第一篇:某高層建筑混凝土墻板裂縫事故調查分析及處理辦法
某高層建筑混凝土墻板裂縫事故調查分析及處理辦法
1.裂縫事故描述 1.1 工程概況
西北地區某高層綜合辦公樓,主樓為鋼筋混凝土框-筒結構,地下1層,地上18層,總高度76.8m,總建筑面積36482m2。該建筑基礎為灌注群樁,地下室外墻采用300mm厚C30自防水混凝土。標高13.6m以上混凝土標號均為C40,樓板厚度120mm,其標準層平面結構見圖1。
1.2 裂縫的出現
該工程于1998年6月開工,1998年9月中旬施工地下室外墻,1999年1月19日施工到結構6層梁板。該層梁板在施工的同時即發現板面出現少量不規則細微裂縫,到2月24日該層梁板底摸拆除時,發現板底出現裂縫(圖1中不規則實線所示)。從滲漏水線和現場鉆芯取樣分析,裂縫均為貫通性裂縫。之后又對全樓己施工完畢的混凝土工程進行了詳察,在地下室外墻外側上部發現數條長度不等的豎向裂縫(其中有兩條為貫通性裂縫),見圖2。在5、6兩層核心筒的電梯井洞口上部連梁上的同一部位亦發現兩條裂縫,見圖3。而在其他的柱、墻、梁、板上則未發現裂縫。
1.3 裂縫描述
經現場實測,第6層現澆板上的裂縫均為貫通性裂縫,最大裂縫長度約4.5m(直線距離),最大裂縫寬度0.27mm。地下室外墻豎向裂縫的最大長度約1.9m,最大裂縫寬度0.2mm,核心筒連梁上的裂縫最大長度0.3m,裂縫最大寬度約0.18mm。經過近一個月的現場連續監控,未發現以上裂縫的進一步發展和新的裂縫出現。
圖2 地下室外墻裂縫示意 圖3 核心筒裂縫示意
2.事故調查
2.1 現場取樣和原材料調查
根據業主要求,為確認混凝土強度,現場取24個部位作了回彈實驗,并用超聲波和鉆芯取樣進行強度校正,實驗結果滿足設計強度要求。而從施工單位提供的各項原材料質量證明書、復驗報告、混凝土強度實驗報告和現場原材料抽樣分析的結果來看,可以排除各種原材料不合格的因素。2.2 施工過程調查
2.2.1 工藝流程。該工程所用混凝土均為現場攪拌。從攪拌機直接泵送至工作面,混 凝土采用機械振搗。經現場測試,攪拌站的自動計量裝置滿足混凝土配比的誤差要求,混凝土的坍落度實際控制在18cm左右。從混凝土外觀檢查,無蜂窩麻面現象,振搗是密實的。
2.2.2 混凝土配合比。地下室施工所用混凝土配合比無任何外加劑,不考慮外加劑的影響。而6層梁板施工時,為滿足冬季施工的需要和泵送要求,混凝土中摻加了Q型高效防凍膏和wp_x型高效減水劑,所用水泥為525R普通硅酸鹽水泥,用量為480kg/m3。以上三種材料均有不同程度的早強作用。從混凝土最初出現裂縫的情況分析,以上三種材料的綜合應用,可能是導致混凝土出現早期裂縫的原因之一。
2.2.3 施工過程。地下室在1998年9月中旬施工結束后,由于現場缺土,一直未予以回填(裂縫處理過后,才購土回填),而外墻在1999年1月以前是沒有裂縫的。地下室外墻周長176m,長期暴露在外,受環境變化的影響較大,特別是溫度變化的影響。在澆灌6層梁板混凝土的過程中,即發現在核心筒四角的板面上出現裂縫,但由于裂縫細小而未引起施工單位的重視。2.3 氣象條件的調查
該層梁板施工時,正值該地區天氣最寒冷的一段時期,最低氣溫-10℃,最高氣溫l℃,相對濕度在30~40%之間,當日的最大風速為7m/s。施工中雖然采取了多種冬季施工措施,如加熱拌和用水、梁板下層采用彩膠布圍護、生火保溫等措施,但在作業面上僅采用雙層草簾覆蓋保溫而未灑水養護和采取防風措施。2.4 其他因素調查
該建筑物當時正處于施工期間,其整體下沉量不足3mm,而且均勻沉降;該層混凝土施工10d后(春節期間息工),其上部荷載才逐步加上:該層模板是在28d之后拆除的,并未發現梁板底部彎曲下沉現象,而且施工期間亦未受到其他震動。因此,基本可以排除其他因素(諸如支撐下沉、外力作用等)對該層梁板的影響。3.原因分析
在施工的各種條件未變的情況下,從裂縫僅在六層現澆板上出現,而未在其它層現澆板上出現的事實來分析,唯一不同的是施工作業時的氣候變化。如前所述,該層現澆板施工時是該地區冬季最寒冷、干燥的一個時期,最高氣溫僅1℃,當時的最大風速7m/s,濕度僅有30~40%,特別是每天于21時施工完畢后,混凝土正處于初凝期,強度尚未有大的發展,作業面又沒有防風措施,導致混凝土失去水分過快,引起表面混凝土干縮,產生裂縫。根據有關資料記載,當風速為7m/s時,水分的蒸發速度為無風時的2倍;當相對濕度為30%時,蒸發速度為相對濕度90%時的3倍以上。假如將施工時的風速和濕度影響疊加,則可推算出此時的混凝土干燥速度為通常條件下的6倍以上。另外,從裂縫絕大多數集中在構件較薄及與外界接觸面積最大的樓板上這一現象也可證實,開裂與其使用的材料關系不大,而受氣象條件的影響大些。與樓板厚度接近的墻肢之所以未裂,是因為墻肢兩面都有模板,不直接受大氣的影響。由此可以基本斷定,天氣因素是導致混凝土現澆板出現干縮裂縫的主要因素。地下室外墻由于本身體積較大,又長期暴露在溫濕度變化較大的環境中,特別到了1999年1月下旬,溫度較施工時降低近30℃,導致混凝土溫度收縮而產生裂縫。
第二,梁板所用混凝土均為C40混凝土,而根據設計院進行的技術交底要求,梁板混凝土只要達到C30強度即可,施工單位為了施工中更容易控制墻柱的質量,統一按照C40混凝土標準進行施工,而C40混凝土的水泥用量為480kg/m3,相對于C30混凝土,單位水泥用量增加約70kg,這樣,混凝土的收縮將增加0.4×10-4左右,無形中又增加了裂縫出現的可能。
