縫原因的分析是非常重要的,設計、施工、材料等方面因素對鋼筋混凝土結構開裂的影響是相互聯系、相互制約的,必須全面系統的考慮。從裂縫的分類入手,弄清裂縫出現的原因,對裂縫采取措施加以正確的處理,能夠避免鋼筋混凝土結構裂縫的產生或者使裂縫盡可能將其有害程度控制在允許范圍之內,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展,鋼筋混凝土結構裂縫問題將會逐漸得到圓滿的解決。保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

參考文獻

[1]張海峰.淺析混凝土裂縫產生原因及預防措施[J].今日科苑, 2008,(04):20-24.[2]曾力軍.淺析混凝土裂縫的原因、預防和處理[J].江西建材,2007,(03):33-35.[3]鐘振武.現澆鋼筋混凝土樓板裂縫產生的原因及處理[J].山西建筑,2003,(11):42-43.[4]國家基本建設委員會建筑科學研究院編.《鋼筋混凝土結構設計規范》.北京.中國建筑工業出版社.1974.[5]王鐵夢.《工程結構裂縫控制》.中國建筑工業出版社.1999.[6]鋼筋混凝土裂縫機理與控制措施.工程力學,1/1/,23(z1).[7]鋼筋混凝土裂縫原始分析及預防措施.中國高新技術企業,2/1/(13).[8] 朱申增《現澆鋼筋混凝土樓面板裂縫產生的原因及防治措施》2010.6

第三篇:混凝土結構裂縫成因及控制措施

混凝土結構裂縫成因及控制措施

一、內容摘要

現澆鋼筋混凝土樓面板的裂縫,是目前較難克服的質量通病之一,住宅工程樓面出現裂縫,往往會引起投訴糾紛及索賠。建筑物鋼筋混凝土結構的普遍應用,伴隨著商品混凝土的推廣,建筑樓面出現裂縫的機率在增加,日益受到社會人士關注;樓面結構出現裂縫原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面問題。混凝土工程中材料的特性決定了結構較易產生裂縫,從實踐中來看施工中混凝土出現裂縫的概率也是很大的,相當一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害,但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性,會對鋼筋產生腐蝕,是受力使用期應力集中的隱患,應當盡量在各方面給予重視,以避免裂縫的出現或把裂縫控制在許可的范圍之內。本文以監理為主,兼顧設計和材料等方面,闡述樓面裂縫的產生原因及防治措施。

二、混凝土結構裂縫成因及控制措施

混凝土結構的裂縫是一個相當普遍的現象,大量工程實踐以及近代科學關于混凝土強度的細觀研究都表明結構物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學地對待裂縫問題是在對裂縫進行分類、研究的基礎上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內。本章將就混凝土結構中常見裂縫進行分類,并對結構中占主要部分的裂縫進行成因分析。

混凝土結構裂縫成因

裂縫的形成有外荷載、結構計算模型差異、材料的收縮(主要為的混凝土收縮、溫度變形)等原因造成。從技術角度來分析,有設計、施工、材料等方面問題,主要反映如下: 1.1設計原因引起的裂縫

樓板剛度不足:設計按多跨連續板進行配筋計算,側重于滿足結構安全,較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素,樓板高跨比僅為L/33.6-L/35,其剛度較小對裂縫控制很不利。2)樓板構造配筋設計不周:設計在支座處按常規配設負筋,在中部板面不配鋼筋,當板面出現溫度變形和混凝土收縮,因無構造鋼筋約束,板面即出現裂縫。

3)樓板內布線欠合理:由于水電施工圖由各專業設計,實際施工中出現水電管交叉疊放,或由于設計考慮管內容線面積,部分預埋管徑≥D25;且設計管線位置在樓板跨中,即在單層雙向配筋處,樓板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成為樓板最易開裂的部位;當樓板收縮應力大于混凝土極限抗拉強度時,即出現沿管線表面呈直線狀的裂縫。

4)從房屋的空間結構來看,剪力墻剛度大,約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形,而梁剛度又較板剛度大,因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上,造成這塊板開裂。

5)膨脹劑的選用與摻量:設計未明確混凝土的限制膨脹率,只提出膨脹劑的品種和摻量范圍,施工時按設計提供摻量進行配比施工,使混凝土的實際限制膨脹率不能達到最佳限制膨脹率。

1.2施工原因引起的裂縫

水電預埋管施工時在板內位置欠合理:管位置過高或過低;位置過高時,極易在板面出現因混凝土硬化收縮產生的裂縫,也易在維修裂縫或室內裝修時損壞管線;兩根管線并行布置時,管線間距過小甚至并攏,更易因管線集中而產生裂縫。

空載養護期不足:從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放,平均空載養護期僅為一天半,人為因素過早地震動、荷載造成樓板幼齡混凝土內部受損開裂。且施工中用塔吊吊運的鋼管、鋼筋等周轉材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預埋管線部位。1.3材料原因引起的裂縫

樓板商品混凝土強度為C40(8層以下)C35(8—18層)C30(18層以上),其收縮變形值為同標號普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土單方用水量過大(200Kg),其中部分水在振搗時被游離出來,部分水與水泥結合成凝膠,相當大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中,成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后,板面和板底長期裸露在大氣中,后期施工的細石混凝土面層養護期過后也長期處于干燥環境中。正是這種環境效應(受溫度、濕度、風力影響使水泥石毛細孔、凝膠孔內的自由水由表及里逐漸蒸發),和尺寸效應(樓板裸露面積大,厚度薄)的共同影響,使樓板較其它構件更易出現干縮裂縫。混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因,而由于施工管線預埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合,使本工程樓板沿預埋管線處出現大量裂縫。

2、混凝土裂縫的預防措施

由于裂縫的產生是多種多樣的,在混凝土結構中普遍存在且危害較大,因此,要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,并在設計、施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現和發展。

2.1設計措施

1)增配構造筋提高抗裂性能,配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3~0.5%之間。

2)避免結構突變產生應力集中,在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。

4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置后澆縫,在正常施工條件下,后澆縫間距20~30m,保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件,也可臨時根據具體情況作設計變更。從住宅工程現澆板裂縫發生的部位分析,最普遍的是房屋四周、陽臺處的房間在離開陽角1米左右,即在樓板配筋的負彎矩筋以及角部放射筋末端或外側發生45°左右的樓地,面斜角裂縫,這在現澆板任何一種類型的建筑中都普遍存在。主要是混凝土的收縮特性和溫差、沉降等作用所引起,并且越靠近屋面處的樓層裂縫越大。從設計角度看,現行設計規范側重于強度,對溫差和混凝土收縮特性等多種因素綜合考慮不足,構造配筋量達不到要求。而房屋的四周陽角由于受到剛度相對較大的樓面梁約束,限制了樓面板的自由變形,因此在溫差和混凝土收縮變化時,板面在配筋薄弱處首先開裂,產生45°左右的斜角裂縫。雖然樓地面斜角裂縫對結構安全使用沒有影響,但在有水源等情況下會產生滲漏缺陷,容易引起住戶投訴,是裂縫防治的重點。根據上述原因分析,設計單位應在房屋四周的陽角處樓面板配筋進行加強,負筋不采用分離式切斷,改為沿房間全長配置,設置雙層雙向鋼筋,陽角處鋼筋間距不宜大于100㎜,鋼筋直徑不宜小于¢8。外墻轉角處尚應設置放射鋼筋,配筋范圍應大于板跨的1/3,鋼筋間距不宜大于100㎜,房屋長度大于50m時,在樓中部位設置后澆帶加強措施。2.2施工措施

