混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫問(wèn)題的課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫問(wèn)題一、前言混凝土格言既簡(jiǎn)單又復(fù)雜既便宜又重要既傳統(tǒng)又現(xiàn)代既可愛(ài)又可恨混凝土工程質(zhì)量的內(nèi)涵 反映實(shí)體滿足明確和隱含需要的能力的特性之總合。 明確：工作性和強(qiáng)度 隱含：耐久性及其它性能預(yù)拌混凝土 規(guī)程中明確表述混凝土的質(zhì)量主要是指：混凝土的強(qiáng)度和拌和物的流動(dòng)性。 混凝土強(qiáng)度是建筑結(jié)構(gòu)的根本保證; 拌和物的工作性是保證施工質(zhì)量的最起碼 的要求。商品泵送混凝土的兩大問(wèn)題： 1）可泵性問(wèn)題（pumpability） 2) 裂縫問(wèn)題（cracks）裂縫問(wèn)題具有普遍性原則與態(tài)度： 防 、 放 、 抗 、 補(bǔ)混凝土開(kāi)裂的基本原理混凝土是一種準(zhǔn)脆性材料，抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，拉壓比在1/7

2、-1/15之間，平均1/10。溫差、收縮等在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土即發(fā)生開(kāi)裂。鋼筋混凝土組合，纖維混凝土組合，聚合物混凝土組合裂縫的分類11、有害裂縫，無(wú)害裂縫2、表面裂縫，貫穿裂縫3、網(wǎng)狀，爆裂狀，不規(guī)則短，縱向，橫向，斜向4、穩(wěn)定裂縫，不穩(wěn)定裂縫5、能愈合，不能愈合6、塑性裂縫，硬化裂縫7、荷載裂縫，變形裂縫裂縫分類2荷載裂縫 20 與設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)受力有關(guān)變形裂縫 80 其中包括： （1）收縮裂縫 化學(xué)收縮，塑性收縮，干燥收縮，溫度收縮，自收縮，碳化收縮 （2）沉降裂縫裂縫類型3裂縫成因分析 1 裂縫類型出現(xiàn)的時(shí)間：塑性收縮開(kāi)始幾個(gè)小時(shí)溫度收縮一天到兩/三個(gè)星期干

3、燥收縮幾周或者甚至幾個(gè)月后假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫塑性沉降主要原因：過(guò)度泌水次要原因：早期快速干燥 環(huán)境塑性沉降：拌合物由于泌水產(chǎn)生整體沉降，澆筑深度大時(shí)靠近頂部的拌合物運(yùn)動(dòng)距離更長(zhǎng)；沉降受到鋼筋、預(yù)埋件等阻礙，則從表面向下直至其上方產(chǎn)生塑性沉降裂縫。 塑性沉降裂縫只存在于有大量泌水和沉降的時(shí)期，并對(duì)沉降有一定的約束。A：鋼筋上部，深截面B：拱，柱頂C：截面厚度變化處的裂縫，槽和翹曲的板出現(xiàn)的時(shí)間：10分鐘3小時(shí)塑性沉降的預(yù)防： 有三種方法處理塑性沉降裂縫減少泌水和沉降：摻加纖維、引氣劑減少約束：設(shè)計(jì)上改變、增加保護(hù)層厚度使用復(fù)振工藝：深截面進(jìn)行復(fù)振，掌握好復(fù)振時(shí)間假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫

4、塑性收縮路面和板鋼筋混凝土板 塑性收縮：在干燥環(huán)境中混凝土澆注后，向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)頂部的泌出水要逐漸蒸發(fā)。如果泌出水速度低于蒸發(fā)速度，表面混凝土將由于失水，由于干縮在塑性狀態(tài)下開(kāi)裂。這是由于混凝土表面區(qū)域受約束產(chǎn)生拉應(yīng)變，而這時(shí)它的抗拉強(qiáng)度幾乎為0，所以形成塑性收縮裂縫，這種裂縫與塑性沉降裂縫明顯不同，與環(huán)境條件有密切關(guān)系:當(dāng)混凝土受環(huán)境溫度高、相對(duì)濕度小、風(fēng)大、太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，以及以上幾種因素的組合作用，更容易出現(xiàn)開(kāi)裂。 塑性收縮的時(shí)間：出現(xiàn)在混凝土成型的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)。 一般30分鐘6小時(shí) 出現(xiàn)的位置：最常見(jiàn)出現(xiàn)在平板中，但也可能出現(xiàn)在墻的外露頂面等處。塑性收縮的三種形式：在板邊緣近似45度的對(duì)角線

