大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文(设 计)
、
题 目:浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施
层 次: 专科起点本科
专 业: 土木工程
年 级: 年 季
学 号:
学 生:
指导教师:
完成日期: 2022年7月31日
随着中国城市化进程的蓬勃发展,土木工程建设遍地开花,混凝土结构的应用越来越广泛。混凝土结构在施工期间和使用期间受到各种因素的影响,产生裂缝,限制了混凝土结构的使用,混凝土裂缝时刻威胁着混凝土结构的安全,大大降低了混凝土结构的承载力、耐久性、抗渗性;而且,不同建筑的混凝土结构并不一样,造成其出现裂缝的原因也不尽相同,如何分析不同混凝土结构产生裂缝的原因,并提出有针对性的防治措施,成为建筑领域较为关注的话题。本文以混凝土裂缝作为研究主题,集中探讨混凝土裂缝产生的原因及防治对策。此外,本文以某工程为例,探讨了该工程混凝土裂缝的防治,并分析了取得的效果。总之,如何保证混凝土结构的质量就成为广大工程技术人员的难点,本文力求结合具体案例的施工经验,谈谈如何做好混凝土施工工作。
关键词:混凝土;裂缝;成因;措施
目 录
引 言
商品混凝土结构的主要优点是:整体性好,可灌筑成为一个整体;可模性好,可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低。90年代后期,尤其是近几年来,商品混凝土结构设计强度越来越高,工期要求越来越快,普遍采用了预拌供应、泵机输送的施工方法。施工设备先进了,施工速度大大加快,商品混凝土结构出现麻面、蜂窝等现象减少了,裂缝缺陷却反而多了起来。结构裂缝发现的时间,有的在施工过程当中,有的在竣工验收之前,有的在交付使用之后一、二年,甚至更长一些年限。裂缝发生的构件有板,也有梁或墙柱,多数在楼板,少数在梁;发生的部位多在支座附近,也有在跨中;裂缝的形状有分散的,也有连通的;深度有表面的,也有深层的,甚至有贯穿的;宽度有0.1 mm以内的,有0.1~0.3 mm之间的,也有0.3mm以上的,多为0.1~0.3 mm之间。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,尤其是楼板的裂缝,轻者影响建筑物美观,造成渗漏水,重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一,特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝,往往会引起业主对工程质量提出异议,从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。因此,正确分析裂缝产生原因,切实加以防治十分必要,十分迫切。研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训,从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面,着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。
目前,工程结构领域长期受到混凝土裂缝的困扰,这是因为如果不能发现引发裂缝的原因,并采取措施进行控制的话,裂缝就会扩大、恶化,并最终降低混凝土的耐久性,这一问题己经引起工程技术人员的关注,并在工程实践中进行了许多研讨处理。上世纪80年代,国际上爆发了石油危机,时至今日,混凝土耐久性危机成为新的世界性难题,这是因为早期建设的道路、水利、房屋、桥梁等,其使用寿命远远达不到设计年限,多数在二十年内就己经无法提供正常服务,要么需要进行大规模维护,要么需要进行翻修调试。国内情况同样不容乐观,一些见诸报端的重大混凝土工程项目,都是因为混凝土裂缝类病害而导致功能异常,严重的己经出现安全隐患而导致弃用,这给国民经济造成了沉重损失。通过广泛地调研,在我国的交通基础设施、海港工程项目中,以及商业建筑、民用建筑领域,都受到混凝土裂缝问题的影响,这不只是经济层面、技术层面的问题,更是关乎民生安全的重大课题。在我国“一五”期间,建筑领域的更新改造资本在同期建筑投资体量中的占比是4.2%,在“三·五”、“四·五”期间逐步扩大到27%,31.7%,及至“七五”期间,这一指标己经提高为54%。以辽河油田为例,为了维修、加固400栋住宅,工程投资规模高达2.4亿元,如此大成本的修缮工程的原因何在呢?正如施工设计人员所述:“混凝土架起来的住房,都因为混凝土裂缝而变得不敢入住”。可以说,我国在大规模建设基础设施的同时,也承受着混凝土裂缝病害,对此,应当加快研究混凝土开裂问题,同步开展混凝土裂缝预防和混凝土结构加固等课题研究。
1 绪言
在实际工程中,往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。宽度小于或等于0.05mm的裂缝通常对使用无大的危害,叫做无害裂缝,而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力,而且直接影响结构耐久性,缩短使用寿命。施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝,或减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝。国内外对裂缝宽度都有相应的规定,如我国的CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》,对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就明确规定干湿交替和冻融环境下的一般构件为0.2mm;水中和土中环境下为0.3mm。混凝土由于各种收缩引起的开裂问题一直是混凝土结构物裂缝控制的重点和难点。
