超厚墻-板等大體積混凝土裂縫成因和修補(bǔ)技術(shù)

1、超厚墻板等大體積混凝土裂縫成因和修補(bǔ)技術(shù)摘要：概述了混凝土裂縫的原因種類，介紹了材 料型裂縫種類及其產(chǎn)生的原因，針對該原因，闡述了相應(yīng)的 混凝土施工措施及設(shè)計預(yù)防措施，介紹了針對混凝土裂縫的 有效修補(bǔ)方法。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：超厚墻、板，裂縫，成因，修補(bǔ)中圖分類號：tu37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a混凝土裂縫一直是建設(shè)工程中的“常發(fā)病”和“多發(fā) 病”，尤其是超長超厚墻、板等大體積混凝土，裂縫更為普 遍。它會影響結(jié)構(gòu)的美觀，降低結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度，影響結(jié) 構(gòu)的使用性能和壽命。裂縫的成因很多，如果涉及周密、施 工措施得當(dāng)，是可以克服和控制的。1超厚墻、板等大體積混凝土裂縫形成的原因分析混凝土裂縫形成的形式及種類是多

2、種多樣的，有設(shè)計方 面的原因，也有施工過程中的原因。然而大部分是由于施工 過程中的各種因素組合而產(chǎn)生的。產(chǎn)生大體積混凝土裂縫的原因也是多種因素所引起的。 各種裂縫產(chǎn)生的主要因素也各有不同。結(jié)構(gòu)型裂縫：由外荷 載所引起，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)結(jié)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu) 次應(yīng)力所造成的受力裂縫。材料型裂縫：是由非受力變形變 化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土收縮兩方面因素所引 起的。1.1干縮原因干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或混 凝土澆筑完畢后的7d左右。混凝土中水分的蒸發(fā)產(chǎn)生干縮, 且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土 內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形結(jié)果。干縮裂縫多為表面

3、 性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0. 05mm一0. 2mm之 間，多見于大體積混凝土板表面，混凝土干縮主要和混凝土 的水灰比、水泥成分、水泥的用量、外加劑的用量等有關(guān)。1.2溫度原因溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大 地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓蟮挠不^程中，水泥水 化產(chǎn)生大量的水化熱（當(dāng)水泥用量在 350kg/m&sup3； -550kg/m&sup3；之間，每立方米混凝土將釋 放出17500kj27500kj的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度達(dá) 到7（tc左右甚至更高）。由于混凝土體積方法，大量的水化 熱聚集在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而

4、混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外較大的溫差，較大的 溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn) 生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時， 混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，會導(dǎo)致混凝土表 面溫度急劇下降而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝 土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常 只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。13塑性收縮原因混凝土塑性裂縫是指混凝土澆筑成型后還未硬化，仍處于可塑狀態(tài)時產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫的形成過程都與混凝土 的泌水有關(guān)。泌水使混凝土的體積縮小，促成了混凝土塑性 裂縫的產(chǎn)生。只有當(dāng)水

5、泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)強(qiáng)度足以阻止固體 顆粒相對運(yùn)動或者各種固體顆粒經(jīng)過遷移已達(dá)到緊密堆積 狀態(tài)時，沉積相對停止，泌水才結(jié)束。塑性裂縫的出現(xiàn)不僅會影響混凝土構(gòu)件的外觀質(zhì)量，更 重要的是會造成混凝土防水性能下降、鋼筋容易銹蝕等不良 后果，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限。因此，在設(shè)計和施工過 程中應(yīng)予以充分重視。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中 間寬、兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土 板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長20 cm-30 cm,較長的裂縫可達(dá)2 m3 m,寬度在1 mm5 mm之間。1.4沉降原因沉陷裂縫的產(chǎn)生主要是由于工程結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)較差，比如土質(zhì)不均勻或

6、者土質(zhì)松軟，以及在回填土?xí)r沒有壓實，或 是施工過程中浸水等原因，而使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降 而產(chǎn)生的。其次，在模板剛度不足，模板支撐的間距過大或者支撐 底部松動的情況下，也會因為產(chǎn)生不均勻沉降而導(dǎo)致混凝土 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉陷裂縫。1. 5鋼筋銹蝕原因研究表明，鋼筋銹蝕是從ph=11.8時開始的，此時鋼筋 的鈍化膜已不穩(wěn)定并逐漸破壞；在氧和水的作用下，使鋼筋 開始銹蝕，由于銹蝕鋼筋的體積膨脹，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù) 層脹裂。由于混凝土碳化后的ph值降低，因而隨著碳化深 度的增加，鋼筋的銹蝕率相應(yīng)增加。1. 6施工工藝原因施工工藝低下是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的最重要原因 之一。施工過程中在混凝土拌和、運(yùn)輸、

