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23.12.2019Concretecracks1混凝土裂缝讲座撰写:总监布斯基ChiefSupervisionEngineer(CSE)JensBuskies1.混凝土裂缝的原理引言裂缝产生的原因不同种类的裂缝如何防止裂缝的产生2.混凝土裂缝的实例分析预防裂缝裂缝修补23.12.2019Concretecracks2混凝土裂缝-讲座1.混凝土裂缝的原理23.12.2019Concretecracks3混凝土裂缝-讲座混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks4钢筋混凝土结构出现裂缝属于常发生的事情，尽管完全避免裂缝不太可能，但最好还是不要出现。新浇砼体的张拉力在没完全吸收时，容易导致出现裂缝问题。混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks5新浇混凝土的张拉力在没完全吸收时，易出现裂缝，其原因主要有三点：-塑性收缩（早期收缩）；-温度影响；-建筑体出现沉降；混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks6混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks7早期收缩缝往往是由于混凝土表平面暴露，导致快速干硬，在受到应力的影响下形成裂缝，该裂缝也许是很浅的毛细状裂缝（裂纹），也可能是条很深的细缝。这样的裂缝，如果养护到位或振捣充分是可以避免的。较深的细裂缝不能随意处理的，必须按规范采取措施进行修补。混凝土裂缝引言23.12.2019Concretecracks8由于温度的热胀冷缩而产生的应力会使浇筑结构体出现裂缝，裂缝的形成：一方面是由于内外温差，而另一方面是由于自身的热量，巨大的温差会使构件形成裂缝。混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks9为避免温差大于15°C，需采取隔热措施，通过减少温度的影响或尽早切割伸缩缝可避免裂缝出现。混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks10较大或较高的砼体必须要做到均匀浇筑和充分振捣，避免出现沉降裂缝；模板内浇筑体的下沉会形成水面上升或钢筋的角度影了振捣，也会引起裂缝形成，对此要注意。再次振捣可减少裂缝的形成，平放的混凝土构件表平面可采用抹平方式。混凝土裂缝-讲座引言23.12.2019Concretecracks11混凝土结构的承载性能、适用性能以及使用寿命会由于裂缝的影响，导致性能削弱。裂缝无法完全避免，而且也并不是全部均对构件形成有害裂缝。裂缝的宽度必须处在可控的安全范围内，否则必须按设计要求进行裂缝修补。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks12新浇砼体会因为体积急速收缩而产生裂缝砼体表面水分流失；空气湿度不足，强风，强烈的太阳照射以及不良的温度条件均是导致浇筑体水分流失的主要因素。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks13新浇砼体或已开始硬化的砼体会因为张拉应力而产生裂缝此刻会大于或等于混凝土的抗拉强度原因：-自身应力-强制力-外部负荷力混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks14混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks15主要产生裂缝的原因详细汇总在下面的表格1中。化学原因此处没做考虑实际情况通常是，裂缝的产生多数是因为砼体收缩，特别是早期的收缩，或者水化热的流失。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks16序号裂缝产生的原因裂缝的特征相关裂缝产生的时间正确防止裂缝的措施1新浇筑的混凝土沉降钢筋上方的纵向裂缝：裂缝的宽度达几毫米；裂缝的深度较小，较为严重的情况下可达几厘米在混凝土浇筑完成后的第一个小时内，在这段时间内混凝土仍然是处于弹性可变的状态混凝土配合比（用水量，分级曲线），混凝土加工，后期振捣是否充分2早期伸缩（弹性收缩）混凝土表面裂缝，在所有混凝土结构表面上产生；通常没有固定的裂缝方向；裂缝宽度大于1毫米；裂缝深度非常小在混凝土浇筑完成后的第一个小时内，在这段时间内混凝土仍然是处于弹性可变的状态避免因干燥的空气，强风，以及强力的太阳直射或者温度过高而导致的非常快速的混凝土水分流失，混凝土配合比（用水量），混凝土加工，后期振捣是否充分3水化热的流失混凝土表面裂缝，贯穿裂缝，扭曲型裂缝；宽度超过1毫米在混凝土浇筑完成的第一天内混凝土配合比，种类，粘稠度和强度等级，适度降温（大型混凝土结构），养护，钢筋（数量，绑扎），混凝土施工缝的选择4伸缩（凝固伸缩）混凝土表面裂缝，贯穿裂缝，扭曲型裂缝；宽度超过1毫米混凝土灌注完成后的几周（一个月）之内混凝土配合比，钢筋，相应的空气湿度，正确的分段浇筑5外部温度效应扭曲或者贯穿型的裂缝，宽度通常超过1毫米，这样的裂缝也仅在混凝土结构表面上出现在混凝土结构的整个生命周期内，只要温度变化都会发生钢筋，混凝土配合比，预应力，新旧构件的结合面混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks17Tabelle6支撑力条件的改变（沉降和变形）扭曲或者贯穿型的裂缝，宽度通常超过1毫米只要发生支撑情况的改变均会发生刚度比问题，其余同第五条相同7自身预应力状态（障碍变形，大段的支撑力变化，非线性支撑力改变）不同的原因导致的情况各有不同因伸缩产生的裂缝正确设置钢筋8外部负荷毛细裂纹，扭曲裂缝或者贯穿裂缝以及剪切裂缝只要在使用过程中就会发生正确设置和绑扎钢筋9冰冻主要的裂缝均为纵向钢筋附近，或在含水的空洞附近霜冻时节防止含水空洞的出现10露筋裂缝沿钢筋的走向，或在混凝土结构的边角区域，或由于震动引起多年之后混凝土保护层要足够厚并保证质量混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks18a)收缩干化作用导致的体积收缩混凝土的干化首先从表层开始并逐步向内层凝固。外层混凝土将要开始收缩，但是由于内层混凝土仍然没有凝固导致混凝土无法收缩。