1)嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術標準,選用低水化熱水泥,粗細骨料的含泥量應盡量減少(1~1.5%以下)。

2)細致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減少劑。

3)澆筑時間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水。混凝土泵送時,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。

4)根據工程特點,可以利用混凝土后期強度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。5)加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度。6)混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上,混凝土的現場試塊強度不低于C5。

7)采用兩次振搗技術,改善混凝土強度,提高抗裂性。8)根據具體工程特點,采用UEA補償收縮混凝土技術。9)對于高強混凝土,應盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰,摻量15%~50%。2.3技術措施

樓面裂縫的發生除以45°斜角裂縫為主外,還有較常見的兩種: 1)預埋線管及線管集中處;

2)施工中周轉材料較集中和較頻繁的吊裝卸料堆放區域。施工中采取以下技術措施可以有效防止樓板面裂縫:

2.1)重點加強樓面鋼筋網的有效保護措施鋼筋在樓面混凝土板中是受拉力,起著抵抗外荷載所產生的彎矩和防止混凝土收縮和溫差發生的雙重作用,而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護層前提下才能確保有效。實際施工中,樓面下層的鋼筋網在受到混凝土墊塊及模板的依托下保護層較易正確控制。但當墊塊間距放大1.5m時,鋼筋網的合理保護層厚度就無法保證,所以縱橫向的墊塊間距限制在1㎡中放2塊。于此相反,樓面上層鋼筋網的有效保護,一直是施工中的一大難題。其原因:板的上層鋼筋一般較細,施工中受到人員踩踏后容易變形、彎曲;各工種交叉作業,施工人員多,行走十分頻繁,鋼筋難免被大量踩踏;上層鋼筋網的馬凳間距設置過大,甚至不設。根據施工實踐,樓面上上層鋼筋必須設置馬凳,其橫向間跨不應大于700㎜,(即每㎡不少于2只),特別是對于¢8一類細小鋼筋,馬凳的間距應控制在600㎜以內(即每㎡不少于3只),同時采取下列措施:2.1.1)盡可能合理和科學地安排好

各工種交叉作業時間,在板底鋼筋綁扎后,線管預埋應及時布置,以減少板面鋼筋綁扎后的作業人員數量;

2.1.2)在樓梯、通道等頻繁和必須通行處應搭設臨時簡易通道(或鋪設跳板),以供施工人員通行。

2.1.3)加強教育和管理,使作業人員充分重視鋼筋的成品保護,行走時,應自覺沿馬凳支撐點通行,減少對鋼筋的踩踏; 2.1.4)安排足夠鋼筋工在混凝土澆筑前及澆筑中及時對踩踏變形的鋼筋進行修整,特別是支座端部受力最大部位及負彎矩受力最大區域(四周陽角處、預埋管線位置、大跨度房間等)應重點檢查和修整;

2.1.5)混凝土工在澆筑混凝土時應鋪設臨時活動跳板,盡量減少上層鋼筋受到踩踏變形。2.2)、預埋線管處的裂縫防治

特別是在樓梯處是線管集中處,容易導致現澆板裂縫。當預埋線管管徑較大,房間開間大,且線管有重疊時,很容易引起板面裂縫。因此對于較粗的管線或多根線管集中處鋼筋須進行加強處理。應增設抗裂短鋼筋,間距≤100㎜。

2.3、材料吊卸區域的樓面裂縫防治目前在主體結構施工過程中,普遍存在質量與工期的矛盾。一般主體結構的樓層施工速度在7天左右,因此當樓層混凝土澆筑完畢后不足24h的養護時間,就忙著鋼筋、鋼管、模板、磚塊等材料的吊運施工,這樣,在混凝土強度不足的情況下,板面受材料的吊卸沖擊荷載引起不規則的裂縫并且這些裂縫一旦形成,就形成永久性裂縫。因此對這類裂縫應做好如下措施:

2.3.1)主體施工速度不能強求過快,樓層混凝土澆筑完后應得到有效養護;

2.3.2)科學安排樓層施工作業,在樓層混凝土澆筑完的24h后,可進行一些定位放線、彈性等準備工作,不允許吊裝大宗材料,小宗材料應分散堆放,避免沖擊荷載和集中荷載。混凝土終凝后可先分批安排少量鋼筋進行綁扎,做到輕卸、輕放,第三天可開始吊裝鋼管、模板、磚塊等材料,也應當避免集中堆放。2.4)、混凝土的養護對樓面混凝土的養護對其強度增長和各類性能的提高十分重要,特別是早期的養護可避免表面脫水減少混凝土初期收縮裂縫的生。施工中必須堅持草包或麻袋進行一周左右的養護。應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,此說寒冷地區的混凝土保溫對防止表面早期裂縫尤為重要。混凝土的早期養護,重要目的在于保持適宜的溫濕條件,已達到兩個方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵蝕,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的

強度和抗裂能力。混凝土的保溫效果常常也有保濕的效果。從理論上分析,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求,但由于蒸發等原因,常常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,表面混凝土最容易受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期,在施工中應重視。

3、混凝土結構裂縫的處理技術

采取了上述措施后,由于各種原因仍可能有少量樓面裂縫發生。當這些裂縫

發生后,應在樓面施工和天棚粉刷前,預先做好妥善的裂縫處理工作,然后再進行裝修。根據一些經驗,住宅樓地面上部的找平層較厚,可通過在找平層中增設鋼絲網進行加強;樓板底則粉刷層較薄或無粉刷層,且通常無吊頂遮蓋,更容易暴露裂縫,影響美觀而引起投訴,建議采用復合增強纖維等材料對裂縫作粘貼加強處理,當遇到裂縫較寬,受力較大等特殊情況時采用碳纖維粘貼加強,是目前較為理想的裂縫彌補措施。

三、結論與展望

裂縫是混凝土結構中普遍存在的現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此嚴格按規程、規范要求施工,嚴把質量關,防患于未來,盡可能的降低混凝土裂縫的出現,并對混凝土裂縫進行認真研究,采用合理的方法進行處理,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展,保證建筑物和構件的安全,使混凝土穩定的工。

第四篇:淺談建筑混凝土結構裂縫的成因及其控制措施--畢業論文

網絡教育學院

本 科 生 畢 業 論 文(設 計)

題 目:淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

學習中心: 山東德州德城區奧鵬學習中心[20] 層 次: 專科起點本科

專 業: 土木工程 年 級: 2012年 春

學 號: ********** 學 生: *** 指導教師: 張 良 完成日期: 2014 年 02 月 08 日

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

內容摘要

裂縫是鋼筋混凝土結構中常見的一種作用效應,混凝土結構裂縫是建筑界最常見的、較難避免的現象,裂縫重則危及結構安全,輕則影響房屋的正常使用及混凝土的壽命。本文從不同角度對裂縫進行了分類,并分析了混凝土裂縫的成因及預防措施和處理技術。對在施工期如何進行混凝土裂縫控制的研究和實踐有一定的指導意義。

