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大体积混凝土裂缝分析及措施

发布于:2015-06-02 10:27:02 来自:建筑结构/混凝土结构 [复制转发]
摘要:混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、需要时掺入外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。在施工过程中,经常发现混凝土结构在成型后,出现各种裂缝。本文对大体积混凝土的裂缝成因与措施做如下论述。
关键词:混凝土 裂缝 措施
1 混凝土裂缝产生的主要原因
1.1 混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种:
1.1.1 由外荷载引起的裂缝,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;
1.1.2 结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;
1.1.3 变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
1.2 当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部,结构与结构之间,都会受到相互影响.相互制约,这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为内约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形,主要是温差和收缩而产生的。
1.3 建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。
2 控制混凝土裂缝的措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计结构等方面全面考虑,结合实际采取措施。
2.1 降低水泥水化热和变形
2.1.1 选用低水化热或中水化热的水泥品种配置混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.1.2 充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
2.1.3 使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料;控制砂石含泥量;掺加粉煤灰等掺合料和相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水花热的目的。
2.1.4 在基础内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
2.1.5 在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
2.1.6 在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
2.1.7 改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当的调整。温度筋分布细密,一般用φ8钢筋,双向配筋,间距15cm.这样可以增强抵抗温度应力的能力.上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
2.1.8 设置后浇缝.当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减少外应力和温度应力;同时也有利于散热,降低混凝土地内部温度。
2.2 降低混凝土温度差
2.2.1 选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水晒,运输工具如具备条件也应搭设遮阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.2.2 掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等.
2.2.3 在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
2.3 加强施工中的温度控制
2.3.1 在混凝土浇筑之后,做好混凝土地保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免暴晒,注意保湿,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2.3.2 采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,发挥凝土的“应力松弛效应”。
2.3.3 加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土地温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
2.3.4 合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差.在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
2.4 改善约束条件,消减温度应力
2.4.1 采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的集聚,减少温度应力。
2.4.2 对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂\或刷热沥青或铺卷材.在垂直面、健槽部位设置缓冲层,如铺设30~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
2.5 提高混凝土的极限拉伸强度
2.5.1 选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
2.5.2 采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
2.5.3 在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处,底顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝出现。
3 结语
3.1 经过以上的分析可以看出,大体积混凝土有自己的特性,采取有效的、合理的、科学的手段是可以避免混凝土裂缝的发生。
3.2 只要我们在实际的施工过程中,严格执行设计和施工验收规范以及施工操作规程,大体积混凝土裂缝问题是可以解决的。
  • bubuailanlan
    bubuailanlan 沙发
    谢谢楼主的分享
    2017-01-18 12:16:18