第三,進入冬季施工以后,混凝土中又添加了Q型防凍膏和wp_x減水劑,施工用水相對減少,混凝土強度增長較快,加劇了混凝土水分的蒸發和裂縫的發展。同時,由于天氣寒冷,擔心養護用水結冰而僅采用覆蓋雙層草簾保溫的措施也對混凝土抗裂強度的發展不利。
第四,從本工程的結構平面圖中我們可以看出,梁板結構在9、12和C、K軸線處平面發生突變,截面削弱達50%以上,而且核心筒和墻肢集中處剛度非常大,對現澆板的約束較強,核心筒四角和墻肢兩端內部應力非常集中。從現澆板最初出現裂縫的位置來看,干縮裂縫首先在核心筒的四角,之后出現在板的中部,這是現澆板內部應力最集中、最復雜和最薄弱的部位。由于墻肢和核心筒剛度的強烈約束作用,當混凝土的收縮應力大于其抗拉強度時,裂縫便沿此位置出現、發展。本次發現核心筒連梁上出現的兩條裂縫,亦是相同因素引起的。4.處理辦法
經過以上的調查分析,本樓層的結構是安全的,梁板的承載力是滿足設計要求的。參照日本混凝土工程協會制定的《混凝土工程裂縫調查及補強加固規程》4.2.3條款之規定,小于0.3mm的裂縫無須修補。但考慮到本工程的重要性和業主對此問題的重視程度,同時也為了防止鋼筋銹蝕而影響耐久性,本著預防為主的原則,決定按照需要修補的規定進行修補。而對于地下室外墻,由于有抗滲要求,則必須予以修補。具體修補措施如下: 4.1 修補時間
考慮到樓板混凝土的干縮和溫度收縮可能尚未完成,樓板修補時間確定在1999年4月中旬。地下室則必須盡快修補。4.2 修補范圍
凡是肉眼可視、長度在800mm以上,或縫寬大于0.08mm的樓板裂縫均予以修補。地下室外墻裂縫悉數修補。4.3 修補辦法
樓板基底用鋼絲刷清理干凈后,用低黏度改性環氧樹脂沿縫涂抹,寬度約100mm,自然干燥后盡快粉刷封閉。地下室外墻內側采用上述辦法,外側沿縫涂防水油膏一道(寬約300mm),再做氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材一道(厚1.5mm,寬1.0m),經檢查合格后,必須盡快回填。5.修補效果
該工程于1999年4月中旬修補以后,由于施工單位采取了相應措施,未再發現有新的裂縫出現,而修補過的裂縫也未再發展。時隔一年,目前該工程即將投入使用,施工情況良好。由此可以斷定當時對主要原因的分析和處理辦法是正確的。6.幾點建議
6.1 在冬季混凝土施工中,一般都采取了防凍措施,而對于作業面的防風措施大多未予以高度重視。在冬季施工中,溫度的驟降往往伴隨著強烈寒流的出現,空氣異常干燥,混凝土容易產生干縮裂縫。特別是高層建筑的施工,作業面處于距地面幾十米甚至上百米的高空,風速更巨,對混凝土的影響更大,施工單位對此應予以警惕。
6.2 在高層建筑的施工中,混凝土墻、柱的設計強度較高,梁、板的設計強度相對較低,施工單位為了施工方便,大多把梁、板的混凝土等級提高到與墻、柱相同,無形中提高了混凝土的收縮應力,而樓板面又較薄,與空氣的接觸面較大,更容易產生收縮。因此,在條件許可的情況下,施工單位盡量不要隨意提高混凝土等級。6.3 一般民用建筑的梁板不做抗裂設計,施工單位在做混凝土配合比的試配過程中,也多對強度、和易性、是否泵送、早強等方面提出要求(除非大體積混凝土),對施工過程中的溫度收縮考慮較少,當外界數種不利因素同時發生時,配比方面的潛在影響就暴露出來了,所以,對重要建筑物,無論是否做抗裂設計,混凝土試配時應考慮這種因素。
第二篇:高層建筑混凝土墻板裂縫事故調查分析及處理辦法
高層建筑混凝土墻板裂縫事故調查分析及處理辦法
摘要:西北地區某高層綜合辦公樓,主樓為鋼筋混凝土框-筒結構,地下1層,地上18層,總高度76.8m,總建筑面積36482m2。該建筑基礎為灌注群樁,地下室外墻采用300mm厚C30自防水混凝土。標高13.6m以上混凝土標號均為C40,樓板厚度120mm......關鍵詞:高層裂縫事故處理1.裂縫事故描述1.1工程概況西北地區某高層綜合辦公樓,主樓為鋼筋混凝土框-筒結構,地下1層,地上18層,總高度76.8m,總建筑面積36482m2。該建筑基礎為灌注群樁,地下室外墻采用300mm厚C30自防水混凝土。標高13.6m以上混凝土標號均為C40,樓板厚度120mm。1.2裂縫的出現該工程于1998年6月開工,1998年9月中旬施工地下室外墻,1999年1月19日施工到結構6層梁板。該層梁板在施工的同時即發現板面出現少量不規則細微裂縫,到2月24日該層梁板底摸拆除時,發現板底出現裂縫。從滲漏水線和現場鉆芯取樣分析,裂縫均為貫通性裂縫。之后又對全樓己施工完畢的混凝土工程進行了詳察,在地下室外墻外側上部發現數條長度不等的豎向裂縫(其中有兩條為貫通性裂縫)。在5、6兩層核心筒的電梯井洞口上部連梁上 的同一部位亦發現兩條裂縫。而在其他的柱、墻、梁、板上則未發現裂縫。1.3裂縫描述經現場實測,第6層現澆板上的裂縫均為貫通性裂縫,最大裂縫長度約4.5m(直線距離),最大裂縫寬度0.27mm。地下室外墻豎向裂縫的最大長度約1.9m,最大裂縫寬度0.2mm,核心筒連梁上的裂縫最大長度0.3m,裂縫最大寬度約0.18mm。經過近一個月的現場連續監控,未發現以上裂縫的進一步發展和新的裂縫出現。2.事故調查2.1現場取樣和原材料調查根據業主要求,為確認混凝土強度,現場取24個部位作了回彈實驗,并用超聲波和鉆芯取樣進行強度校正,實驗結果滿足設計強度要求。而從施工單位提供的各項原材料質量證明書、復驗報告、混凝土強度實驗報告和現場原材料抽樣分析的結果來看,可以排除各種原材料不合格的因素。2.2施工過程調查2.2.1工藝流程。該工程所用混凝土均為現場攪拌。從攪拌機直接泵送至工作面,混凝土采用機械振搗。經現場測試,攪拌站的自動計量裝臵滿足混凝土配比的誤差要求,混凝土的坍落度實際控制在18cm左右。從混凝土外觀檢查,無蜂窩麻面現象,振搗是密實的。2.2.2混凝土配合比。地下室施工所用混凝土配合比無任何外加劑,不考慮外加劑的影響。而6層梁板施工時,為滿足冬季施工的需要和泵送要求,混凝土中摻加了Q型高效防凍膏和wp_x型高效減水劑,所用水泥為525R普通硅酸鹽水泥,用量為480kg/m3。以上三種材料均有不同程度的早強作用。從混凝