随着我国国民经济的高速增长,促进了建筑业的快速、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,不容易风化,且养护费用低,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。开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及结构不合理等。混凝土所产生的温度收缩、干燥收缩、不均匀沉降、结构应力集中等都可能会导致混凝土开裂。
各国学者根据各自的试验和经验对钢筋混凝土结构裂缝的开裂机理主要有以下三种观点:粘结——滑移法;无滑移法;综合理论;其综合考虑了以上两种破坏机理对混凝土破坏的准则的研究。而对破坏准则的研究,迄今为止国内外学者提出的破坏准则也不下几十个,他们的来源可以分成三类:一类是借用古典强度理论的观点和计算式;二是以混凝土多轴强度实验资料为基础的经验回归式;三是以包络面的集合形式特征为依据的纯数学推导式。从整体上来看,强度理论准则中参数过少的不太适用描述混凝土的实际破坏包络面,亦即不能适应于广泛的应力范围;但参数过多,可能稍微提高模拟曲面的精细程度,但对于材性离散的混凝土来说,也不一定能真正提高计算准确程度的效果。
对混凝土裂缝宽度的计算模式主要有;我国设计规范中的计算公式和方法;美国规范对裂缝的计算公式和方法;模式规范CEBFIPM90中的计算方法:基于有限元研究方法;直接确定最大裂缝的宽度等几种方法。对形成裂缝大小的影响因素很多,一般说来主要有外界荷载及形式,配筋率及形式,钢筋与混凝土的粘结力,混凝土的形状尺寸,粒径大小等都对混凝土裂缝产生、发展有较大的影响。
2 混凝土裂缝的分类及成因
混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本章将就混凝土结构中常见裂缝进行分类,并对结构中占主要部分的裂缝进行成因分析。
2.1 混凝土结构裂缝的分类
2.1.1 按裂缝的成因分类
根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝和非结构性裂缝两大类。
一、结构性裂缝
结构性裂缝是由荷载引起的,其裂缝与荷载相对应,是承载力不足的结果,其裂缝形式多种多样,主要形式有:
(一)设计原因引起的裂缝
1、钢筋锚固长度不满足要求产生的裂缝。
2、设计时的计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。
3、计算理论选择错误,结构构造不当引起的裂缝。
4、构件的刚度不满足要求,导致结构开裂。
5、平板结构中结构构造不当导致板面开裂。
6、计算模型选择时,考虑主要应力,忽略次要应力,而忽略部分的应力导致。结构中产生的裂缝。
7、设计时未考虑施工方法,由此在结构中产生的裂缝。
8、预制构件连接部分的裂缝。
(二)施工原因引起的裂缝
1、施工时,钢筋位置摆放不正确,在结构中引起的裂缝。
2、模板支护不当,在构件中产生的裂缝。
3、施工使用的原材料不符合设计要求或不合格而引起的裂缝。
4、施工时,构件未达到规定的强度要求便使其承受堆载等荷载而引起的裂缝。
5、施工质量达不到要求而引起的裂缝。
(三)使用原因引起的裂缝
1、改变建筑物的使用条件引起的裂缝。
2、火灾等事故引起的裂缝。
3、由地震等偶然荷载引起的结构开裂。
二、非结构性裂缝
由各种变形变化引起的裂缝。从国内外的研究资料以及大量的工程实践来看,非结构性裂缝在混凝土结构裂缝中占了绝大多数,约为80%,其形成原因比较复杂,以收缩裂缝为主导,工程中比较常见的非结构性裂缝有收缩裂缝、温度裂缝和沉降裂缝。
1、收缩裂缝
收缩裂缝是由湿度变化引起的,它是混凝土非结构性裂缝中的主要部分。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间的不同,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩裂缝和碳化收缩裂缝等。
2、温度裂缝
混凝土受温度变化产生热胀冷缩,如果混凝土内外温差或季节气温变化过大,在混凝土结构内部产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,这种裂缝为温度裂缝。温度裂缝常出现在我国北方地区的建筑物中。
3、沉降裂缝
地基基础承载上部结构的荷载作用,当地基基础承载力不均匀或地基承载力均匀但建筑物建成后各不同部位荷载差异较大,导致地基产生不均匀沉降,这种不均匀沉降在结构内部产生拉应力及剪应力,当这种拉应力及剪应力超过结构自身的抗拉及抗剪强度时,结构就会在最薄弱的部位产生裂缝,称为沉降裂缝。这种裂缝多为贯穿的,其位置与沉降方向一致。
2.1.2 按裂缝产生的时间分类
根据混凝土裂缝产生的时间划分,可将裂缝分为施工期间出现的裂缝和使用期间出现的裂缝。
一、施工期间出现的裂缝
1、塑性收缩裂缝
大多发生在混凝土初凝后、终凝前。此裂缝多产生于新浇筑的混凝土结构表面,形状规则且长短不一,互不连贯,裂缝较浅。在环境气温高、风速大,气候干燥的情况下易于出现。
2、沉降收缩裂缝
沉降收缩裂缝多在混凝土浇筑后产生,硬化后停止。多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上出现,或在预埋件的附近周围出现。裂缝呈菱形,宽度1~4mm,深度不大,一般延伸至钢筋上表面为止。
3、干燥收缩裂缝