这在混凝土凝固早期被称为早期收缩或者塑形收缩。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks19砼体在接下来的数周内或数月内，会持续干化，称之为干缩。或裂缝伴随收缩变化。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks20b)微收缩由于水泥和水之间的化学反映而产生的收缩。这个过程由水泥结构内部产生，对于混凝土外部尺寸产生的影响微乎其微。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks21c)水化热的流失由水化热产生的混凝土内部的热量主要是由混凝土结构自身以及相邻混凝土结构向空气中缓慢释放的热量。因此混凝土结构内核部的热量要远远高于其外层热量。这样明显的温差将导致内核向外产生压力，并使外部区域产生张拉力（见图1和2）混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks22温度曲线图混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks23温度曲线以及自身应力混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks24d)按顺序浇筑在旧砼体上浇筑新砼体，不同砼体之间会出现张拉力。新的混凝土在老混凝土冷却凝固的过程中会持续产生热量。正在凝固的混凝土结构会逐渐的收缩，但和新混凝土连接的部分会产生抵触。（称之为外部强制力，或纵向张力)混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks25新砼内温度和应力曲线图混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks26裂缝表（网状缝/收缩缝/钢筋附近裂缝/挠曲缝/剪切缝/贯穿缝/连接缝）混凝土裂缝河北段某大桥5号墩和8号墩(2015年9月2日）23.12.2019Concretecracks27墩身中部纵向裂纹超过0.20mm混凝土裂缝河北段某大桥3号墩和5号墩（2015年9月9日）23.12.2019Concretecracks28墩身中部纵向裂纹超过0.20mm混凝土裂缝河北段某大桥特大桥0号墩承台（2016年4月12日）23.12.2019Concretecracks29承台中部横向裂纹宽度超过1mm混凝土裂缝河北段某大桥2号桥7号墩23.12.2019Concretecracks30墩身入口纵向裂纹超0.20mm混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生原因23.12.2019Concretecracks31裂缝的形成总计分为五个时间段混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks32第一阶段（0到2小时）首个阶段温度没有变化（平静期）混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks33第二阶段（约2小时到6小时之间）由于水化热使温度升高，混凝土伴随形状变化，由热膨胀的混凝土结构开始压缩应变，此时的应力无法测量，故此阶段被称为“零温压”，缩写为T01混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks34第三阶段（约6小时到9小时）混凝土持续的变热，使混凝土强度的开始增强和产生压应力，部分压应力会通过张驰效应释放。第三阶段结束时达到的最高温度称之为Tmax。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks35第四阶段（约9小时到11小时）热量流失占主要部分：混凝土的温度以及压应力逐步降低，一部分的压应力通过张驰效应释放。“零温压2”称之为T02，随着冷却速度的加快会高于温度T01。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks36第五阶段（约11小时到15小时）持续的冷却和松驰效应释放的拉应力增加，使拉应力达到混凝土抗拉强度，随后产生贯穿缝。混凝土裂缝-讲座1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks37下面这些因素也是产生拉应力的原因：温度和收缩混凝土的拉应力会使砼体产生裂缝，早期和后期形成的混凝土裂缝参见图4.混凝土裂缝1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks38混凝土裂缝1.裂缝产生的原因23.12.2019Concretecracks39图4.混凝土抗拉强度以及应力混凝土裂缝2.不同种类的裂缝（裂纹）23.12.2019Concretecracks40裂缝分为表平面裂缝和贯穿裂缝混凝土裂缝2.不同种类的裂缝（裂纹）23.12.2019Concretecracks41表平面裂缝是由于温度过高和结构体内外湿度差过大而产生的。这些裂缝（裂纹）通常仅仅只有1厘米或深度不到1厘米，并且在几周之后会自动愈合。经验证明：当混凝土结构体内外温差超过20度时，新浇筑的混凝土结构体通常会产生这样的表面裂缝（裂纹）。混凝土裂缝2.不同种类的裂缝23.12.2019Concretecracks42贯穿裂缝如在一个已经硬化的混凝土结构体上再次浇筑时，容易产生贯穿缝。贯穿裂缝通常会垂直贯穿整个混凝土结构。混凝土裂缝3.如何避免裂缝的产生23.12.2019Concretecracks43可通过改善浇筑工艺/施工技术和结构技术来避免或减少裂缝的出现。也可通过钢筋的配置来吸收强制应力，减少裂缝出现。混凝土裂缝3.如何避免裂缝的产生23.12.2019Concretecracks44改善大体积混凝土的浇筑工艺措施这些措施主要是降低混凝土热效应，降低混凝土温度，减小水泥浆含量和水灰比含量。混凝土裂缝3.如何防止裂缝的产生23.12.2019Concretecracks45混凝土含水量过大和水化热效应不充分，会加大收缩，因此对混凝土中水含量比最好限制在170升/立方米，浇筑后应妥当的做好混凝土养护。在混凝土硬化和冷却的同时，混凝土水含量超过170升/立方米,即便温差较小也会导致裂缝产生。混凝土裂缝3.如何防止裂缝的产生23.12.2019C