土最初出現裂縫的情況分析,以上三種材料的綜合應用,可能是導致混凝土出現早期裂縫的原因之一。2.2.3施工過程。地下室在1998年9月中旬施工結束后,由于現場缺土,一直未予以回填(裂縫處理過后,才購土回填),而外墻在1999年1月以前是沒有裂縫的。地下室外墻周長176m,長期暴露在外,受環境變化的影響較大,特別是溫度變化的影響。在澆灌6層梁板混凝土的過程中,即發現在核心筒四角的板面上出現裂縫,但由于裂縫細小而未引起施工單位的重視。2.3氣象條件的調查該層梁板施工時,正值該地區天氣最寒冷的一段時期,最低氣溫-10℃,最高氣溫l℃,相對濕度在30~40%之間,當日的最大風速為7m/s。施工中雖然采取了多種冬季施工措施,如加熱拌和用水、梁板下層采用彩膠布圍護、生火保溫等措施,但在作業面上僅采用雙層*簾覆蓋保溫而未灑水養護和采取防風措施。2.4其他因素調查該建筑物當時正處于施工期間,其整體下沉量不足3mm,而且均勻沉降;該層混凝土施工10d后(春節期間息工),其上部荷載才逐步加上:該層模板是在28d之后拆除的,并未發現梁板底部彎曲下沉現象,而且施工期間亦未受到其他震動。因此,基本可以排除其他因素(諸如支撐下沉、外力作用等)對該層梁板的影響。3.原因分析第一,在施工的各種條件未變的情況下,從裂縫僅在六層現澆板上出現,而未在其它層現澆板上出現的事實來分析,唯一不同的是施工作業時的氣候變化。如前所述,該層現澆板施工時是該地區冬季最寒冷、干燥的一個時期,最高氣溫僅1℃,當時的最大風速7m/s,濕度僅有30~40%,特別是每天于21時施工完畢后,混凝土正處于初凝期,強度尚未有大的發展,作業面又沒有防風措施,導致混凝土失去水分過快,引起表面混凝土干縮,產生裂縫。根據有關資料記載,當風速為7m/s時,水分的蒸發速度為無風時的2倍;當相對濕度為30%時,蒸發速度為相對濕度90%時的3倍以上。假如將施工時的風速和濕度影響疊加,則可推算出此時的混凝土干燥速度為通常條件下的6倍以上。另外,從裂縫絕大多數集中在構件較薄及與外界接觸面積最大的樓板上這一現象也可證實,開裂與其使用的材料關系不大,而受氣象條件的影響大些。與樓板厚度接近的墻肢之所以未裂,是因為墻肢兩面都有模板,不直接受大氣的影響。由此可以基本斷定,天氣因素是導致混凝土現澆板出現干縮裂縫的主要因素。地下室外墻由于本身體積較大,又長期暴露在溫濕度變化較大的環境中,特別到了1999年1月下旬,溫度較施工時降低近30℃,導致混凝土溫度收縮而產生裂縫。第二,梁板所用混凝土均為C40混凝土,而根據設計院進行的技術交底要求,梁板混凝土只要達到C30強度即可,施工單位為了施工中更容易控制墻柱的質量,統一按照C40混凝土標準進行施工,而C40混凝土的水泥用量為480kg/m3,相對于C30混凝土,單位水泥用量增加約70kg,這樣,混凝土的收縮將增
加0.4×10-4左右,無形中又增加了裂縫出現的可能。第三,進入冬季施工以后,混凝土中又添加了Q型防凍膏和wp_x減水劑,施工用水相對減少,混凝土強度增長較快,加劇了混凝土水分的蒸發和裂縫的發展。同時,由于天氣寒冷,擔心養護用水結冰而僅采用覆蓋雙層*簾保溫的措施也對混凝土抗裂強度的發展不利。第四,從本工程的結構平面圖中我們可以看出,梁板結構在9、12和C、K軸線處平面發生突變,截面削弱達50%以上,而且核心筒和墻肢集中處剛度非常大,對現澆板的約束較強,核心筒四角和墻肢兩端內部應力非常集中。從現澆板最初出現裂縫的位臵來看,干縮裂縫首先在核心筒的四角,之后出現在板的中部,這是現澆板內部應力最集中、最復雜和最薄弱的部位。由于墻肢和核心筒剛度的強烈約束作用,當混凝土的收縮應力大于其抗拉強度時,裂縫便沿此位臵出現、發展。本次發現核心筒連梁上出現的兩條裂縫,亦是相同因素引起的。4.處理辦法經過以上的調查分析,本樓層的結構是安全的,梁板的承載力是滿足設計要求的。參照日本混凝土工程協會制定的《混凝土工程裂縫調查及補強加固規程》4.2.3條款之規定,小于0.3mm的裂縫無須修補。但考慮到本工程的重要性和業主對此問題的重視程度,同時也為了防止鋼筋銹蝕而影響耐久性,本著預防為主的原則,決定按照需要修補的規定進行修補。而對于地下室外墻,由于有抗滲要求,則必須予以修補。具體修
補措施如下:4.1修補時間考慮到樓板混凝土的干縮和溫度收縮可能尚未完成,樓板修補時間確定在1999年4月中旬。地下室則必須盡快修補。4.2修補范圍凡是肉眼可視、長度在800mm以上,或縫寬大于0.08mm的樓板裂縫均予以修補。地下室外墻裂縫悉數修補。4.3修補辦法樓板基底用鋼絲刷清理干凈后,用低黏度改性環氧樹脂沿縫涂抹,寬度約100mm,自然干燥后盡快粉刷封閉。地下室外墻內側采用上述辦法,外側沿縫涂防水油膏一道(寬約300mm),再做氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材一道(厚1.5mm,寬1.0m),經檢查合格后,必須盡快回填。5.修補效果該工程于1999年4月中旬修補以后,由于施工單位采取了相應措施,未再發現有新的裂縫出現,而修補過的裂縫也未再發展。時隔一年,目前該工程即將投入使用,施工情況良好。由此可以斷定當時對主要原因的分析和處理辦法是正確的。6.幾點建議6.1在冬季混凝土施工中,一般都采取了防凍措施,而對于作業面的防風措施大多未予以高度重視。在冬季施工中,溫度的驟降往往伴隨著強烈寒流的出現,空氣異常干燥,混凝土容易產生干縮裂縫。特別是高層建筑的施工,作業面處于距地面幾十米甚至上百米的高空,風速更巨,對混凝土的影響更大,施工單位對此應予以警惕。6.2在高層建筑的施工中,混凝土墻、柱的設計強度較高,梁、板的設計強度相對較低,施工單位為了施工方便,大多把梁、板的混凝土等級提高到與墻、柱相同,無
