大体积混凝土裂缝的产生和防护

大体积混凝土裂缝的产生和防护制作者：陈亮裂缝的发生机理裂缝的原因及分类裂缝的检测与修补什么是混凝土裂缝施工时的注意事项什么是混凝土裂缝？混凝土的微观裂缝为一般混凝土所固有，因为混凝土是由水泥浆体水化硬化后的水泥石与砂、石骨料组成，它们的物理力学性能并不一致，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而混凝土中的骨料则限制了水泥浆体的自由收缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷。通常所说的裂缝是指肉眼可见的宏观裂缝，而不是微观裂缝，其宽度应在0.05mm以上。混凝土内部不连续，具有诸多微小裂缝、空洞、孔道、疏松等缺陷。裂缝发生的机理混凝土出现宏观裂缝的原因多种多样，通常是因混凝土发生体积变化时受到约束，或因受到荷载作用时，在混凝土内引起过大拉应力（或拉应变）而产生裂缝。■当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，在裂缝正交方向产生混凝土裂缝。也就是说，即使没有外部荷载作用，或者即使混凝土发生体积变化时没有受到外部的约束，混凝土内部已经有了微裂缝，但是这些微裂缝在不大的外力或变形作用下是稳定的，当外力或变形作用较大时，这些粘结面上微裂缝就会发展，当外力或变形作用更大时，微裂缝就会扩展穿过硬化后的水泥石，逐渐发展成可见的宏观裂缝。受力裂缝的发展弥散状裂缝裂缝延伸发展裂缝互相贯通延伸发展成为表面裂缝多数轻微细小的宏观裂缝，对工程结构的承载能力、使用功能和耐久性不会有大的影响，只是有损结构的外观，引起对工程质量的疑虑。当可见的宏观裂缝较宽较深时，会影响结构的抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，从而损害工程结构的承载能力、使用功能和耐久性。8原材料和配合比水泥量、水泥强度、水泥活性、水胶比、骨料粒径、骨料含泥量、掺合料、外加剂等混凝土本身性能起决定性作用。设计缺陷结构体型、结构设缝、局部配镜不足、配筋方式不当、保护层厚度不够、环境条件选择不当等设计合理与否对裂缝状态具有重要影响。施工质量混凝土搅拌、运输、浇注、振捣、养护，模板拆除时间，预应力施工时机，施工接檫处理，压抹、施工季节。使用环境耐久性严重超载、疲劳荷载等非设计工况、改变结构用途、改造结构形式、结构超期服役而抗力退化、侵蚀环境下结构长期使用、没有及时维护需定期更换的构件。影响因素ＡBCD•裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因，可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝。裂缝产生的原因概括分类如下面所示：一、与结构设计及受力荷载有关的1、在设计荷载范围内，超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用2、地震、台风作用等3、构件断面尺寸不足、钢筋用量不足、配置位置不当4、结构物的沉降差异5、次应力作用6、对温度应力和混凝土收缩应力估计不足二、与使用及环境条件有关的1、环境温度、湿度的变化2、结构构件各区域温度、湿度差异过大3、冻融、冻胀4、内部钢筋锈蚀5、火灾或表面遭受高温6、酸、碱、盐类的化学作用7、冲击、振动影响三、与材料性质和配合比有关的1、水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高）2、水泥非正常膨胀（游离CaO、游离MgO、含碱量过高）3、水泥的水化热4、骨料含泥量过大5、骨料级配不良6、使用了碱活性骨料或风化岩石7、混凝土收缩8、混凝土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水胶比大、砂率大等）9、选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当10、外加剂、硅灰等掺合料掺量过大四、与施工有关的1、拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混凝土），搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长2、泵送时增加了用水量、水泥用量3、浇筑顺序有误，浇筑不均匀（振动赶浆、钢筋过密）4、捣实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混凝土表面强度过低就进行下一道工序5、连续浇筑间隔时间过长，接茬处理不当6、钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动7、钢筋保护层厚度不够8、滑模工艺不当（拉裂或塌陷）9、模板变形、模板漏浆或渗水10、模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当11、硬化前遭受扰动或承受荷载12、养护措施不当或养护不及时13、养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害14、混凝土表面抹压不及时15、大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温度差异过大裂缝成因多样性裂缝硬化前硬化后初期凍害塑性施工时沉降・移動物理的化学的温度构造塑性乾燥裂缝沉降裂缝模板的移動地基沉降、变形收缩性骨料干燥收缩龟裂钢筋的腐食碱骨料反应碳化凍結融解气温变化初期温度收缩突发荷载变形设计荷载外部约束温差内部约束施工时的注意事项•预防混凝土裂缝的方法•1.