混凝土裂縫的成因與控制措施[詳細]

1、 混凝土裂縫的成因與控制I 混凝土裂縫的成因與控制目錄1 概述11.1 課題的提出11.2 本論文的研究內容11.3本論文的研究方法12 裂縫的成因32.1 設計原因32.2 材料原因32.3 混凝土配合比設計原因42.4 施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因42.5使用原因(外界因素)43 裂縫的控制措施63.1 設計方面63.1.1 設計中的抗與放63.1.2盡量避免結構斷面突變帶來應力集中63.1.3采用補償收縮混凝土技術63.1.4 設計上要注意容易開裂部位63.2 材料選擇73.3 混凝土配合比設計73.4 施工方面83.4.1 模板的安裝及拆除83.4.2 混凝土的制備83.4.3 混凝土的運輸93

2、.4.4 混凝土的澆筑93.4.5 混凝土的養(yǎng)護93.5 管理方面103.6 環(huán)境方面104 混凝土裂縫的處理方法114.1 混凝土裂縫的處理方法114.1.1.表面處理法114.1.2填充法114.1.3灌漿法114.1.4.結構補強法114.1.5混凝土置換法114.1.6仿生自愈合法115 結論125.1 混凝土裂縫產生原因125.2 混凝土裂縫的控制措施125.3 混凝土裂縫的處理方法12III 混凝土裂縫的成因與控制1 概述1.1 課題的提出混凝土結構工程的裂縫,是一個帶著有普通性被工程界很為關注的問題.有些裂縫的繼續(xù)擴展可能危及結構安全,因為結構的最終破壞往往是從裂縫開始的,成為結

3、構的破壞的先兆,這主要是指荷載產生的裂縫;有些裂縫的出現(xiàn)造成工程滲漏,影響正常使用,是鋼筋銹蝕,保護層剝落,降低混凝土強度 ,嚴重損害工程耐久性,縮短工程使用壽命,這主要是指變形產生的裂縫;還有耦合作用下的裂縫和堿骨料反應膨脹應力引起的裂縫及凍融引起的裂縫.同時較大的結構裂縫,也為人的觀瞻難以接受,造成恐懼心理壓力,影響建筑美觀,為裝修造成困難.由于產生裂縫的微觀與宏觀機理的復雜性、動態(tài)變化性,它也是困擾工程技術人員一個技術難題.資料收集與調研方案資料、數(shù)據(jù)整理,統(tǒng)計分析運用相關理論與技術進行分析與相關實體工程結合,進行分析研究分析混凝土產生裂縫具體原因針對原因提出相應的措施在工程中應用并驗證

4、成果總結,編制報告圖1.1 技術研究路線2 裂縫的成因裂縫產生的形式和種類很多,有設計方面的原因,但更多的是施工過程的各種因素組合產生的,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手.正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑.裂縫原因是設計、施工、材料、環(huán)境及管理等相互影響的綜合性問題,解決裂縫控制問題應當采取綜合方法.由六項主要因素組成的控制鏈見圖2.1. 結構 材料 施工 工程結構裂縫控制鏈 地基 環(huán)境 裂縫處理 圖2.1 工程結構裂縫控制鏈2.1 設計原因 1.設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫. 2.設計中對構件施

5、加預應力不當,造成構件的裂縫(偏心、應力過大等). 3.設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如墻板、樓板). 4.設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形. 5.設計中采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利.6.菏載收縮,使用環(huán)境溫度 變化,管線配置不當,保護層厚度 不足,抗溫度 收縮配筋不足. 2.2 材料原因 1.粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大.集料顆粒級配不良或采取不恰當?shù)拈g斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生. 2.骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大. 3.混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮.