7、平倉振搗、養(yǎng)護(hù)和 表面保護(hù)等環(huán)節(jié)上未能重視和嚴(yán)格控制，造成混凝土質(zhì)量 差、強(qiáng)度不均、暴露時間長等，降低了混凝土的抗裂能力，在 不很大的溫度應(yīng)力下就產(chǎn)生了裂縫。2防止裂縫產(chǎn)生的措施2. 1優(yōu)化混凝土各種原材料，優(yōu)化施工配合比(1) 水泥的選擇。既然大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要 原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量，那么在大體積 混凝土施工中應(yīng)盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、 火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝 土的溫度，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。(2) 骨料的選擇。在選擇粗骨料時，可根據(jù)施工條件, 盡量選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的石子。既可以減 少用水量，也可以

8、相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的 收縮和泌水現(xiàn)象。在選擇細(xì)骨料時，釆用平均粒徑較大的中 粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的 裂縫控制有重要作用。(3) 摻合料和外加劑。摻加適量粉煤灰和礦粉，可減 少水泥用量，從而達(dá)到降低水化熱的目的。摻加合適的緩凝、 減水和引氣型的復(fù)合外加劑，它可有效地降低水泥用量，增 加混凝土的流動性，改善拌合物和易性，同時可延緩水化熱 釋放速度，從而可降低水化熱。(4) 優(yōu)化混凝土配合比。在進(jìn)行進(jìn)行配合比設(shè)計時， 在保證混凝土強(qiáng)度及良好工作性能的情況下，應(yīng)盡可能地降 低混凝土的單位用水量，采用低坍落度、低水膠比和高摻合 料的施工配合比，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高

9、韌性、低熱的抗裂性能好 的混凝土。2.2設(shè)計控制措施1) 增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小 間距，全截面的配筋率應(yīng)在0. 3%0. 5%之間。2) 避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的 薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。3）在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率, 提高混凝土的極限拉伸。4）科學(xué)設(shè)置后澆帶。在正常施工作業(yè)條件下，后澆帶 的間距宜為30m左右，澆筑時間應(yīng)大于2個月。2. 3施工控制措施1）合理安排混凝土澆筑環(huán)境?；炷翝仓才旁谝归g, 最大限度地降低混凝土入模溫度，加強(qiáng)混凝土的振搗，使用 二次振搗技術(shù)，利用平板振動器振搗，提高混凝土密實度。2）振搗方式及頻率。加大澆

10、灌振搗頻率，以提高混凝 土密實度。采用兩次振搗技術(shù)來改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂 性。3）采用膨脹水泥。對于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱 微膨脹水泥，摻超細(xì)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%。4）做好養(yǎng)護(hù)工作。采用蓄水方式進(jìn)行，并在混凝土上 覆蓋一層塑料布，一層麻袋片，同時根據(jù)溫差情況及時對混 凝土上表面覆蓋厚度進(jìn)行增減。混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表 面與大氣溫差均不得超過25£當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫差厶t=25°c時 應(yīng)即刻增加覆蓋。5）混凝土溫度監(jiān)測。為了測量出混凝土內(nèi)部溫度，在 混凝土中預(yù)埋測溫管，用水銀溫度計測溫，或埋入測溫導(dǎo)線 利用建筑電子測溫儀進(jìn)

11、行測溫。3裂縫修補(bǔ)方法3. 1表面修補(bǔ)法表面修補(bǔ)法是最直接也是最簡單的修補(bǔ)方法，是對于結(jié) 構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫的處理。因其修補(bǔ)工藝的不 同，分為部分涂覆法和全部涂覆法兩種。對于部分涂覆法， 主要是在裂縫表面涂上一層高強(qiáng)度的水泥漿、環(huán)氧膠泥等膠 凝材料；對于全部涂覆法，主要是在整個混凝土表面涂刷 油漆、瀝青等防腐材料。3.2壓力注漿法壓力注漿法適用于修補(bǔ)寬度為0. 2 mm-0. 3mm的混凝土 裂縫。修補(bǔ)工藝如下：首先，清理混凝土表面尤其是裂縫周邊的雜物油脂，再 將注漿嘴與封閉裂縫粘貼，進(jìn)行試漏檢查，再配置注漿液， 然后使用壓力機(jī)進(jìn)行一次和二次注漿，注漿完畢，清理混凝 土表面。常用的注