關鍵詞:

混凝土結構;裂縫;分類;預防措施;處理技術

I

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

目 錄

內容摘要........................................................................................錯誤!未定義書簽。引

言..........................................................................................錯誤!未定義書簽。1 緒言..........................................................................................錯誤!未定義書簽。2 混凝土裂縫的分類及成因......................................................錯誤!未定義書簽。

2.1 混凝土結構裂縫的分類...............................................錯誤!未定義書簽。

2.1.1 按裂縫的成因分類............................................錯誤!未定義書簽。2.1.2 按裂縫產生的時間分類....................................錯誤!未定義書簽。2.1.3 按裂縫的形狀分類............................................錯誤!未定義書簽。2.1.4 按裂縫的發展狀態分類....................................錯誤!未定義書簽。2.2 混凝土裂縫的產生原因...............................................錯誤!未定義書簽。

2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析................................錯誤!未定義書簽。2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析................................錯誤!未定義書簽。2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析................................錯誤!未定義書簽。混凝土裂縫的預防措施及處理技術......................................錯誤!未定義書簽。

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施.......................................錯誤!未定義書簽。

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施....................錯誤!未定義書簽。3.1.2 溫度裂縫的預防措施..........................................................................9 3.1.3 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施......................................................9 3.2 混凝土結構裂縫的處理技術.......................................................................10

3.2.1 表面封閉法........................................................................................10 3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法............................................................................10 3.2.3 結構加固法及混凝土置換法..............................................................11 工程實例分析..........................................................................................................21 5 結論與展望..............................................................................................................23 參考文獻........................................................................................................................24

II

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

引 言

隨著我國房改、住房商品化的進展,建筑物的樓板裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來越多,建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質量標準,人們對建筑物現澆鋼筋砼樓板裂縫的控制要求更為嚴格。混凝土結構裂縫產生的原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面的因素造成。建筑產品作為一種特殊商品越來越受到消費者和社會的關注;市場經濟條件下,良好的質量意識回報社會和消費者的同時將使投資商得到豐厚的回報。所以解決這一難題有很重要的現實意義。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 緒言

隨著城市住宅建設步伐的加快,不少住宅小區相繼建成,許多住戶陸續搬進新居,他們對住房的質量要求越來越高。近年來,我們工作中發現,現澆鋼筋混凝土樓板出現裂縫的情況較多,這已成為影響工程質量的一大通病,同時該問題質量投訴案件有逐年增加趨勢。混凝土結構出現裂縫將對結構產生嚴重的危害:

1、影響結構承載力和使用安全性:對于受彎構件的樓板,盡管受彎區允許在一定的裂縫寬度存在,但是裂縫對結構承載力的影響是不可忽略的,尤其是一些使用者在裝修和使用時又給樓面增加了很多設計者沒有考慮的荷載時。

2、影響結構的防水性:具有防水要求部位混凝土產生裂縫,除了影響結構安全性外,對使用者所帶來的最直接的新問題是滲漏水的危害,尤其是在沒有做防水的部位表現突出。

3、影響結構的耐久性和使用壽命:化學侵蝕、凍融循環、碳化、鋼筋銹蝕、堿集料反應等都會對混凝土結構產生破壞功能。這些破壞功能發生的快慢,除了受混凝土自身材料性質的影響外,裂縫就是一個重要的影響因素。空氣中的二氧化碳、二氧化硫氣體及雨水等都會順著裂縫進入混凝土內部,促成鋼筋銹蝕的加快;堿集料反應及碳化速度的加快進行;從而引起耐久性的下降和縮短建筑物的使用壽命。混凝土結構裂縫產生的原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面的因素造成。裂縫產生的形式和種類很多,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手,正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 混凝土裂縫的分類及成因

混凝土結構的裂縫是一個相當普遍的現象,大量工程實踐以及近代科學關于混凝土強度的細觀研究都表明結構物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學地對待裂縫問題是在對裂縫進行分類、研究的基礎上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內。本章將就混凝土結構中常見裂縫進行分類,并對結構中占主要部分的裂縫進行成因分析。

2.1 混凝土結構裂縫的分類

2.1.1 按裂縫的成因分類

根據混凝土裂縫產生的原因,可分為結構性裂縫和非結構性裂縫兩大類。

一、結構性裂縫

結構性裂縫是由荷載引起的,其裂縫與荷載相對應,是承載力不足的結果,其裂縫形式多種多樣,主要形式有:

(一)設計原因引起的裂縫

1、鋼筋錨固長度不滿足要求產生的裂縫。

2、設計時的計算簡圖與實際受力情況不符產生的裂縫。

3、計算理論選擇錯誤,結構構造不當引起的裂縫。

4、構件的剛度不滿足要求,導致結構開裂。

5、平板結構中結構構造不當導致板面開裂。

6、計算模型選擇時,考慮主要應力,忽略次要應力,而忽略部分的應力導致。結構中產生的裂縫。

7、設計時未考慮施工方法,由此在結構中產生的裂縫。

8、預制構件連接部分的裂縫。

(二)施工原因引起的裂縫

1、施工時,鋼筋位置擺放不正確,在結構中引起的裂縫。

2、模板支護不當,在構件中產生的裂縫。

3、施工使用的原材料不符合設計要求或不合格而引起的裂縫。

4、施工時,構件未達到規定的強度要求便使其承受堆載等荷載而引起的裂縫。

5、施工質量達不到要求而引起的裂縫。

(三)使用原因引起的裂縫

1、改變建筑物的使用條件引起的裂縫。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

2、火災等事故引起的裂縫。

3、由地震等偶然荷載引起的結構開裂。

二、非結構性裂縫

由各種變形變化引起的裂縫。從國內外的研究資料以及大量的工程實踐來看,非結構性裂縫在混凝土結構裂縫中占了絕大多數,約為80%,其形成原因比較復雜,以收縮裂縫為主導,工程中比較常見的非結構性裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫和沉降裂縫。

1、收縮裂縫

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它是混凝土非結構性裂縫中的主要部分。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間的不同,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮裂縫和碳化收縮裂縫等。

2、溫度裂縫

混凝土受溫度變化產生熱脹冷縮,如果混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大,在混凝土結構內部產生溫度應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土就會產生裂縫,這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫常出現在我國北方地區的建筑物中。

3、沉降裂縫

地基基礎承載上部結構的荷載作用,當地基基礎承載力不均勻或地基承載力均勻但建筑物建成后各不同部位荷載差異較大,導致地基產生不均勻沉降,這種不均勻沉降在結構內部產生拉應力及剪應力,當這種拉應力及剪應力超過結構自身的抗拉及抗剪強度時,結構就會在最薄弱的部位產生裂縫,稱為沉降裂縫。這種裂縫多為貫穿的,其位置與沉降方向一致。2.1.2 按裂縫產生的時間分類

根據混凝土裂縫產生的時間劃分,可將裂縫分為施工期間出現的裂縫和使用期間出現的裂縫。

一、施工期間出現的裂縫

1、塑性收縮裂縫

大多發生在混凝土初凝后、終凝前。此裂縫多產生于新澆筑的混凝土結構表面,形狀規則且長短不一,互不連貫,裂縫較淺。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 的情況下易于出現。