这类裂缝一般在混凝土浇注后一段时间出现,严重时该裂缝会由表及里,由小到大逐步向结构内部发展,形成贯穿裂缝,一般在薄壁混凝土结构中常出现。
4、温度裂缝
多发生在混凝土浇注后的硬化过程中,裂缝宽度受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较细。
5、其他一些施工原因产生的裂缝,如混凝土搅拌、运输、浇注、振捣等工序的疏漏缺陷导致的裂缝,以及模板构造不当、拆模时间过早或方法不当,现场建材的堆放和钢筋绑扎不当,水电预埋管细部处理不当等都可能产生混凝土裂缝。
二、使用期间出现的裂缝
1、钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝
钢筋表面出现锈斑、锈片后进一步发展成整个钢筋表面锈蚀,并产生膨胀,与保护层脱离,发生层裂,最后表现为钢筋铁锈进一步膨胀,混凝土本身发生破坏,出现顺筋裂缝,混凝土脱离。
2、盐碱类介质及酸性侵蚀气、液体等引起的裂缝
盐碱类介质及酸性侵蚀气、液体等引起了混凝土的PH值发生变化,导致了钢筋锈蚀,最终导致混凝土产生裂缝。
3、冻融循环造成的裂缝
受冻混凝土内部水分结成冰,产生膨胀,膨胀应力较大时,使结构出现裂缝。混凝土表面和内部所含水分的冻结和融化的交替出现,形成了冻融循环。冻融的反复作用,使得混凝土结构出现裂缝,造成建筑构造的严重破坏。
4、碱骨料反应引起的裂缝
混凝土骨料石子中的活性二氧化硅(SiO2)如白云质石灰岩石子等,与水泥中过量的碱发生的化学反应。这种反应一般在水泥混凝土硬化后进行,反应生成碱性硅酸盐或碳酸盐,体积膨胀,使混凝土产生裂纹并破坏。
2.1.3 按裂缝的形状分类
混凝土结构中的裂缝按形状可分为:
(1)纵向裂缝,多数平行于混凝土构件底面,顺筋分布,主要是由钢筋锈蚀作用引的。
(2)横向裂缝,垂直于构件底面,主要是由荷载作用、温差作用引起的。
(3)剪切裂缝,主要是由于竖向荷载或震动位移引起的。
(4)斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于混凝土墙体和混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起。
(5)X形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的机械撞击作用或者震动荷载作用引起。
(6)各种不规则裂缝,如反复冻融或火灾等引起的裂缝。有直缝及不规则形状裂缝,此种裂缝中间宽并且贯通,两头深度较浅,多发生于混凝土楼板。
此外,还有因混凝土搅拌或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。
2.1.4 按裂缝的发展状态分类
根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为:
1、稳定裂缝。这种裂缝不影响持久应用,包括两类:一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝,常见于一些新建的防水工程中,这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合,析出Ca(OH)2晶体且部分Ca(OH)2又与溶解在水中的CO2发生碳化反应形成CaCO3结晶,两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭,从而渗漏停止,裂缝达到自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝,如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。
2、不稳定裂缝。这种裂缝将产生不稳定性的扩展,影响结构物的持久使用,应视其扩展部位,采取相应的措施。
就这两种裂缝而言,不稳定裂缝对工程结构安全的危害更大。
2.2 混凝土裂缝的产生原因
如前所述,混凝土裂缝的形式是多种多样的,产生的原因也非常复杂,而非结构性裂缝约占混凝土结构裂缝的80%左右,是混凝土结构中的主要裂缝和常见裂缝,因此,本节将对几种主要的非结构性裂缝的产生原因进行浅要分析。
2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析
收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。混凝土是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中,为保证其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4~5倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土体积收缩。此外,混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0.04%~0.06%。可见,收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩(化学减缩)裂缝和碳化收缩裂缝。
(1)塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝多产生于新浇混凝土表面,大多产生于混凝土初凝后、终凝前。混凝土表面水分蒸发速度超过其内部初、终凝硬化的速度,致使混凝土表面收缩,但是这种收缩受到结构构件和下层配筋约束而产生的浅层开裂,有时还有收缩与压缩的叠加。裂缝多呈外宽内窄,常见为不规则的多边形或与钢筋方向相互平行,长度从几厘米到几米不等,一般自表面开始,但也可发展成贯穿裂缝。在环境气温高、风速大,气候干燥的情况下易于出现。高性能混凝土特别容易产生这种裂缝。