形中提高了混凝土的收縮應力,而樓板面又較薄,與空氣的接觸面較大,更容易產生收縮。因此,在條件許可的情況下,施工單位盡量不要隨意提高混凝土等級。6.3一般民用建筑的梁板不做抗裂設計,施工單位在做混凝土配合比的試配過程中,也多對強度、和易性、是否泵送、早強等方面提出要求(除非大體積混凝土),對施工過程中的溫度收縮考慮較少,當外界數種不利因素同時發生時,配比方面的潛在影響就暴露出來了,所以,對重要建筑物,無論是否做抗裂設計,混凝土試配時應考慮這種因素。
第三篇:混凝土裂縫原因分析及處理措施
混凝土裂縫原因分析及控制措施
韓恒梅
祿建民
平頂山工業職業技術學院(河南平頂山 467001)
摘要:混凝土裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕,降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力,影響建筑物的外觀、使用壽命,嚴重的將威脅到人民的生命、財產。本文對混凝土施工中裂縫的原因及控制措施作一初步探討。
關鍵詞:混凝土裂縫;混凝土裂縫的原因分析;混凝土裂縫的控制措施
The Reason Analyse and Control Measure of Concrete Crack
Hanhengmei Lujianmin Pingdingshan Industrial College of Technology(Henan Pingdingshan 467001)Abstract: The existing and developing of concrete crack can uaually erode some material just like reinforcing steel bar,low the carrying capacity、wearing and antiinfiltration capacity of reinforced concrete,influence the appearance、using time of building,and even threaten the life and wealth of human.The article mostly discusses the reason and control measure of concrete crack.Keywords: Concrete crack;The reason analyse of concrete crack;The control measure of concrete crack 0 前言
混凝土在現代工程建設中占有重要地位,而混凝土的裂縫較為普遍。混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題,使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。
裂縫的原因分析 由于混凝土的組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同,混凝土中產生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結構不合理,原材料不合格,模板變形,基礎不均勻沉降等。
(1)混凝土在硬化的過程中,由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。
(2)混凝土在硬化期間水泥產生大量水化熱,內部溫度不斷上升,在混凝土表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝土的約束,又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力,當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。
(3)在厚度較大的構件中,由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制,在澆搗后數小時會發生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。
(4)當有約束時,混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮,因為受到約束力的限制,在內部產生了溫度應力,由于混凝土抗拉強度較低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。