2、沉降收縮裂縫

沉降收縮裂縫多在混凝土澆筑后產生,硬化后停止。多沿結構上表面鋼筋通長方向或箍筋上出現,或在預埋件的附近周圍出現。裂縫呈菱形,寬度1~4mm,深度不大,一般延伸至鋼筋上表面為止。

3、干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注后一段時間出現,嚴重時該裂縫會由表及里,由小到大逐步向結構內部發展,形成貫穿裂縫,一般在薄壁混凝土結構中常出現。

4、溫度裂縫

多發生在混凝土澆注后的硬化過程中,裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較細。

5、其他一些施工原因產生的裂縫,如混凝土攪拌、運輸、澆注、振搗等工序的疏漏缺陷導致的裂縫,以及模板構造不當、拆模時間過早或方法不當,現場建材的堆放和鋼筋綁扎不當,水電預埋管細部處理不當等都可能產生混凝土裂縫。

二、使用期間出現的裂縫

1、鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫

鋼筋表面出現銹斑、銹片后進一步發展成整個鋼筋表面銹蝕,并產生膨脹,與保護層脫離,發生層裂,最后表現為鋼筋鐵銹進一步膨脹,混凝土本身發生破壞,出現順筋裂縫,混凝土脫離。

2、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起的裂縫

鹽堿類介質及酸性侵蝕氣、液體等引起了混凝土的PH值發生變化,導致了鋼筋銹蝕,最終導致混凝土產生裂縫。

3、凍融循環造成的裂縫

受凍混凝土內部水分結成冰,產生膨脹,膨脹應力較大時,使結構出現裂縫。混凝土表面和內部所含水分的凍結和融化的交替出現,形成了凍融循環。凍融的反復作用,使得混凝土結構出現裂縫,造成建筑構造的嚴重破壞。

4、堿骨料反應引起的裂縫

混凝土骨料石子中的活性二氧化硅(SiO2)如白云質石灰巖石子等,與水泥中過量的堿發生的化學反應。這種反應一般在水泥混凝土硬化后進行,反應生成堿性硅酸鹽或碳酸鹽,體積膨脹,使混凝土產生裂紋并破壞。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

2.1.3 按裂縫的形狀分類

混凝土結構中的裂縫按形狀可分為:

(1)縱向裂縫,多數平行于混凝土構件底面,順筋分布,主要是由鋼筋銹蝕作用引的。

(2)橫向裂縫,垂直于構件底面,主要是由荷載作用、溫差作用引起的。(3)剪切裂縫,主要是由于豎向荷載或震動位移引起的。

(4)斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫,常見于混凝土墻體和混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起。

(5)X形裂縫,常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上,由于瞬間的機械撞擊作用或者震動荷載作用引起。

(6)各種不規則裂縫,如反復凍融或火災等引起的裂縫。有直縫及不規則形狀裂縫,此種裂縫中間寬并且貫通,兩頭深度較淺,多發生于混凝土樓板。

此外,還有因混凝土攪拌或運輸時間過長引起的網狀裂縫,現澆樓板四角出現的放射狀裂縫或板面出現的十字形裂縫等等。2.1.4 按裂縫的發展狀態分類

根據裂縫所處的運動狀態及其發展趨勢,可分為:

1、穩定裂縫。這種裂縫不影響持久應用,包括兩類:一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合,析出Ca(OH)2晶體且部分Ca(OH)2又與溶解在水中的CO2發生碳化反應形成CaCO3結晶,兩者形成的凝膠物質將膠合裂縫封閉,從而滲漏停止,裂縫達到自愈。另一類是處于穩定運動中的裂縫,如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。

2、不穩定裂縫。這種裂縫將產生不穩定性的擴展,影響結構物的持久使用,應視其擴展部位,采取相應的措施。

就這兩種裂縫而言,不穩定裂縫對工程結構安全的危害更大。

2.2 混凝土裂縫的產生原因

如前所述,混凝土裂縫的形式是多種多樣的,產生的原因也非常復雜,而非結構性裂縫約占混凝土結構裂縫的80%左右,是混凝土結構中的主要裂縫和常見裂縫,因此,本節將對幾種主要的非結構性裂縫的產生原因進行淺要分析。

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2.2.1 收縮裂縫的產生原因分析

收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。混凝土是以水泥為主要膠結材料,以天然砂、石為骨料加水拌合,經過澆筑成型、凝結硬化形成的人工石材。在施工中,為保證其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的這些水分以游離態形式存在,并在硬化過程中逐步蒸發,從而在混凝土內部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土體積收縮。此外,混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為0.04%~0.06%。可見,收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、表面失水越大,則其收縮值越大,也越易產生收縮裂縫。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮(化學減縮)裂縫和碳化收縮裂縫。

(1)塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫多產生于新澆混凝土表面,大多產生于混凝土初凝后、終凝前。混凝土表面水分蒸發速度超過其內部初、終凝硬化的速度,致使混凝土表面收縮,但是這種收縮受到結構構件和下層配筋約束而產生的淺層開裂,有時還有收縮與壓縮的疊加。裂縫多呈外寬內窄,常見為不規則的多邊形或與鋼筋方向相互平行,長度從幾厘米到幾米不等,一般自表面開始,但也可發展成貫穿裂縫。在環境氣溫高、風速大,氣候干燥的情況下易于出現。高性能混凝土特別容易產生這種裂縫。

主要成因分析:①混凝土澆注后未及時覆蓋,表面水分蒸發過快,產生急劇的體積收縮,而此時混凝土強度極低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂;②水泥用量過多,或使用過量粉砂,或混凝土水灰比過大;③使用有滲透性的柔性模板、模板、墊層過于干燥,吸水大;④振搗不足。

(2)干燥收縮裂縫

這類裂縫一般在混凝土澆注一段時間后出現,裂縫多為表面性的,寬度較細,多在0.05~0.2mm。走向縱橫交錯,沒有規律性。但薄壁混凝土結構中,多沿結構的短方向分布;此外在結構變截面處以及大體積混凝土的平面部位較多見。嚴重時裂縫會由表及里,由小到大逐步向深部發展,形成貫穿裂縫。

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主要成因分析:①混凝土澆注后養護不當,表面水分散失快,體積收縮大,而內部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受內部混凝土約束出現拉應力,引起混凝土表面開裂;②混凝土連續長度較長,整體收縮大;③混凝土級配中砂石含泥量大,收縮大,抗拉強度低;④混凝土過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層,收縮增大。

(3)自身收縮裂縫

在常溫下混凝土構件與環境不發生任何水分交換時所產生的收縮裂縫,自收縮裂縫在高水灰比(W/C>0.45)的混凝土中較少,但當水灰比小于0.3時則很常見,其收縮量甚至達到總收縮量的50%。

主要成因分析:這與高粘結材料在水泥灰漿基體中產生較多細小的收縮孔有關,是由于持續的水化消耗了毛細孔的水造成自身收縮坍塌所致。

(4)碳化收縮裂縫

這類裂縫在結構表面出現,呈花紋狀,無規律性,裂縫一般較淺,深度為1~6mm,裂縫寬度為0.05~0.2mm,多發生在混凝土澆注完成后數月或更長時間。

主要成因分析:混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積收縮,受到結構內部未碳化混凝土的約束而導致表面發生龜裂。2.2.2 溫度裂縫的產生原因分析