主要成因分析:①混凝土浇注后未及时覆盖,表面水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土强度极低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂;②水泥用量过多,或使用过量粉砂,或混凝土水灰比过大;③使用有渗透性的柔性模板、模板、垫层过于干燥,吸水大;④振捣不足。
(2)干燥收缩裂缝
这类裂缝一般在混凝土浇注一段时间后出现,裂缝多为表面性的,宽度较细,多在0.05~0.2mm。走向纵横交错,没有规律性。但薄壁混凝土结构中,多沿结构的短方向分布;此外在结构变截面处以及大体积混凝土的平面部位较多见。严重时裂缝会由表及里,由小到大逐步向深部发展,形成贯穿裂缝。
主要成因分析:①混凝土浇注后养护不当,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化小,收缩也小,因而表面收缩变形受内部混凝土约束出现拉应力,引起混凝土表面开裂;②混凝土连续长度较长,整体收缩大;③混凝土级配中砂石含泥量大,收缩大,抗拉强度低;④混凝土过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层,收缩增大。
(3)自身收缩裂缝
在常温下混凝土构件与环境不发生任何水分交换时所产生的收缩裂缝,自收缩裂缝在高水灰比(W/C>0.45)的混凝土中较少,但当水灰比小于0.3时则很常见,其收缩量甚至达到总收缩量的50%。
主要成因分析:这与高粘结材料在水泥灰浆基体中产生较多细小的收缩孔有关,是由于持续的水化消耗了毛细孔的水造成自身收缩坍塌所致。
(4)碳化收缩裂缝
这类裂缝在结构表面出现,呈花纹状,无规律性,裂缝一般较浅,深度为1~6mm,裂缝宽度为0.05~0.2mm,多发生在混凝土浇注完成后数月或更长时间。
主要成因分析:混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积收缩,受到结构内部未碳化混凝土的约束而导致表面发生龟裂。
2.2.2 温度裂缝的产生原因分析
温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。表面温度裂缝走向无一定规律性,大面积结构温度裂缝常纵横交错。表面温度裂缝常发生在施工期间,宽度受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。
主要成因分析:表面温度裂缝多由温差较大引起。特别是大体积混凝土基础浇注后,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较大,当温度产生非均匀的降温差时,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,将产生较大的拉应力,而混凝土早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。
2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析
沉陷裂缝多属进深或贯穿性裂缝,走向与基础沉陷情况有关,可能出现在结构的上部或下部,一般与地面垂直。较大的贯穿性沉陷裂缝往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
主要成因分析:①结构、构件下面的地基软硬不均,或者存在松软土,未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇注后,地基局部产生不均匀沉降而引起裂缝;②结构各部荷载悬殊,未作必要的加强处理,混凝土浇注后因地基受力不均,产生不均匀下沉,造成结构应力集中而导致裂缝;③模板刚度不足,模板支撑不牢,支撑间距过大或支撑在松软土上,以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现;④冬季施工时模板支架支承在冻土层上,若上部结构未达到规定强度,地层化冻下沉,使结构下垂或产生裂缝。
3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术
由于裂缝的产生是由材料的特性导致的,在混凝土结构中普遍存在且危害较大,因此,要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展。
下面首先阐述混凝土结构中几种常见裂缝的预防措施。
3.1 混凝土结构裂缝的预防措施
3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施
1.塑性收缩裂缝的预防措施
配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小空隙率和砂率;同时,要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度。浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿润。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。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。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂,或覆盖湿草袋、塑料布等方法;当表面发现微细裂缝时,应及时抹压,再覆盖养护。设挡风设施。