(5)混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應,析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲,體積增大三倍,從而使混凝土漲裂產生裂縫。
(6)許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化,如養護不當、時干時濕,表面干縮變形受到內部混凝土體的約束,也往往產生裂縫。
(7)構件超載產生的裂縫,例如:構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩,出現垂直于構件縱軸的裂縫,構件在較大剪力作用下,產生斜裂縫,并向上、下延伸。(8)當結構的基礎出現不均勻沉陷,就有可能會產生裂縫,隨著沉陷的進一步發展,裂縫會進一步擴大。
(9)當鋼筋混凝土處于不利環境中,例如:侵蝕性水,由于混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹,生成氧化鐵,氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多,鐵銹體積膨脹,對周圍混凝土擠壓,使混凝土脹裂。
(10)由于原材料質地不均勻、水灰比不穩定以及運輸和澆筑過程中的離析現象,在同一塊體混凝土中其抗拉強度也是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現裂縫的薄弱部位。
而在施工過程中,我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。
在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運行時期的穩定溫度,往往在混凝土內部引起相當大的拉應力,有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力。因此,掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
溫度應力的分析
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,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降也容易形成裂縫。
根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段:
(1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。這個階段的兩個特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成殘余應力。
(2)中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止,這個時期中,溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應力與早期形成的殘余應力相疊加,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起,這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。
溫度的控制和防止裂縫的措施 為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度的措施如下:
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5)規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;
(6)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; 改善約束條件的措施是:
合理地分縫分塊;避免基礎過大起伏;合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,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。
在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應力,出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對于防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。
加筋對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下,鋼的各項性能是穩定的,而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹系數與混凝土線脹系數相差很小,在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時,鋼筋的應力將不超過100~200kg/cm2。因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現很困難,但加筋后結構內的裂縫一般就變得數目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時,對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結構的表面常常會發生細而淺的裂縫,其中大多數屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺,但它對結構的強度和耐久性仍有一定的影響。