溫度裂縫是由于混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大而形成的。表面溫度裂縫走向無一定規律性,大面積結構溫度裂縫常縱橫交錯。表面溫度裂縫常發生在施工期間,寬度受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細。

主要成因分析:表面溫度裂縫多由溫差較大引起。特別是大體積混凝土基礎澆注后,在硬化期間,水泥放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,使混凝土表面和內部溫差較大,當溫度產生非均勻的降溫差時,將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產生較大的降溫收縮,此時表面受到內部混凝土的約束,將產生較大的拉應力,而混凝土早期抗拉強度很低,因而出現裂縫。2.2.3 沉陷裂縫的產生原因分析

沉陷裂縫多屬進深或貫穿性裂縫,走向與基礎沉陷情況有關,可能出現在結構的上部或下部,一般與地面垂直。較大的貫穿性沉陷裂縫往往上下或左右有一定的差距,裂縫寬度受溫度變化影響小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成

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比例。

主要成因分析:①結構、構件下面的地基軟硬不均,或者存在松軟土,未經夯實和必要的加固處理,混凝土澆注后,地基局部產生不均勻沉降而引起裂縫;②結構各部荷載懸殊,未作必要的加強處理,混凝土澆注后因地基受力不均,產生不均勻下沉,造成結構應力集中而導致裂縫;③模板剛度不足,模板支撐不牢,支撐間距過大或支撐在松軟土上,以及過早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現;④冬季施工時模板支架支承在凍土層上,若上部結構未達到規定強度,地層化凍下沉,使結構下垂或產生裂縫。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 混凝土裂縫的預防措施及處理技術

由于裂縫的產生是由材料的特性導致的,在混凝土結構中普遍存在且危害較大,因此,要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,并在施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現和發展。

下面首先闡述混凝土結構中幾種常見裂縫的預防措施。

3.1 混凝土結構裂縫的預防措施

3.1.1 干縮及塑性收縮裂縫的預防措施

1、預防干縮裂縫產生的措施

(1)選用干縮較小的水泥品種:普通水泥的干縮要低于礦渣水泥。

(2)合理調整混凝土的配合比:采用低水灰比,低單方水泥用量和低用水量,同時還宜降低砂率,盡量采用中粗砂。

(3)適當提高混凝土的抗拉強度。在水泥用量一定的條件下,縮小水灰比可使混凝土抗拉強度增高大于混凝土干縮應力的增加,有減少裂縫的趨勢。使用早強劑可提高混凝土的早期強度,但干縮也隨之加大,因此,應以提高抗裂安全度為目的,綜合考慮后采取措施。

(4)施工時應掌握正確的振搗方法,確保混凝土的密實,同時又要避免過振搗。加強濕水養護,確保養護質量,盡量延遲干縮的發生。

(5)采用合理的設計構造措施:合理設置伸縮縫,減輕約束作用,縮小約束范圍。同時對薄壁構件的配筋采用小直徑,增加布筋密度的方式,可以減少裂縫發展的趨勢。干縮變形是混凝土結構產生裂縫的重要原因。由于混凝土的本身特性,要想完全避免干縮變形及干縮裂縫是不現實的,而且普通鋼筋混凝土的裂縫不一定都是質量問題,只要裂縫的寬度符合規范規定,都屬正常情況。但我們仍然應該采取措施減少混凝土的干縮變形,限制裂縫的寬度。同時對于環境溫度變化大的構件如屋面板和大體積混凝土更應重視干縮變形,以免溫度收縮應力和干縮應力疊加過大,增大裂縫出現和發展的趨勢。

2、預防塑性收縮裂縫產生的措施

預防塑性收縮裂縫主要措施:一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比,摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性,減少水

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泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等,保持混凝土終凝前表面濕潤,或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養護。3.1.2 溫度裂縫的預防措施

主要預防措施:一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在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。四是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統的三冷技術的基礎上采用二次風冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。七是高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度。八是大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關,混凝土結構尺寸越大,溫度應力越大,因此要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。九是在大體積混凝土內部設置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內外溫差。十是加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻、保護措施。十一是預留溫度收縮縫。十二是減小約束,澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。十三是加強混凝土養護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養護,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節,混凝土表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。十四是混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

3.1.3 沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施

1、沉陷裂縫的預防方法及其主要措施

一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

2、化學反應引起裂縫的預防方法及其主要措施

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現。通常的預防措施有:一是保證鋼筋保護層的厚度。二是混凝土級配要良好。三是混凝土澆注要振搗密實。四是鋼筋表層涂刷防腐涂料。

3、鋼筋銹蝕引起的裂縫的預防方法及其主要措施

一、提高混凝土的密實度,降低混凝土的孔隙率

外界的有害物質通過混凝土內部的空隙,滲入到混凝土內,最后到達鋼筋表面,破壞鋼筋表面,破壞鋼筋鈍化膜,引起鋼筋銹蝕。因此,為阻止外界有害物質傾入混凝土內而使鋼筋銹蝕,就要提高混凝土的密實度。提高混凝土密實度有如下措施:

1、保證混凝土的施工質量:首先選用級配良好的集料,控制材料的含泥量。其次混凝土要采用機械攪拌及機械振搗,保證混凝土攪拌均勻振搗密實。還要防止混凝土在運輸和澆筑過程中產生離析現象。最后要做好混凝土的養護,保證混凝土達到設計強度要求。

2、摻入高效減水劑:在保證混凝土拌合物所需流動性的同時,盡可能降低用水量,減低水灰比,使混凝土的總孔隙率,特別是毛細管孔隙大幅降低。

3、摻入高效活性礦物摻料:普通混凝土的水泥石中水化物穩定性的不足,是影響混凝土耐久性的一個因素。在普通混凝土中摻入活性礦物,在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質的組成,消除游離石灰,是使水泥石結構更為致密,并阻斷可能形成的滲透路徑。

二、控制混凝土裂縫,盡量避免有害物質的出現

三、防止氯離子的侵蝕

氯離子的侵入是鋼筋銹蝕的主要因素。氯離子進入混凝土有兩種途徑。其一時混入,其二是滲入。為防止氯離子的侵入,采取的主要措施有:

1、控制原材料中氯離子的含量。

2、提高混凝土的保護層厚度。

3、混凝土表面涂層。

4、鋼筋表面涂刷防腐涂料。

5、摻加鋼筋阻銹劑。

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3.2 混凝土結構裂縫的處理技術

裂縫不但會影響結構的整體性和剛度,還會降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力,因此在實際工程中,應根據裂縫的性質和實際情況區別對待,及時處理,以保證建筑物的安全。

混凝土結構裂縫的修補措施主要有以下幾種方法:表面封閉法,灌漿、嵌縫封堵法,結構加固法,混凝土置換法等等。3.2.1 表面封閉法

采用表面封閉法修補混凝土結構、構建裂縫時,應先剔除混凝土表面抹灰層,應用機械方法打磨平整。若表面殘留有輕度油污,可用丙酮擦拭干凈;對嚴重的油垢,已用高效除垢劑或含有清潔劑的壓力水清洗;對頑固性的油漆或其他粘結性強的污物,應采用噴砂方法清除。