6、 4.水泥品種原因,礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大. 5.水泥等級及混凝土強度 等級原因:水泥等級越高、細度 越細、早強越高對混凝土開裂影響很大.混凝土設計強度 等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂.2.3 混凝土配合比設計原因 1.設計中水泥等級或品種選用不當. 2.配合比中水灰比(水膠比)過大. 3.單方水泥用量越大、用水量越高,表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度 越大,收縮越大. 4.配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差,導致混凝土離淅、泌水、保水性不良,增加收縮值. 5.配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當. 2.4 施工及

7、現(xiàn)場養(yǎng)護原因 1.現(xiàn)場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生. 2.拌和不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土),攪拌時間不足或過長,拌和后到澆筑時間間隔過長,易產生裂縫.3.連續(xù)澆筑時間過長,接茬處理不當,易產生裂縫.4.高空澆注混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大. 5.對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產生表面收縮裂縫. 6.大體積混凝土澆注,對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內部溫度 過高或內外溫差過大,混凝土產生溫度 裂縫. 7.現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫. 2.5使用原

8、因(外界因素) 1.構筑物基礎不均勻沉降,產生沉降裂縫. 2.野蠻裝修,隨意拆除承重墻或鑿洞等,引起裂縫. 3.周圍環(huán)境影響,酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕,引起裂縫. 4.意外事件,火災、輕度 地震等引起構筑物的裂縫.5.結構構件各區(qū)域溫度 、濕度 差異過大.3 裂縫的控制措施3.1 設計方面 3.1.1 設計中的抗與放 在建筑設計中應處理好構件中抗與放的關系.所謂抗就是處于約束狀態(tài)下的結構,沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施,而所謂放就是結構完全處于自由變形無約束狀態(tài)下,有足夠變形余地時所采取的措施. 設計人員應靈活地運用抗一放結合、或以抗為主、或以放為主的設計原則.來選擇結構方

9、案和使用的材料. 3.1.2盡量避免結構斷面突變帶來應力集中如因結構或造型方面原因等而不得以時,應充分考慮采用加強措施. 3.1.3采用補償收縮混凝土技術在常見的混凝土裂縫中,有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的.要解決由于收縮而產生的裂縫,可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮,實踐證明,效果是很好的. 3.1.4 設計上要注意容易開裂部位根據(jù)調查,各類結構的易裂部位如下:1.框架機構和剪力墻結構房屋中的現(xiàn)澆混凝土樓板易裂部位(1)房屋平面體形有較大凹凸時,在凹凸交接處的樓板;(2) 兩端陽角處及山墻處的樓板;(3) 房屋南面外墻設大面積玻璃窗時,與南向外墻相鄰的樓板;2.框架結構房屋中的

10、框架梁在以下部位易出現(xiàn)裂縫(1) 頂層縱向和橫向框架梁的截面上部區(qū)域;(2) 長度 較長的端部或中部縱向框架梁;(3) 橫向框架梁截面中部.3.剪力墻結構房屋中在以往部位易出現(xiàn)裂縫(1) 端山墻;(2) 開間內縱墻;(3) 頂層和底層墻體;(4) 長度 較大(10米)的墻.4.當冬季停工春季再繼續(xù)施工時,地下室在以下部位易出現(xiàn)裂縫(1) 地下室頂板;(2) 地下室的窗上墻和窗下墻.對以上易出現(xiàn)裂縫的部位,目前在設計中通常采用了 “放”、“抗”或“抗放結合”的控制裂縫措施,工程經驗表明在于材料、施工等部位密切配合的情況下,可取得較好的效果.3.2 材料選擇 1根據(jù)結構的要求選擇合適的混凝土強度

11、等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強高的水泥. 2選用級配優(yōu)良的砂、石原材料,含泥量應符合規(guī)范要求. 3積極采用摻合料和混凝土外加劑.摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份,可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用. 4正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法.對膨脹劑應充發(fā)考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果.應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量. 3.3 混凝土配合比設計1.混凝土配合比除應按普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ55的規(guī)定,根據(jù)要求的強度 等級、抗?jié)B等級、耐久性及工作性等進行配合比設計外,其配制的混凝土還應符合4.3.2-

12、4.3.10的規(guī)定.2.干縮率.混凝土90d的干縮率易小于0.06%.3.坍落度 .在滿足施工要求的條件下,盡量采用較小的混凝土坍落度 ;基礎、梁、樓板、屋面用的混凝土坍落度 易小于120米米,柱、墻用的混凝土坍落度 宜小于150米米;混凝土采用泵送時,高層建筑用的混凝土坍落度 根據(jù)泵送高度 宜控制在180米米左右,多層及高層建筑底部的混凝土坍落度 宜控制在150米米.4.用水量.不宜大于170千克/米3.5.水泥用量.普通強度 等級的混凝土宜為270-450千克每立方米,高強混凝土不宜大于550千克每立方米.6.水膠比.應采用適當較小的水膠比.混凝土水膠比不已大于0.60.7.砂率.在滿足工