為保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會更加簡捷、經濟。結論
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,因此嚴格按規程、規范要求施工,嚴把質量關,防患于未來,盡可能地降低混凝土裂縫的出現;對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,采用合理的方法進行處理,并在具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。
參考文獻:
[1]郭正興、李金根主編《建筑施工》,東南大學出版社 [2]《建筑施工手冊》第四版,中國建筑工業出版社 [3]《現行建筑施工規范大全》,中國建筑工業出版社 [4]趙國藩主編 《鋼筋混凝土結構》,中國電力出版社 作者簡介:
韓恒梅,女,河南省南陽人,1996年畢業于焦作工學院建筑工程系建筑工程專業,現在平頂山工業職業技術學院任教,講師。
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第四篇:混凝土板面裂縫原因分析及處理方案
混凝土板面開裂
原因及處理方案
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四川君羊建設集團有限公司
南山國際社區.云墅項目部
開裂原因分析: 鋼筋混凝土的裂縫是不可避免的,其微觀裂縫是由本身物理力學性質決定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的標準是根據使用條件決定的。結合我工地的實際情況,如從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求,最嚴格的允許裂縫寬度為0.1mm。沿鋼筋的順筋及預留預埋的水管電線管裂縫有害程度高低,必須處理。下面就結合工作實際,對鋼筋混凝土現澆板裂縫的原因及防治進行分析研究。
鋼筋混凝土現澆板裂縫原因的分析:
通常情況下,現澆板裂縫一般表現為:不規則、表面龜裂、縱向、橫向裂縫以及斜向裂縫。究其原因我們從施工角度進行具體分析.1、混凝土施工過分振搗,模板、墊層過于干燥的混凝土澆筑振搗后,粗骨料沉落擠出水分、空氣,表面呈現泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝上之間灑水不夠,過于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產生裂縫。
2、混凝土澆搗后過分抹干壓光會使混凝土的細骨料過多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導致混凝土板表面龜裂。
3、施工工藝不當引起:在施工過程中由于施工工藝不當,致使支座處負筋下陷,保護層過大,固定支座變成塑性鉸支座,使板上部沿梁支座處產生裂縫。樓板的彈性變形及支座處的負彎矩施工中在混凝土未達到規定強度,過早拆模,或者在混凝土未達到終凝時間就上荷載,造成混凝土樓板的彈性變形,致使砼早期強度低或無強度時,承受彎、壓、拉應力,導致樓板產生內傷或斷裂;大梁兩側的樓板不均勻沉降也會使支座產生負彎矩造成橫向裂縫。
4、混凝土的收縮(溫度裂縫):眾所周知,混凝土引起收縮的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一種新的水泥結晶體,這種結晶體化合物較原材料體積小,因而引起混凝土體積的收縮,即所謂的凝縮,后期主要是混凝土內自由水蒸發而引起的干縮。而且,如果混凝土處在一個溫度變化較大的環境下,將會使其收縮更為加劇。如施工發生的夏季炎熱氣溫下,石子表面溫度升高,使石子體積膨脹,拌制成混凝土后,石子受冷收縮,使混凝土表面出現發絲裂縫;混凝土澆搗后未及時澆水養護,混凝土在較高溫度下失水收縮,水化熱釋放量較大,而又未及時得到水分的補充,因而在硬化過程中,現澆板受到支座的約束,勢必產生溫度應力而出現裂縫,這些裂縫也首先產生在較薄弱的部位,即板角處。另外,室內外溫差變化較大,也要引起一定的裂縫。混凝土裂縫治理原則
(1、)必須充分了解設計意圖和技術要求,嚴格遵循設計和施工規范有關規定。
(2、)應認真分析裂縫產生的原因和性質,根據不同受力情況和使用要求,分別采取不同的治理方法。(3、)裂縫處理后應能保證結構原有的承載能力、整體性以及防水、抗滲性能。處理時要考慮溫度、收縮應力較長時間的影響,以免處理后再出現新的裂縫。
(4、)防止進一步人為損傷結構和構件,盡量避免大動大補,并盡可能保持原結構的外觀。
(5、)處理方法應從實際出發,在安全可靠的基礎上,要考慮技術上的可能性,力求施工簡單易行,以符合經濟合理的原則。裂縫的預防措施:
雖然鋼筋混凝土現澆板在使用過程中,存在出現裂縫這一重大缺陷,但它與預制板相比,還是優點要大于其缺點的,并且它的這一缺點在設計與施工過程中,可以通過一定的措施,使其影響控制在規范允許的范圍內。現澆板的優點主要表現在結構性能方面,采用現澆板后,將使樓、屋蓋的結構剛度及強度、建筑物的整體抗震性能得到顯著的提高。對于現澆板的裂縫問題,可以采取以下幾個方面的措施,以減少或避免這些裂縫的出現:
1、在混凝土澆搗前,應先將基層和模板澆水濕透,避免過多吸收水分,澆搗過程中應盡量做到既振搗充分又避免過度。
2、混凝土樓板澆筑完畢后,表面刮抹應限制到最小程度,防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,并加強混凝土早期養護。樓板澆筑后,對板面應及時用材料覆蓋、保溫,認真養護,防止強風和烈日曝曬。
3、嚴格施工操作程序,不盲目趕工。杜絕過早上荷載和過早拆模。在樓板澆搗過程中更要派專人護筋,避免踩彎面負筋的現象發生。通過在大梁兩側的面層內配置通長的鋼筋網片,承受支座負彎矩,避免因不均勻沉降而產生的裂縫。
4、對于較粗的線管或多根線管的集散處,可增設垂直于線管的抗裂短鋼筋網加強,抗裂短鋼筋采用ф6-ф8,間距≤150,兩端的錨固長度應不小于300毫米。線管在敷設時應盡量避免立體交叉穿越,交叉布線處采用線盒,同時在多根線管的集散處宜采用放射形分布,盡量避免緊密平行排列,以確保線管底部的砼灌筑順利和振搗密實。并且當線管數量眾多,使集散口的砼截面大量削弱時,宜按預留孔洞構造要求在四周增設上下各2ф12的井字形抗裂構造鋼筋。
5、對計劃中的臨時大開間面積材料吊卸堆放區域部位的模板支撐架在搭設前,要預先考慮采用加密立桿和擱柵增加模板支撐架剛度的加強措施,以增強剛度,減少變形來加強該區域的抗沖擊振動荷載,并應在該區域的新筑砼表面上鋪設舊木模加以保護和擴散應力,進一步防止裂縫的發生。
6、加強對樓面砼的養護:剛澆筑后的混凝土尚處于凝固硬化階段,水化速度較快,可采用覆蓋保溫的辦法創造適宜的潮濕條件防止混凝土表面脫水而產生干縮裂縫,因此加強混凝土表面養護,尤其在7天內使混凝土始終保持濕潤狀態是防止混凝土裂縫很重要的一個環節。
裂縫的處理方法:
1、表面處理法:包括表面涂抹和表面貼補法 表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其他防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。
2、填充法 用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫,以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。
3、注漿法 此法應用范圍廣,先將裂縫內的灰塵雜質用電吹風吹干凈,先注入少量的環氧樹脂再注入填充漿料,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。
4、結構補強法 因超荷載產生的裂縫,裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處在具體施工中,可視情況做如下處理:
(1、)對于一般混凝土樓板表面的龜裂,可先將裂縫清洗干凈,待干燥后用環氧漿液灌縫或用表面涂刷封閉。施工中若在終凝前發現龜裂時,可用抹壓一遍處理。
(2、)其他一般裂縫處理,可將板縫清洗后用1:2或1:1水泥砂漿抹縫,壓平養護。
(3、)當裂縫較大時,應沿裂縫鑿八字形凹槽,沖洗干凈后,用1:2水泥砂漿抹平,也可以采用環氧膠泥嵌補。
(4、)通長、貫通的危險結構裂縫,裂縫寬度大于0.3mm的,可采用結構膠粘,板縫用灌縫膠高壓灌膠。
綜合33#樓二層一單元及二單元共三間客廳地面裂縫情況,我項目部經過仔細研究制定出切實有效的方案——地面裂縫寬度小于0.3mm,深度達到鋼筋表面的發絲裂縫但不漏水,采取灌漿法。此法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。板面混凝土樓板表面的龜裂,可先將裂縫清洗干凈,待干燥后用環氧漿液灌縫,上部用掃把蘸上漿液將地面拉毛即可。
四川君羊建設集團有限公司
2017年2月6日
第五篇:混凝土裂縫成因及處理措施
混凝土裂縫原因分析及預防措施
混凝土結構裂縫是非常普遍的,可以說很難避免,其中有的裂縫形成以后不再發展,對混凝土結構的正常使用沒有影響,而有的裂縫則隨著時間的延長而繼續發展,危及建筑物的結構安全。只有正確認識混凝土結構裂縫的產生原因,采取相應的措施,消除隱患,才能確保結構安全和正常使用。
一、混凝土結構產生裂縫的原因
1、溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮的性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化時,混凝土將發生變形,變形受到約束,則在結構內產生溫度應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時即產生溫度裂縫,其特征是隨溫度變化而擴張或合龍。
混凝土澆筑后的前幾天,水泥的水化熱大量釋放,混凝土內部的溫度迅速升高,混凝土內部與外界形成溫差,產生溫度應力,溫差越大,溫度應力越大,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時即產生溫度裂縫。
2、收縮引起的裂縫
在混凝土收縮類型中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是混凝土體積變形的主要原因.(1)塑性收縮產生的裂縫