注:不得使用可能對混凝土內部質量造成不良影響的溶劑。表面封閉法一般有兩種方法。

方法一:局部表面封閉法:采用以柔性環氧樹脂為基料(1)修補目的:防止滲水及鋼筋銹蝕,提高結構耐久性。

(2)修補范圍:混凝土表面的未貫穿裂縫及注漿法不能注入的微細裂縫。

(3)修補材料:微細裂縫封閉膏,與混凝土同色,為雙組分灰色膏狀膠,特別針對混凝土微細裂縫的封閉及表面缺損的修補而研制。具有極強粘結力和韌性,剛柔結合,有效防止水汽、化學物質和二氧化碳的侵入,并防止開裂混凝土結構的進一步損壞,提高建筑物的耐久性。

(4)修補步驟:可沿縫涂刮,寬度20mm;也可開槽嵌入。

方法二:整體表面封閉法,采用以進口聚合物乳液為基料網狀裂縫柔性封閉劑。(1)修補目的:封閉混凝土表面的網狀裂縫,阻止水分進入混凝土內部,防止微細裂縫的進一步擴展;用于鋼筋混凝土表面的防滲、防碳化、防腐蝕、保護混凝土,提高混凝土結構的使用壽命。

(2)修補范圍:混凝土表面的不規則網狀裂縫。

(3)修補材料:網狀裂縫柔性封閉劑,特別針對混凝土硬化初期因干燥失水等原因所產生的表面不規則網狀裂縫的修復而研制,是一種既具有高分子材料的柔性,又具有無機材料的耐久性等優點的新型保護材料。

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(4)修補步驟:基層處理:混凝土表面平整、堅固、無疏松、無浮灰;預先灑水濕潤基層。底涂處理:若基層表面密實性不夠,可用混合好的封閉劑加水50%稀釋,進行底涂。封閉劑的涂刷:雙組分混合,均勻涂刷,不得有漏涂部位。涂刷厚度1mm左右為宜。3.2.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法處理混凝土裂縫的工藝流程及主要施工方法

(1)壓力注漿法主要用于貫穿性裂縫和細而深裂縫的修補,尤其是受力裂縫的修補;應根據裂縫的探測情況選擇使用的注漿材料:

a.寬度在0.5mm以下裂縫,宜采用丙烯酸甲酯類或低粘度改性環氧類注漿材料; b.寬度在0.5-5mm的裂縫,宜采用無收縮或低收縮的改性環氧類注漿材料,其體積收縮率應小于5%;

c.寬度大于5mm的裂縫,宜采用注漿料或流動性好的無收縮水泥類膠凝注漿材料(2)當采用化學注漿材料以壓力注漿法修補裂縫時,應符合下列要求:

a.粘貼注漿嘴和封縫前,應沿縫對混凝土表面進行處理,清除松散灰砂、油垢,是注漿嘴和封縫膠帶粘貼在堅實平整的混凝土基面上。

b.注漿器材和工具的選擇應按裂縫的情況決定,一般:

1、對深度的結構性裂縫,宜騎縫或斜向自下而上鉆孔至裂縫深處(約為構件厚度的1/2),且需與破裂面交叉,然后在孔內埋設注漿管;

2、對寬度小于0.5mm的裂縫,宜用注漿帽,注漿壓力應大于0.4Mpa;

3、對寬度大于0.5mm的裂縫,宜用注漿嘴,注漿壓力應大于0.2Mpa;

4、注漿嘴應具有開啟、關閉和密封功能并便于粘接,以滿足封縫后的試壓、試注、試排氣和保壓等的工藝要求。

c.注漿嘴應埋設在裂縫端部、交叉處和較寬處,間隔300-100mm。對貫穿性深裂縫應每隔1-2m加設一個注漿管。

d.封縫時,應使用專用的封縫膠,膠與混凝土的粘接強度應大于4Mpa;膠層應均勻無氣泡、砂眼,厚度大于2mm,與注漿嘴連接密封。注漿壓力較大時,可加貼E玻璃纖維布增強密封帶膠縫的粘結強度;纖維布寬度為80-100mm。

e.封縫膠固化后,應使用潔凈無油的壓縮空氣試壓,確認注漿通道是否通暢、密封、無泄漏。

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f.灌漿材料的調配和使用必須嚴格按說明書的規定進行。

g.灌漿順序應按又寬到細、有一端到另一端按設計布置的注漿嘴順序,從第一注漿嘴開始灌注,待下一注漿嘴出漿后關閉本注漿嘴;再在下一注漿嘴繼續壓力灌注,這樣依次進行。對垂直裂縫還應按由低到高的順序進行。縫隙全部注滿后應繼續穩定壓力一定時間,吸漿率小于50ml/h后停止注漿,關閉注漿嘴。

(3)灌漿材料固化后,應敲開表面封閉膠層觀察,必要時可鉆芯取樣檢驗裂縫維修效果,若修補效果不能滿足設計要求,應采取相應的補救或加固措施。3.2.3 結構加固法及混凝土置換法

一、鋼筋混凝土構件的加固方法有以下幾種:

(1)加大截面加固法。即采取增大混凝土構件的截面面積,以提高其承載能力和滿足正常使用的一種加固方法,廣泛用于鋼筋混凝土板、梁、柱構件的加固。圖2 為鋼筋混凝土梁的加大截面加固示意圖。

采用加大截面加固鋼筋混凝土構件時,必須按照《混凝土結構設計規范》的基本規定并考慮新混凝土與原結構構件協同工作,對加固構件承載力進行計算并滿足構造要求。

當用混凝土圍套進行加固時,應設置封閉箍筋;當用單側或雙側加固時,應設置U形箍筋,見圖3。

加固施工時,在受力鋼筋施焊前應采取卸荷或支頂措施,將原構件表面鑿毛或打成深度不小于6mm,間距不大于200mm的溝槽,并將原有混凝土表面沖洗干凈,澆注混凝土前刷水泥漿等界面劑,以利新舊混凝土的粘結。

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(2)外包鋼加固法。即在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法。適用于不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度提高承載力的混凝土構件的加固,圖4為鋼筋混凝土框架的外包鋼加固示意圖。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

鋼筋混凝土梁柱外包型鋼加固,當以乳膠水泥粘貼或以環氧樹脂化學灌漿等方法粘結時,稱為濕式外包鋼加固,其承載力應按照《混凝土結構設計規范》的規定進行計算;鋼筋混凝土柱采用外包型鋼加固,當型鋼與原柱間無任何連結,或雖填塞有水泥砂漿仍不能確保結合面剪力有效傳遞時,稱為干式外包鋼加固,其外包鋼構架各桿件的承載力應按《鋼結構設計規范》的規定進行計算,干式外包鋼加固柱的總承載力為鋼構架承載力與原混凝土柱承載力之和。采用外包鋼加固時,應同時滿足構造規定。

(3)預應力加固法。即采用外加預應力的鋼拉桿(分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿三種)或撐桿,對混凝土結構進行加固的方法。

采用預應力拉桿加固時,其預加應力的施工方法宜根據工程條件和需加預應力的大小選定。預應力較大時宜用機張法或電熱法;預應力較小(在15KN 以下),則宜用橫向張拉法。圖5 為預應力下撐式拉桿對梁加固示意圖。其構造是通過設置在梁兩端的鋼板托套錨固預應力拉桿,用設在梁底跨中的拉緊螺栓(直徑不小于16mm)沿橫向張緊鋼拉桿建立預應力。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