5、裂縫。任意分布的網(wǎng)狀裂縫。沿鋼筋排列或其它物理特征裂縫。 鋼筋混凝土樓板下部顯示的塑性收縮裂縫，不是沉降裂縫，板厚度為150mm。防止措施養(yǎng)護(hù)：早期養(yǎng)護(hù)，參見(jiàn)商品混凝土雜志中甘昌成的“完美濕養(yǎng)護(hù)”和錢曉倩的“8h養(yǎng)護(hù)”。配合比設(shè)計(jì)：不能使用緩凝劑（延長(zhǎng)低拉應(yīng)變承受時(shí)間） 考慮使用引氣劑 摻入纖維 ：纖維摻入可在初期增大混凝土拉應(yīng)力。 聚丙烯纖維效果好于鋼纖維。 假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫早期溫度收縮外部約束內(nèi)部約束G：外部約束，厚墻 主要原因：水化熱過(guò)大 次要原因：快速冷卻 H: 內(nèi)部約束，厚板 主要原因：較大的溫度梯度 次要原因：快速冷卻 出現(xiàn)時(shí)間：1天到23周 大部分情況下，混凝土中心溫度

6、在約714d冷卻至環(huán)境溫度，溫度收縮裂縫主要出現(xiàn)在這段時(shí)間，最可能出現(xiàn)在內(nèi)部溫度從高峰下降1020度時(shí)形成。幾周或幾月后形成的裂縫不是溫度收縮裂縫。假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫長(zhǎng)期干燥收縮最常見(jiàn)的位置：路面和墻防止措施：減少用水量和增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)出現(xiàn)的時(shí)間：幾周或幾月假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫龜裂常見(jiàn)位置：表面光潔的混凝土 模板背面板 主要原因：不透水模板 過(guò)度涂抹，膠凝材料集中或濕度過(guò)大次要原因：膠凝材料過(guò)多，養(yǎng)護(hù)不充分出現(xiàn)時(shí)間：17d，有時(shí)更晚假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫鋼筋銹蝕堿骨料反應(yīng)鋼筋銹蝕最常見(jiàn)的位置：柱和梁 預(yù)應(yīng)力混凝土主要原因：保護(hù)層厚度不夠 氯離子含量超標(biāo)出現(xiàn)時(shí)間：2年以上堿骨料反應(yīng)常

7、見(jiàn)位置：潮濕部位主要原因：活性骨料和高堿水泥出現(xiàn)時(shí)間：5年以上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南進(jìn)行了概括，共分為4大類38種原因1）與結(jié)構(gòu)和荷載有關(guān)的 6種2）與使用和環(huán)境有關(guān)的 7種3）與材料和配比有關(guān)的 10種4）與施工有關(guān)的 15種裂縫產(chǎn)生的原因分析 2原因1：與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力荷載有關(guān)的1、超過(guò)設(shè)計(jì)荷載范圍2、地震和臺(tái)風(fēng)作用3、構(gòu)件斷面尺寸不足、鋼筋用量不足、布筋不合理4、結(jié)構(gòu)沉降差異5、次應(yīng)力作用（二次應(yīng)力是指由于結(jié)構(gòu)的自身約束或相鄰部件的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力.熱應(yīng)力就是二次應(yīng)力）6、對(duì)溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力估計(jì)不足荷載產(chǎn)生的裂縫補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因原因2、與使用和環(huán)境條件有關(guān)的1、環(huán)境溫度、濕度變

8、化2、結(jié)構(gòu)構(gòu)件各區(qū)域溫度、濕度差異過(guò)大3、凍融、凍漲4、鋼筋銹蝕5、火災(zāi)和表面高溫6、酸、堿、鹽侵蝕7、沖擊、振動(dòng)影響收縮裂縫溫度裂縫補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因原因3 與原材料和配合比有關(guān)的1、水泥的非正常凝結(jié)（受潮，溫度過(guò)高）2、水泥非正常膨脹（f-CaO,f-MgO,R2O）3、水泥用量高，水化熱高4、摻合料問(wèn)題（如粉煤灰的含鈣問(wèn)題）5、集料含泥量與級(jí)配問(wèn)題6、集料堿活性和風(fēng)化巖石7、混凝土收縮8、混凝土配合比不當(dāng)9、水泥、外加劑、摻和料的相容性10、其它材料原因水泥異常凝結(jié)引起的裂縫受風(fēng)化的水泥，其品質(zhì)很不安定。混凝土澆筑后達(dá)到一定強(qiáng)度前，在凝結(jié)硬化階段會(huì)產(chǎn)生如圖所示的短小的不規(guī)則裂縫。隨著水