13、作性要求的前提下,應采用較小的砂率.8.配合比設計人員應深入施工現(xiàn)場,依據(jù)施工現(xiàn)場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況,合理選擇好混凝土的設計坍落度 ,針對現(xiàn)場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比,協(xié)助現(xiàn)場搞好構件的養(yǎng)護工作. 3.4 施工方面3.4.1 模板的安裝及拆除1.模板及其支架應根據(jù)工程結構形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工工具和材料供應等條件進行設計.模板及其支架應具有足夠的承載能力、剛度 和穩(wěn)定性,能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側壓力、施工過程中產生的荷載,以及上層機構施工時產生的荷載.2.安裝的模板須構造緊密、不漏漿、不滲水,不影響混凝土均勻性及強度 發(fā)展,并能保證

14、構件形狀正確規(guī)整.3.安裝模板時,為確保保護層厚度 ,應準確配置混凝土墊塊和鋼筋定位器等.4.模板的支撐立柱應置于堅實的地面上,并應具有足夠的剛度 、強度 和穩(wěn)定性,間距適度 ,防止支撐沉陷,引起模板變形.上下層模板的支撐立柱應對準.5.模板及其支架的拆除順序及相應的施工安全措施在制定施工技術方案時應考慮周全.拆除模板時,不應對樓層形成沖擊荷載.拆除模板及支架應隨拆隨清運,不得對樓層形成局部過大的施工荷載.模板及其支架拆除時混凝土結構可能尚未形成設計要求的受力體系,必要時應加設臨時支撐.6.底模及其支架拆除時的混凝土強度 應符合設計要求;當無設計要求時,混凝土強度 應符合表3.1的規(guī)定表3.1

15、 底模拆除時的混凝土強度 要求構件類型構件跨度 /米達到設計混凝土立方體抗壓強度 標準值的百分率/%板22,885075100梁、拱、殼8875100懸臂構件1003.4.2 混凝土的制備1.應優(yōu)先采用預拌混凝土,其質量應符合預拌混凝土GB/T14902的規(guī)定進行外,對品質、種類相同的混凝土,原則上要在同一預拌混凝土廠訂貨.如在兩家或兩家以上的預拌混凝土廠訂貨時,應保證各預拌混凝土廠所用主要材料及配合比相同,制備工藝條件基本相同.2.施工者要事先制定好關于混凝土制備的技術操作規(guī)程和質量控制措施.3.4.3 混凝土的運輸1.運輸混凝土時,應能保持混凝土拌和物的均勻性,不應產生分層離析現(xiàn)象,運送容

16、器應不漏漿,內壁關滑平整,具有防曬、防風、防雨雪、防寒設施,并宜快速運輸.運送頻率,應保證混凝土施工的連續(xù)性.2.運輸車在裝料前應將車內殘余混凝土及積水排盡.當需在卸料前補摻外加劑調整混凝土拌和物的工作性時,外加劑摻入后運輸車應進行快速攪拌,攪拌時間應由實驗確定.3.運至澆搗地點混凝土的坍落應符合要求,當有離析時,應進行二次攪拌,攪拌時間應由實驗確定.嚴禁向運輸?shù)綕仓攸c的混凝土中任意加水.4.由攪拌、運輸?shù)綕仓肽．敋鉁夭桓哂?5時,持續(xù)時間不宜大于90米in,當氣溫高于25時,持續(xù)時間不宜大于60米in.當混凝土中摻加外加劑或采用快硬水泥時,持續(xù)時間應由實驗確定.3.4.4 混凝土的澆筑1

17、. 為了 獲得勻質密實的混凝土,澆筑時要考慮結構的澆筑區(qū)域、構件類別、鋼筋配置狀況以及混凝土拌和物的品質,選用適當機具與澆筑方法.2. 澆筑之前要檢查模板及其支架、鋼筋及保護層厚度 、預埋件等的部位、尺寸,確認正確無誤后,方可進行澆筑.同時,還應檢查對澆筑混凝土有無障礙,必要時予以修正.3. 制定施工方案時應考慮工程情況和實際工作能力,使各環(huán)節(jié)的施工能力應與混凝土的一次澆筑量相適應,必要時混凝土的連續(xù)澆筑.4. 對現(xiàn)場澆筑的混凝土要進行監(jiān)控,運抵現(xiàn)場的混凝土坍落不能滿足施工要求時,可采取經實驗確認的可靠方法調整坍落度 ,嚴禁隨意加水.在降雨雪時不宜在露天澆筑混凝土.5. 澆筑墻、柱等較高構件時