圖6 所示為采用預應力撐桿對鋼筋混凝土柱的加固。預應力撐桿所用角鋼的截面不應小于5Omm×5Omm×5mm,綴板厚度不得小于6mm,其寬度不得小于8Omm,拉緊螺栓的直徑不小于16mm,施工時通過擰緊在彎折處的拉緊螺栓(即橫向張拉)建立預應力。

(4)改變結構傳力途徑加固法。主要有增設支點法:該法是以減小結構的計算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支撐結構的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種。剛性支點法是通過支撐構件的軸心受力將荷載直接傳給基礎或其他承重結構的一種加固方法(圖7)。彈性支點法是以支撐結構的受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法(圖8)。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

(5)粘鋼加固法。粘鋼加固是用粘結劑(建筑結構膠)將鋼板粘貼到構件需要加固的部位,以提高混凝土構件承載力的一種加固方法。粘鋼加固的設計計算可按照現行國家標準《混凝土結構設計規范》規定進行。圖9 表示受彎構件正截面受拉區加固,圖10 表示構件斜截面受剪承載力不足的加固,圖11 表示連續梁支座處負彎矩受拉區的加固。

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粘鋼加固法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構件,其混凝土強度等級不應低于C15。該加固法以環境溫度不超過60℃,相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的使用條件為限。加固用鋼板以3號鋼或16號錳鋼為宜,其厚度以2~6mm為宜。粘結鋼板所用的粘結劑為JGN膠。

粘鋼加固施工的流程為:被粘混凝土和鋼板表面處理——對加固構件卸荷,同時配制粘結劑——在混凝土表面和鋼板表面涂膠——粘貼——用支撐固定或用夾具加壓——固化——卸支撐、檢驗——粉刷水泥砂漿保護。

(6)碳纖維布加固法。碳纖維布加固是用粘貼樹脂將碳纖維布粘貼到混凝土構件的相關部位,以提高混凝土構件承載力的一種加固方法。結構加固用的粘貼樹脂通常選用環氧基類,該類樹脂的力學性能指標可滿足使用要求,耐久性好,長期受力性能優良,易于施工。

碳纖維布加固施工的流程為:混凝土構件表面處理(清洗、打磨、修補)——涂敷基底樹脂并用膩子找平構件表面——涂樹脂——鋪貼碳纖維布——涂表面樹脂層。圖12 表示粘貼碳纖維布對鋼筋混凝土板、次梁、主梁的抗彎、抗剪加固。

二、混凝土置換法

1、施工工藝流程

現場勘察-搭設安全支撐及工作平臺-卸荷-剔除局部混凝土-原鋼筋除銹-支模-截面處理-澆筑高一標號混凝土-養護-拆模-施工質量檢驗。

2、施工注意事項和技術措施

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

a.嚴格控制粗細骨料含泥量,當達不到規范要求是應用高壓水沖洗干凈。b.混凝土攪拌投料順序:每種材料均應準確稱量,先將細骨料、水泥和膨脹劑攪拌均勻,再加水,后摻粗骨料并攪拌均勻,攪拌時間比普通混凝土長60S左右,直到均勻。現場混凝土攪拌容器應不漏漿。c.混凝土入模前應保證未離析、分層,且模板內無積水。

d.灌料應從一側開始,至另一側溢出為止,不得從四周同時進行灌料。e.灌料開始后,必須連續進行,并盡可能縮短灌料時間,在一小時內完成為最佳。

f.灌料過程中用板條插搗,輔助加速倒流。必要時可用振動棒稍作振搗。g.當混凝土灌完30㎜后,應返回檢查,看混凝土是否有下沉等現象,如有應及時采取措施。

h.混凝土養護時間不得少于14天,特別是前3天的養護。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 工程實例分析

實例分析

裂縫出現在某住宅小區1-5號樓,該樓為六層磚混結構,采取鋼筋混凝土現澆樓面,樓板尺寸約為2.0~5.0m之間,按規定設置了構造柱和圈梁。在工程竣工7個月后,各樓都有不同程度樓面裂縫出現,隨著時間推移,各樓裂縫數量逐漸增多,11個月時裂縫發展最快,然后逐漸降低,大約在16個月時趨于穩定,之后幾乎沒有新的裂縫出現。

裂縫形式有三種類型:① 角部45度斜向裂縫,此種裂縫數量較多,裂縫長度為O.5~2.1m,裂縫上口寬度O.05~0.31mm,最大達0.45mm,下口寬度大部分在0.10ram 以下,大部分板裂縫上下貫通;②板中裂縫,大部分出現在板面上部,上口寬0.03~0.23mm,少量裂縫上下貫通;③少量不規則裂縫,裂縫長度較短,無固定方面,裂縫寬度很小,甚至肉眼不可見。

裂縫形式經統計,各樓裂縫出現條數10~50條之間,若以出現裂縫房間數的百分率計,則其平均值在17%左右。統計還表明本工程中斜向45~裂縫最多,南側房間裂縫多于北側,頂層房間(包括閣樓)多于中間層,每幢樓最外邊四角最易開裂,大開間房間比小開間房間容易開裂,廚房、衛生間等開間較小的板面幾乎沒有裂縫。

裂縫成因根據對裂縫出現產生的時間與形式、樓板的受力情況、工程施工情況以及沉降觀測資料等分析,排除了由于荷載以及工程沉降引起裂縫的原因,確定上述裂縫主要是由混凝土收縮所引起的混凝土收縮裂縫;當混凝土收縮受到四周墻體的約束,在樓面板角部產生超過混凝土極限拉應力時就出現了45~斜裂縫,而在板中由于板底鋼筋的存在使混凝土的收縮受到阻礙。使得板中部位底部裂縫比上部裂縫要少的多(板中部位上部未設負鋼筋)。除了混凝土自身的收縮以外,施工不當以及養護不到位也是造成裂縫的原因之一。

裂縫修補本工程樓屋面裂縫采用環氧樹脂灌漿處理工藝進行修補,注漿工序如下:

(1)沿裂縫鑿除上層細石混泥土直至,直到板結構層,鑿除寬度約15em :(2)將槽內清洗處理干凈;

(3)待槽內干燥后用環氧樹脂漿液對結構層板縫進行注漿;

(4)經24h待環氧樹脂凝固后,盡享注水試驗,若有滲漏則繼續注漿直至不滲漏為止;

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

(5)在槽內徐刷新老結合劑,用摻微膨化型劑的干硬性高標號混凝土一次性填實并壓光。

雖然現澆樓屋面裂縫是一種常見的建筑質量通病,但通過以上對樓屋面裂縫的形式、成因、防治手段的分析可知,只要嚴格按照有關的設計和施工規范精心設計和嚴格施工,應該能夠大大減少樓屋面裂縫產生的可能性,提高樓屋面的質量。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施 結論與展望

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,但通過以上對樓屋面裂縫的形式、成因、防治手段的分析可知,只要嚴格按照有關的設計和施工規范精心設計和嚴格施工,應該能夠大大減少樓屋面裂縫產生的可能性,提高樓屋面的質量。我們仍需對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,研究出更合理的方法應對各類混凝土施工裂縫,保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

淺談混凝土結構裂縫成因及控制措施

參考文獻

[1] 張萬山,王小四.空氣質量的研究.環境學報,2000,34(6):13-17.[2] 張完善.有色金屬材料.第二版.大連:金屬工業出版社,1998.89-90.[3] 張完善,劉六,等.第五屆科學管理國際會議論文集.北京:管理工程出版社,2001.18-19.[4] 張完善,劉六.校園環境與學風建設.城市日報,2002年3月5日,第2版.[5] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.