12、漿材料技術(shù)性能指標(biāo)3. 3涂抹封閉法當(dāng)裂縫寬度小于0.2 mm時，即為微細(xì)裂縫，也可用于 裝飾混凝土外表面及其防水處理，并且能夠有效防止混凝土 保護(hù)層的炭化和有害離子對混凝土的腐蝕。其主要操作如下: 首先沿裂縫用鑿子和扁鏟開一個u形槽，槽深和槽寬均約 30-50mm,然后用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理 漿，將拌制好的聚合物水泥砂漿在界面處理漿尚未硬化之前 用抹刀壓入槽中，并壓實抹平。養(yǎng)護(hù)時，不得淋雨、日曬或 風(fēng)吹，以覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)為佳。灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求 的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混 凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體

13、，從 而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹 脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。3. 4開槽填補(bǔ)法當(dāng)結(jié)構(gòu)物可以允許在表面開槽或者是混凝土表面裂縫 寬度較大且數(shù)量不多時，可以采取開槽填補(bǔ)法，其主要工藝 是：先開槽，再涂刷界面處理漿，然后壓抹聚合物砂漿，最 后養(yǎng)護(hù)。3. 5結(jié)構(gòu)加固法當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固 法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾 種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型 鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及 噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等。3.6混凝土置換法混凝土置換法是處理混凝土嚴(yán)重?fù)p壞的一種有效方法， 此

14、方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換新的混凝土或 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。3.7電化學(xué)防護(hù)法電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改 變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到 防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué) 防護(hù)法中常用且有效的三種方法。3.8仿生自愈合法仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組 織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合 的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分如含粘結(jié) 劑的液芯纖維或膠囊，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂

15、縫時，分泌出部分液芯纖維 可使裂縫重新愈合。4工程實例三星污水處理場工程剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層，地上0層, 長158.5m,寬98m,高10.1m,總建筑面積15533m2o構(gòu)筑 物外墻厚900mm,內(nèi)墻厚600mm,頂板厚500mm（局部800mm）, 混凝土為c40p8o4. 1原材料選擇及施工配合比1）原材料選擇。水泥選用冀東牌p042.5；砂子選用 中砂，碎石選用531. 5mm卵石，初凝時間為420480min, 終凝時間為720840mino2）施工配合比。采用如下表配合比，既能滿足強(qiáng)度要 求，又有良好的工作性能，坍落度為200mmo施工配合比表4. 2混凝土主要施工方法及溫度監(jiān)測1

16、）混凝土澆筑時從短邊的一端向另一端逐步推進(jìn)，采 用斜面分層法，分層厚度為200mm一250mm。澆筑時采用插入 式振搗器，插點(diǎn)間距控制在450mm左右，且掌握插點(diǎn)間深度, 做到快插慢拔，在振搗上一層時應(yīng)插入下一層中5cm左右， 以消除兩層的接縫，同時在振搗上一層時，要在下一層初凝 之前進(jìn)行。澆筑完畢表面用木抹子搓平，壓實壓光（特別是 二次壓面），并及時覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，頂面及側(cè)面均用一層塑 料布、一層棉被保溫。2）布置測溫點(diǎn)，每個測溫點(diǎn)均埋入距離結(jié)構(gòu)表面15cm、 結(jié)構(gòu)中部及距離結(jié)構(gòu)底面15cm三根測溫導(dǎo)線。澆筑完畢12h 后開始測溫，前3天為每2h測一次，待溫度變化緩慢時每 4h-6h測一次。根據(jù)測溫記錄，當(dāng)時混凝土內(nèi)部最高溫度為 58. 5°c,溫差未超25°co3) 待混凝土溫度與大氣溫度接近時拆除模板，經(jīng)業(yè)主、 監(jiān)理共同驗