18、,一次澆筑高度 以混凝土不離析為準,一般每層不超過500米,搗平后再澆筑上層,澆筑時要注意振搗到位時混凝土充滿端頭角落.3.4.5 混凝土的養(yǎng)護1. 養(yǎng)護是防止混凝土產生裂縫的重要措施,必須充分重視,并制定養(yǎng)護方案,派專人養(yǎng)護工作.2. 混凝土澆注完畢,在混凝土凝結后即須進行妥善的保溫、保濕養(yǎng)護,盡量避免急劇變化、振動以及外力的擾動.3. 澆筑后采用覆蓋、曬水、噴霧或用薄膜保濕等養(yǎng)護措施;保溫、保濕養(yǎng)護時間,對硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7d;對摻用緩凝型外加劑或抗?jié)B要求的混凝土,不得少于14d.4. 底版和樓板等平面結構構件,混凝土澆筑收漿和抹壓后,用塑料

19、薄膜覆蓋,防止表面水份蒸發(fā),混凝土硬化至可上人時,可揭去塑料薄膜,鋪上麻袋或草簾,用水澆透,有條件時盡量蓄水養(yǎng)護.5. 截面較大的柱子,宜用濕麻袋圍裹噴水養(yǎng)護,或用塑料膜圍裹自生養(yǎng)護,也可涂刷養(yǎng)護液.3.5 管理方面應當確定科學的控制裂縫標準,合理的選擇施工進度 ,避免在混凝土施工中過分搶修工期,監(jiān)督混凝土施工中制定的各項技術措施,必須嚴格執(zhí)行.不應當預先指定設計及施工方法,設計圖紙上不應指定施工單位采用尚不成熟的外加劑.施工過程中及驗收后發(fā)現(xiàn)有少量的裂縫,應當采取化學灌漿方法和封閉方法加以處理,輕微的收縮裂縫不應作為“事故”處理,不應降低工程質量標準,采取適當措施以確保結構物的正常耐久使用,

20、完全滿足設計要求.除非承載力嚴重不足,不要輕易打掉重建,耗費巨資補強加固.注意到同一設計單位設計,同一材料供應單位,同一施工單位施工,在相同環(huán)境中,裂縫程度 卻完全不同,這是常遇到的現(xiàn)象,其要害是“非均質性”,裂縫控制的作用效應及抗力都是高度 離散性和隨機性的問題.3.6 環(huán)境方面注意施工的季節(jié),環(huán)境的溫濕度 及氣象變化對混凝土變形性能的影響,嚴格控制現(xiàn)場坍落度 、防風、及時和氣象站保持緊密聯(lián)系,應當盡可能在較低的溫度 環(huán)境中開始澆灌混凝土,中間特別注意急劇降溫、急劇干燥對混凝土的不利影響.注意暴雨中不能澆灌混凝土.4 混凝土裂縫的處理方法4.1 混凝土裂縫的處理方法4.1.1.表面處理法表面

21、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(fā)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(土工膜或其它防水片)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 4.1.2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,作業(yè)簡單,費用低.寬度 小于0.3米米,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(guī)模裂縫的簡易處理可采取開型槽,然后作填充處理. 4.1.3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.利用壓送設備(壓力0.20.4米pa)將補縫漿液注入砼裂隙

22、,達到閉塞的目的,該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好.也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便效果也很理想. 4.1.4.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理效果的檢查包括修補材料試驗;鉆心取樣試驗;壓水試驗;壓氣試驗等. 4.1.5混凝土置換法混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入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.4.1.6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,而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統(tǒng),當混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合4.5 結論5.1 混凝土裂縫產生原因混凝土裂縫產生的原因主要有:設計方面存在斷面突變、施加預應力不當、鋼筋配置過少或過粗、未充分考慮混凝土構件的收縮變形、混凝土等