9、泥品質(zhì)的改善，這種裂縫目前較少見(jiàn)到。1、水泥方面補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因水泥水化熱水泥用量在300kg/m3左右時(shí)，溫度上升為3040左右。補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因骨料方面補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因混凝土下沉和泌水混凝土澆筑后，在凝結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生下沉和泌水，下沉量約為澆筑高度的1%。當(dāng)下沉受到鋼筋或周圍混凝土的約束也會(huì)產(chǎn)生裂縫。補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因(a) 混凝土開(kāi)裂鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因(b) 水、CO2侵入鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫(c) 開(kāi)始銹蝕補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因(d) 鋼筋體積膨脹鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫 使鋼筋產(chǎn)生銹蝕的原因有：骨料中含氯化鹽；外部進(jìn)入氯化鹽；混凝土碳化；保護(hù)層不足；過(guò)大的裂縫寬

10、度。 鋼筋銹蝕產(chǎn)生體積膨脹可達(dá)原體積的數(shù)倍，使鋼筋位置處的混凝土受到內(nèi)壓力而產(chǎn)生裂縫，并隨之剝落。 這種裂縫沿鋼筋方向發(fā)展，且隨著銹蝕的發(fā)展混凝土剝離產(chǎn)生空隙，這可從敲擊產(chǎn)生的空洞聲得到判別。補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因碳化引起的銹蝕 混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵袣鉂B透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學(xué)反應(yīng)為： （）2232 氯離子引起的銹蝕鋼筋阻銹劑形成保護(hù)膜在陽(yáng)極，保護(hù)膜阻止鐵離子的流失在陰極，保護(hù)膜形成對(duì)氧的屏障凍結(jié)溶解產(chǎn)生的裂縫補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因原因4：與施

11、工有關(guān)的1、攪拌不均勻2、現(xiàn)場(chǎng)加水3、澆注順序有誤，澆注不均勻4、搗實(shí)不良，坍落度過(guò)大，集料下沉、泌水，混凝土表面強(qiáng)度過(guò)低就進(jìn)行下一道工序5、連續(xù)澆注間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，接茬處理不當(dāng)，冷縫6、鋼筋達(dá)接、錨固不良，鋼筋、預(yù)埋件被擾動(dòng)7、鋼筋保護(hù)層厚度不夠8、滑模工藝不當(dāng)（拉裂或塌陷）施工原因(a) 材料混合不均勻(b) 長(zhǎng)時(shí)間攪拌(c) 快速澆筑(d) 先后澆筑時(shí)差過(guò)長(zhǎng)混合材料不均勻：由于攪拌不均勻，材料的膨脹性和收縮的差異，引起局部的一些裂縫。長(zhǎng)時(shí)間攪拌：混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間攪拌突然停止后很快硬化產(chǎn)生的異常凝結(jié)，引起網(wǎng)狀裂縫。補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因施工原因(a) 材料混合不均勻(b) 長(zhǎng)時(shí)間攪拌

12、(c) 快速澆筑(d) 先后澆筑時(shí)差過(guò)長(zhǎng)澆筑速度過(guò)快：當(dāng)構(gòu)件高度較大，如一次快速澆筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，產(chǎn)生下沉，引起裂縫。交接縫：澆筑先后時(shí)差過(guò)長(zhǎng)，先澆筑的混凝土已硬化，導(dǎo)致交接縫混凝土不連續(xù)，這是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的起始位置，將成為結(jié)構(gòu)承載力和耐久性的缺陷。補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因(e) 模板變形(f) 支撐下沉(g) 支撐下沉補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因原因4：與施工有關(guān)的9、模板變形、模板漏漿或滲水10、模板支撐下沉、拆模過(guò)早、拆模不當(dāng)11、硬化前遭受擾動(dòng)或承受荷載12、養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)13、養(yǎng)護(hù)初期遭受劇烈干燥（日曬、大風(fēng)）或凍害14、混凝土表面抹壓不及時(shí)15、大體積混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度或表面溫度與環(huán)境溫度差異過(guò)大不均勻沉降產(chǎn)生裂縫補(bǔ)充：產(chǎn)生裂縫的原因裂縫控制的措施1、設(shè)計(jì)方面的措施2、混凝土原材料、配合比方面的措施3、施工方面的措施又分為：普通措施特殊措施措施1 設(shè)計(jì)方面的措施 墻體