第五篇:建筑混凝土結構裂縫的成因及其控制措施

建筑混凝土結構裂縫的成因及其控制措施

建筑物鋼筋混凝土結構的普遍應用,伴隨著商品混凝土的推廣,建筑樓面出現裂縫的機率在增加,日益受到社會人士關注;專家認為控制裂縫是個系統工程。樓面結構出現裂縫原因復雜,有材料、溫度變化等原因,也有設計、施工、使用等方面問題,而樓面沿板內預埋管線出現的裂縫尚未引起工程人員足夠重視,尋找其成因,利于有目的進行裂縫控制。

混凝土工程中材料的特性決定了結構較易產生裂縫,從實踐中來看施工中混凝土出現裂縫的概率也是很大的,相當一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害,但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性,會對鋼筋產生腐蝕,是受力使用期應力集中的隱患,應當盡量在各方面給予重視,以避免裂縫的出現或把裂縫控制在許可的范圍之內。

一、裂縫的成因分析

裂縫的形成有外荷載、結構計算模型差異、材料的收縮(主要為的混凝土收縮、溫度變形)等原因造成。從技術角度來分析,有設計、施工、材料等方面問題,主要反映如下:

1、從設計方面看 ⑴樓板剛度不足:設計按多跨連續板進行配筋計算,側重于滿足結構安全,較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素,樓板高跨比僅為L/33.6-L/35,其剛度較小對裂縫控制很不利。⑵樓板構造配筋設計不周:設計在支座處按常規配設負筋,在中部板面不配鋼筋,當板面出現溫度變形和混凝土收縮,因無構造鋼筋約束,板面即出現裂縫。⑶樓板內布線欠合理:由于水電施工圖由各專業設計,實際施工中出現水電管交叉疊放,或由于設計考慮管內容線面積,部分預埋管徑≥D25;且設計管線位置在樓板跨中,即在單層雙向配筋處,樓板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成為樓板最易開裂的部位;當樓板收縮應力大于混凝土極限抗拉強度時,即出現沿管線表面呈直線狀的裂縫。⑷從房屋的空間結構來看,剪力墻剛度大,約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形,而梁剛度又較板剛度大,因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上,造成這塊板開裂。⑸膨脹劑的選用與摻量:設計未明確混凝土的限制膨脹率,只提出膨脹劑的品種和摻量范圍,施工時按設計提供摻量進行配比施工,使混凝土的實際限制膨脹率不能達到最佳限制膨脹率。

2、從施工方面看 ⑴水電預埋管施工時在板內位置欠合理:管位置過高或過低;位置過高時,極易在板面出現因混凝土硬化收縮產生的裂縫,也易在維修裂縫或室內裝修時損壞管線;兩根管線并行布置時,管線間距過小甚至并攏,更易因管線集中而產生裂縫。⑵空載養護期不足:從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放,平均空載養護期僅為一天半,人為因素過早地震動、荷載造成樓板幼齡混凝土內部受損開裂。且施工中用塔吊吊運的鋼管、鋼筋等周轉材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預埋管線部位。

3、從材料方面看 樓板商品混凝土強度為C40(8層以下)C35(8—18層)C30(18層以上),其收縮變形值為同標號普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土單方用水量過大(200Kg),其中部分水在振搗時被游離出來,部分水與水泥結合成凝膠,相當大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中,成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后,板面和板底長期裸露在大氣中,后期施工的細石混凝土面層養護期過后也長期處于干燥環境中。正是這種環境效應(受溫度、濕度、風力影響使水泥石毛細孔、凝膠孔內的自由水由表及里逐漸蒸發),和尺寸效應(樓板裸露面積大,厚度薄)的共同影響,使樓板較其它構件更易出現干縮裂縫。

混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因,而由于施工管線預埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合,使本工程樓板沿預埋管線處出現大量裂縫。

二、裂縫的控制措施

(一)總體而言

1、設計措施 1)增配構造筋提高抗裂性能,配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3~0.5%之間。2)避免結構突變產生應力集中,在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征,合理設置后澆縫,在正常施工條件下,后澆縫間距20~30m,保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件,也可臨時根據具體情況作設計變更。

2、施工措施 1)嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術標準,選用低水化熱水泥,粗細骨料的含泥量應盡量減少(1~1.5%以下)。2)細致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減少劑。3)澆筑時間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水。混凝土泵送時,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。4)根據工程特點,可以利用混凝土后期強度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。5)加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度。6)混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上,混凝土的現場試塊強度不低于C5。7)采用兩次振搗技術,改善混凝土強度,提高抗裂性。8)根據具體工程特點,采用UEA補償收縮混凝土技術。9)對于高強混凝土,應盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰,摻量15%~50%。

(二)具體措施

1、加強設計控制:梁板混凝土強度等級不宜大于C30;樓板應雙層雙向配筋,屋面、轉換層樓面配筋宜加強;樓板內管線應避免出現交叉(將交叉部位設置在梁或墻上);控制管線直徑,使其不超過板厚的20%且≤D25;重視房屋外圍護構件(外墻、屋面、門窗等)的保溫設計,若使房屋具有良好的保溫性能,不僅可大幅度降低房屋長期能耗,更是減少因溫差變形而引起裂縫的有效手段。

2、加強施工控制:采取有效固定措施(經計算高度的鋼筋撐腳,預埋管線時管扎在撐腳上或采用砂漿墊塊固定)使預埋管布置在板中部;延長空載養護時間,減少早期荷載裂縫;并行走向管線間距應大于0.25m,在管線集中或交叉處設加強筋,并在上下部鋪放鋼絲網,寬度應大于管區100mm;控制施工期間及竣工后的門窗洞口風速,減少環境溫差和風速對結構的影響。

3、通過商品混凝土生產級配中材料的替換和外加劑的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纖維,可有效減少早期收縮裂縫(本工程在14層、18層樓板及屋面使用,摻量為1.2Kg/m3);合理選用混凝土膨脹劑(宜選用一等品),其摻量應經試配確定,來滿足設計的限制膨脹率;加強養護,延長養護時間,也可在板面和板底拆模后涂刷養護劑,避免混凝土的早期干縮,確保膨脹劑產物的充分水化,使混凝土達到有效的補償收縮作用。

4、在施工前與設計溝通,精心編制施工組織設計,通過材料調換,使樓面面層與樓板混凝土一起澆搗(采取有效保護措施),同時提升上層鋼筋位置,這樣在不增加荷載前提下增大了樓板的剛度,將有效減少裂縫的出現。

參考文獻

[1]管大慶高溫下大體積混凝土溫度計算施工技術1996.2 [2]王鐵夢工程結構裂縫控制北京中國建筑工業出版社1997.8

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