设计方面。在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。•2.施工方案与预防方面。采取良好的施工方案与预防措施,对控制混凝土裂缝着很大的关系。施工方案主要应确定一定的浇筑量,施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝设留位置也应加以注意。一般来说,应尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。•3.施工质量方面。由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上,如果在施工阶段控制住了裂缝,则在使用阶段开裂的可能性也就小了。因此,施工阶段是裂缝预防的主要阶段,在施工阶段要注意以下几个问题:混凝土要有合适的配合比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要考虑从防止产生裂缝的需要出发。适当的选择好水灰比,在满足强度的原则下,尽可能减少水泥用量。钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中发生变形。钢筋上的污物和氧化层要清除,以免影响黏结力。浇筑和振捣操作要合理,特别是振捣操作技术往往不被人们所重视。振捣不足就无法保证混凝土应有的密实度,过分的振捣则对水泥混凝土均匀有害,要恰到好处。•4.养护方面。养护的目的是使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程的温差。以便减小温度应力,尽量防止裂缝的产生。常规的养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减少表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7～28d,时间增加几天效果更好。裂缝检测手段•裂缝的位置、数量、走向：用照片和绘制裂缝展开图等形式记录•长度：用直尺、卷尺进行测量•宽度：用裂缝宽度比对卡、裂缝测宽仪、塞尺进行检测•裂缝的深度：采用超声波法或局部凿开法进行检测，必要时可钻取芯样进行验证裂缝检测——打音检查裂缝宽度检测用钢尺、裂缝卡、裂缝读数放大镜逐条测量裂缝长度检测用钢尺丈量检测裂缝深度检测超声波检测钻芯取样目的名称概要注意点混凝土结构物内钢材腐蚀状况调查自然电位法测量钢筋的自然电位混凝土保护层含水量影响测量值剥离或孔洞等缺陷调查红外线法红外线摄像仪拍摄混凝土表面，根据温度分布图象来调查剥离部位温度不能上升的部位产生不了温差，影响测量精度超音波法*1测量超音波传播速度遇钢筋时精度下降冲击弹性波法在混凝土表面施以微小冲击产生发出震动波，测量传播速度混凝土质量导致传播速度变化电磁波雷达法*2放射电磁波测量从破损部位反射回来的时间，经图像处理后表示含水份时探查精度下降放射线法*3混凝土表面照射X线或伽玛线放射线过强存在爆炸危险性，部件尺寸厚度50cm为限无损检测代表性方法内部钢筋位置调查电磁波雷达法同*2钢筋过密检知精度下降放射线法同*3放射线过强存在爆炸危险性，部件尺寸厚度50cm为限电磁诱导法感应器发出磁场，感知因钢筋存在诱导产生的电力钢筋过密、或保护层过厚检知精度下降混凝土强度调查反弹法击打混凝土表面测量反发硬度推定强度值分散超音波法同*1遇钢筋时精度下降内部钢筋位置调查电磁波雷达法同*2钢筋过密检知精度下降放射线法同*3放射线过强存在爆炸危险性，部件尺寸厚度50cm为限电磁诱导法感应器发出磁场，感知因钢筋存在诱导产生的电力钢筋过密、或保护层过厚检知精度下降混凝土强度调查反弹法击打混凝土表面测量反发硬度推定强度值分散超音波法同*1遇钢筋时精度下降•——混凝土裂缝处理的常见方法：•1.树脂灌注法；•2.表面封闭法；•3.钻孔嵌塞法；•4.柔性封闭法；•5.表面附加钢筋法；•6.灌浆法；•7.干嵌填法；•8.钉合法；•9.聚合物浸入法（重力渗入和真空渗入）；•10.迭合面层和表面处理法等等。裂缝修补材料树脂类环氧树脂水中硬化型环氧树脂丙烯酸树脂聚氨酯树脂聚酯树脂水泥类超微粒子水泥聚合物水泥•1.树脂灌注法环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05㎜的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。北京冶建工程裂缝处理中心开发的具有国际领先水平的工程师自动低压灌浆技术是树脂灌注法的最佳工法之一。THEENDTHANKYOU