2.干缩收缩裂缝的预防措施
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,降低水泥用量,以减少水化热量。选用良好级配的骨料,并严格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。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、减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时,可采用冰水或深井凉水拌制混凝土,或设置简易遮阳装置,并对骨料进行喷水预冷却,以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30厘米,以加快热量散发,并使温度分布均匀,同时也便于振捣密实。大体积混凝土适当预留一些孔道,采取通冷水或冷气降温。大型设备基础采取分块分层间隔浇筑(间隔时间5~7天)分块厚度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宽的临时间断缝,40天后再用干硬性细石混凝土浇筑,以减少温度收缩应力。浇筑混凝土后,表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖,并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护(或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护)。夏季应适当延长养护时间,使之缓慢降温。在寒冷季节,混凝土表面应采取保温措施,以防寒潮袭击。拆模时,块体中部和表面温差不宜大于20℃,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浇筑大体积混凝土时,可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸,以消除或减少约束作用。10)、蒸汽养护构件时,控制升温速度不大于25℃/小时,降温速度不大于20℃/小时,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。
3.1.2 温度裂缝的预防措施
尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.5以下。改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。预留温度收缩缝。减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在规定的范围之内。
3.1.3 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施
一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。
3.2 混凝土结构裂缝的处理技术
裂缝不但会影响结构的整体性和刚度,还会降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力,因此在实际工程中,应根据裂缝的性质和实际情况区别对待,及时处理,以保证建筑物的安全。
混凝土结构裂缝的修补措施主要有以下几种方法:表面封闭法,灌浆、嵌缝封堵法,结构加固法,混凝土置换法等等。
3.2.1 表面封闭法
这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝,通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3.2.2 灌浆、嵌缝封堵法
该方法适用于宽度为0.1-0.2mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下:裂缝清理—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
当裂缝数量较多时,先要在预计要贴的裂缝位置贴上医用白胶布,再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝来回涂刷。使裂缝封闭,大约10分钟后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆咀用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行,若气温高的话半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆咀,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆咀压入裂缝,当相邻的咀中流出浆液时,就可以拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。
3.2.3 结构加固法及混凝土置换法
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。
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积。在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积。在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。