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这个家伙什么也没有留下。。。

混凝土结构

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我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。但是,大量的工程和实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽0.5mm),一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制,因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。1、混凝土裂缝类型及成因实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:1、塑性沉降裂缝此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。2、塑性收缩裂缝此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3—4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。3、温度应力裂缝此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。3、施工工艺质量引起的裂缝在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,可能产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:①钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。②混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。③混凝土浇注过快,混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。④混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。⑥混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。⑨施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。4、原材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。①砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿的地方较为多见。②拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。2混凝土裂缝常见预防措施1、塑型沉降裂缝预防措施此类裂缝预防的措施如下:①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度;②保证混凝土均质性,搅拌运输卸料前先高速运转20—30秒,然后反转卸料;③施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况,不能漏振、过振使混凝土离析分层;④施工过程中严禁随意加水。2、塑性收缩裂缝预防措施此类裂缝预防的措施如下:①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护,增加环境湿度;②商品混凝土公司在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小出机塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。3、温度应力裂缝预防措施此类裂缝预防措施如下:①降低混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥,以降低混凝土的温度;掺加缓凝剂或高效减水剂,以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量,延长混凝土达到最高温度时间,减少干缩;尽可能选用最大粒径较大,颗粒形状好且级配良好的粗骨料,避免砂量过多以减少水泥用量及用水量;在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土,严格控制水灰比,减少单位体积混凝土用水量。②降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度,在环境温度较低的早晚浇筑;避免吸收外部环境热量,运输工具、泵送管路尽量遮荫,防止混凝土升温;埋设冷却水管,通入冷水降温。③分层分块浇筑。④表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润,让其表面慢慢冷却、干燥,使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。主要有蓄水养护和覆盖洒水养护两种方式,养护时间一般不少于14d。4、施工方面原因造成的裂缝预防措施此类裂缝预防措施如下:①加强模板施工的过程管理。模板及其支架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性,在振捣过程中派专人进行看模,防止松扣下沉现象发生;试块强度达到设计允许值时方能拆模。②混凝土的成品保护。对浇筑好的板面,必须在混凝土强度达到1.2N/MM2后方可上人。③钢筋绑扎施工加强对负弯矩筋的管理。加密支撑马凳的间距、确保板面负弯矩筋的保护层厚度。④振捣方式方法必须正确。振捣易快插、慢拔。振捣时间过短,混凝土不均匀;时间过长,易导致严重浮浆。3混凝土裂缝常见补救措施1、表面处理法:包括表面涂抹和表面补贴法。表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。2、灌浆法:此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。3、填充法:用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。4.结构补强法:因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻心取样试验;压水试验;压气试验等。4济南市政务中心工程实例济南政务中心大厦15层框架剪力墙结构,总建筑面积约350000m2。施工中发现3月12号浇筑的D2段2层梁、板混凝土,至3月16号混凝土强度上升一直不明显,且拆除模板后现浇板多处出现不规则裂缝。质检部门对该工程混凝土质量进行了现场检测,检测结果表明,混凝土抗压强度满足设计要求,混凝土的均质性满足规范要求。根据现场检查,D2区北区现浇板多处出现不规则裂缝,其中D2工段2层现浇板D6轴线角较严重,个别裂缝长度约1200mm,宽度约0.6mm,框架梁身混凝土未见裂缝。根据对裂缝检测的分析,裂缝产生的主要原因是:(1)混凝土早期强度上升慢(2)混凝土收缩(3)混凝土养护不到位该裂缝为非结构受力裂缝,虽然对结构受力无较大影响,但裂缝的存在对混凝土的耐久性影响很大,应根据裂缝情况进行必要的处理。经集体技术部研究决定,报设计院通过做如下处理:1、对宽度小于0.3mm的裂缝进行封缝处理。可沿裂缝用环氧树脂胶泥对其进行表面封闭,环氧树脂胶泥配比为:环氧树脂﹕二丁脂﹕乙二胺﹕水泥=100﹕30﹕10﹕250~300(重量比),该配比可根据现场实际情况进行调整。施工注意事项:(1)封闭前,应对裂缝表面进行处理,用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物,然后再用毛刷蘸丙酮、酒精等有机溶液,把沿裂缝两侧20~30mm处擦洗干净并保持干燥。(2)裂缝处理好后,先在裂缝两侧宽20~30mm范围内涂一层环氧树脂基液,然后抹一层厚1mm左右的环氧树脂胶泥。抹胶泥时应防止产生小孔和气泡,表面需要刮平整,保证封闭严密。2、较宽裂缝的处理对宽度大于0.3mm的裂缝进行化学压力灌浆处理。采用环氧树脂浆液进行灌注。环氧树脂浆液配合比为:环氧树脂﹕丙酮﹕糠醛﹕乙二胺=100﹕20~25﹕20~25﹕15~20(重量比),该配比可根据现场实际情况进行调整。施工注意事项:(1)对裂缝表面进行处理,沿裂缝用钢钎凿成“V”形槽,槽宽与槽深可根据裂缝深度和有利于封缝来确定,一般为20mm×20mm。凿槽时先沿裂缝打开,再向两侧加宽,凿完后用钢丝刷及压缩空气将混凝土碎屑粉尘清除干净。(2)埋设灌浆嘴的间距可根据裂缝的深度确定,一般为350~500mm。埋设时,先将灌浆嘴的底盘上抹一层厚约1mm的环氧胶泥,将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置上。(3)裂缝封闭后,应进行压气试漏,检查密闭效果。试漏须待封缝胶泥有一定强度后进行。(4)灌浆机具、器具、及管子在灌浆前应进行检查,运行正常时方可使用。灌浆结束后,应立即拆除管道,并用丙酮冲洗管道和设备。(5)灌浆结束后,应检查补强效果和质量,发现缺陷应及时补救,确保工程质量。结语综上所述,混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。

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