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混凝土裂缝

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混凝土裂缝

发布日期:2015-06-24 21:36 来源:http://www.lygzgt.com 点击:

混凝土是一种非匀质脆性材料,由骨料、水泥石以及存留其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,互相约束而产生初始应力(拉应力或减应力),造成在骨料-粘结面或水泥石本身之间出现肉眼看不见的细微裂缝,一般称为微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的,且不连贯,但在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下,裂缝开始扩展,并逐渐互相串通,从而出现较大肉眼可见的裂缝(一般肉眼可见裂缝宽度约为0.03-0.05mm),称为裂缝,即通常所说的裂缝,实际是微裂的扩展。

一般工业与民用建筑中,宽度小于或等于0.05mm的裂缝对使用无多大危害。由于微裂在混凝土中是不可避免的,因此,钢筋混凝土结构设计规范GB50010-2002明确规定,对有些结构按其所处条件的不同,允许存在一定宽度的裂缝。即裂缝宽度(指不在扩展的最终宽度)控制在一定范围内是允许的。但施工中应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。

裂缝按产生的原因有:(1)由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝;(2)由变形(包括温度、湿度变形、不均匀沉降等)引起的裂缝;(3)由施工操作(如制作、脱模养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。(4)按裂缝的方向、形状有;水平裂缝,垂直裂缝,纵向裂缝,横向裂缝,斜向裂缝以及放射状裂缝等。

按裂缝深度有:表面裂缝、深进裂缝和贯穿裂缝等。

一、塑性裂缝

(一)现象:裂缝在结构表面出现,形状很不规则且长短不一,互不贯通,类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期(一般在浇筑后4h左右),当混凝土本身与外界气温相差悬殊,或本身温度长时间过高(40℃以上),而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂,严格讲属于干缩裂缝,出现和普遍。

(二)原因分析:混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。

(三)预防措施

1、浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透。

2、混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护。

3、在气温高,湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。此外,要加强表面的抹压和养护工作。

4、混凝土养护可采用喷氯偏乳液养护剂,或覆盖湿草袋、塑料薄膜等方法;当表面发生微细裂缝时,应及时抹压一次,再覆盖养护。

5、设挡风设施

(四)治理方法

此类裂缝对结构强度影响不大,但会使钢筋锈蚀,且有损美观,故一般可在表面抹一层砂浆进行处理。对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

二、干缩裂缝

(一)现象

裂缝为表面性的,宽度较细,多在0.05-0.2mm之间。其走向纵横交错,没有规律性。较薄的梁、板构件(或桁架杆件),沿多方向分布;整体性结构多发生在结构变截面处;平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,但侧面也经常出现,预制构件多产生在箍筋位置。这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕经一段时间后,在表面或侧面出现,并随湿度和温度变化而逐渐发展。

混凝土收缩分湿度收缩(即干缩)和自收缩。湿度收缩是混凝土中多余水分蒸发,随湿度降低体积减小而产生的收缩,其收缩量占整个收缩量的绝大部分。自收缩为水泥水化作用引起的体积收缩,收缩量只有前者的1/5-1/10,一般可以包括在湿度收缩内一起考虑。

(二)干缩裂缝产生的原因

1、混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分丢失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂;或者构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。

2、混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化。

3、混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层。

4、后张法预应力构件露天生产后长久不张拉等。

三、温度裂缝

(一)现象

表面温度裂缝走向没有一定规律:梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝纵横交错。深进贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,一般在0.5以下,裂缝宽度沿全长没有多大变化.温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细.沿断面宽度,裂缝大多呈上宽下窄状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘配筋较多的结构,有时出现中间宽两端窄的梭形裂缝.

(二)原因分析

(1)表面温度裂缝,多由于温差较大引起的。混凝土结构,特别是大体积混凝土基础浇灌后,在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝(这种裂缝又称为内约束裂缝)。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此,裂缝只在接近表面较浅的范围内出现,表面层以下结构仍保持完整。

(2)深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构温差较大,受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础,墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度较高,加上水泥水化热的温升很大(当混凝土中水泥用量过大或用高标号的水泥拌制时),使混凝土的温度很高,当混凝土冷却收缩,全部或部分受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将会在混凝土内部出现很大的拉应力,产生降温收缩裂缝(又称外约束裂缝)这类裂缝常在混凝土浇筑后2—3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性,基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与钢度较大的柱,基础连接,或预制构件浇筑在台座伸缩处,应温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。

(3)采用蒸气养护的预制构件,混凝土降温制度控制不严,降温过速,或养生窑坑急速揭盖,使混凝土表面剧烈降温,而受到肋部或胎膜的约束,常导致构件表面或肋部出现裂缝。

(三)预防措施

预防温度裂缝,可从控制温度和施工操作工艺,改善混凝土性能,减少约束条件开始,一般措施有:

(1)尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或利用混凝土的后期强度(90—180天),降低水泥用量,以减少水化热量。

(2)加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。

(3)在混凝土中掺加缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热,或掺木钙、MF等减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。在设计允许的情况下,可掺入少于混凝土体积25%的毛石,以吸收热量,并可节省混凝土。

(4)避开炎热天气浇筑大体积混凝土。

(5)分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30cm,以加快热量散发,并使温度分布较均匀,同时也便于振捣密实。

(6)大体积混凝土内适当预留一些孔道,采取通冷水或冷气降温。

(7)大型设备基础采取分块分层间隔浇筑(间隔时间为5—7天),分块厚度为1—1.5m,以利水化热散发和减少约束作用;或每隔20—30m留一条0.5---1.0m宽的临时断缝,40天后在用干硬性细石混凝土浇筑,以减少温度收缩应力.

(8)浇筑混凝土后,表面应及时用草帘或草袋、锯沫、砂等覆盖,并洒水养生。深坑基础可采用灌水养护(或在混凝土表面四周砌一层皮夸进行灌水养护)。夏季应适当延长养护时间。在寒冷季节,混凝土表面应采用保温措施,以防寒潮袭击;对薄壁旧棵结构要适当延长拆模时间,使之缓慢降温。拆模时,块体中部和表面温差不宜大于20。C,以防止急剧冷却造成表面裂缝,基础混凝土拆模后要及时回填。

(9)在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上落筑大体积的混凝土时,可在岩石地基或混凝土垫层上落沥青并撒5mm厚沙子,或二层沥青油纸,以消除或减少约束作用。

(10)蒸气养护构件地,控制升温速度不大于25。C/h,降温速度不大于20。C/h,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。

(四)治理方法

      温度裂缝对钢筋锈蚀、炭化、抗冻融(有抗冻要求的结构)、抗疲劳(对受动菏载构件)等方面有影响,故应采取措施治理。可以采取涂两遍环氧胶或贴环氧玻璃布,以及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理,对有防水、防渗要求的结构,缝宽大于0.1mm的深进或贯穿性裂缝,应根据裂缝可灌程度,采用灌水泥浆或化学浆液(环氧、甲凝或丙凝浆液)方法进行裂缝修补,或者灌浆与表面封闭同时采用。宽度不大于0.1mm的裂缝,由于后期水泥生成氢氧化钙、硫酸铝钙等类物质,能使裂缝自行愈合,可不处理或只进行表面处理即可。

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