塑性收縮發生在混凝土澆注后4-5h,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,而此時混凝土尚未硬化,產生塑性收縮。塑性收縮所產生的量級很大,可達1%。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處箱梁腹板與頂底板交接處,因硬化前沉實不均勻將發生表面順腹板方向的裂縫。
(2)縮水收縮產生的裂縫
混凝土硬結以后,隨著表層水分逐漸蒸發,濕度逐步降低,混凝土體積減小,產生縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮大,內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
3、鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于外加劑使用不當,氯化物的介入,使鋼筋周圍氯離子含量較高,引起鋼筋表面氧化膜破壞。若鋼筋中的鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分子發生反應,其銹蝕物氫氧化鐵的體積比原來增長2-4倍,從而使混凝土周圍產生膨脹應力,導致混凝土保護層開裂、剝落,沿鋼筋縱向產生裂縫,并有銹跡滲出混凝土表面。同時銹蝕使鋼筋有效斷面減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構 承載力下降,并將誘發其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導致結構破壞。
4、施工工藝對裂縫的影響
如保護層過厚,或亂踩已綁扎的上層鋼筋,使承受負彎矩的受力鋼筋保護層過厚,導致構件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直的裂縫。
施工時混凝土分層或分段澆注時,接頭部位處理不好,容易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。如分層澆注時間隔時間過長,引起層面之間的水平裂縫,分段澆注時,接觸面鑿毛、清洗不徹底,新舊混凝土之間黏結力小,或后澆注的混凝土養護不到位,導致混凝土收縮而引起裂縫。若混凝土早期受凍,使構件表面出現裂紋或局部剝落,或脫模后出現空鼓現象,施工時模板剛度不足,澆注混凝土時模板側向變形,或拆模過早,混凝土強度不足,均會使混凝土產生裂縫。
二、混凝土結構產生裂縫的預防措施
1、溫度裂縫
(1)合理選用水泥
根據外界氣候條件和構件的體積及施工措施,合理選用水泥品種。如果是大體積混凝土、澆注速度很快、外界氣溫便低,則應選用水化熱低的水泥。優化混凝土配合比,盡可能降低水泥用量,從而降低混凝土水化熱溫度升值,每降低10KG/立方米,混凝土的水化熱溫度升高可降低1度。(2)合理控制拆模時間
混凝土拆模時,對混凝土內部與外界的溫差有嚴格的規定,≤施工規范≥規定其溫差不應超過25℃。可有時為了趕進度,加快模板周轉,往往只注意了混凝土強度,而忽視了溫差對混凝土的影響,尤其是冬季施工時,很容易產生溫度裂縫。
(3)合理確定養生方法
混凝土澆筑后的養生是保證混凝土強度的重要措施,如果養生措施不當,往往會使混凝土表面產生龜裂。在炎熱的夏季,特別是在山區,施工單位經常會圖方便,就地采用河水養生,此時混凝土表面溫度和水的溫差很大,由于混凝土表面的灰漿抗拉強度很低,遇冷水后收縮,就在混凝土表面形成了很多不規則的微裂縫。所以,應該在混凝土拆模后及時覆蓋或包裹,在早晚溫度低時灑水養生,避免在溫度高時將冷水直接澆到混凝土表面,以減少龜裂。
(4)降低混凝土溫度差。
選擇適宜的氣溫澆注混凝土,降低混凝土拌合物的初始溫度,控制澆注速度,降低分層厚度。(5)提高混凝土的極限抗拉強度。
選擇好級配的骨料,嚴格控制含泥量,加強混凝土的振搗,提高混凝土的密實度和抗拉強度,減少收縮變形,澆注后及時排除表面積水,加強早期養護,提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度。摻入一定數量的纖維。
2、收縮裂縫
收縮裂縫最直接的原因就是混凝土內的水分損失,所以控制水灰比至關重要。在泵送混凝土中或鋼筋密集構件等要求混凝土拌和物坍落度較大時,摻加減水劑,降低單位用水量是首選措施。其次,避免長時間的攪拌和振搗,及時清除泌水,控制速度不要過快,振搗要密實,以減少混凝土因骨料自重而引起的下沉量。混凝土收縮裂縫的產生還與水泥品種、標號、用量,骨料品種,外摻劑,養護方法,外界環境,振搗方式等因素有關。在水分容易損失的地上建筑物應首選干縮性小的水泥。
3、鋼筋銹蝕引起的裂縫
凝土振搗不密實或不均勻,出現蜂窩、麻面、空洞或在鋼筋混凝土中使用了含有氯鹽的水或外加劑是導致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源。所以,在施工時采取鋼筋除銹,保證保護層厚度,控制水灰比,加強振搗,保證混凝土的密實性,防止氧氣侵入及在鋼筋混凝土中摻加不含氯鹽的外加劑等措施可減少因鋼筋銹蝕引起的裂縫。
混凝土的裂縫雖然不可避免,但是混凝土的裂縫是可以控制的,認清混凝土裂縫產生的原因,在施工或養護中采取有針對性的措施,是可以預防或減少裂縫產生的。穩定的裂縫不影響結構的正常使用,但裂縫的存在都會降低結構的剛度。所以,預防或減少裂縫的產生,不但可以提高建筑物的觀感質量,更主要的是可以提高建筑物的剛度,延長使用壽命,發揮更大的效益。