混凝土裂缝判断和处理2016

混凝土裂缝判断和处理江西省建筑材料工业科学研究设计院吴金国高级工程师工检中心主任二0一六年五月裂缝的分类裂缝的产生的原因裂缝的检测分析裂缝的修复结构加固3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。建筑结构产生裂缝：荷载裂缝，几率20%变形裂缝，几率80%混凝土的变形类型与开裂自由收缩，相向变形，不裂；限制收缩，背向变形,开裂;自由膨胀，背向变形，开裂；限制膨胀，相向变形，不裂裂缝■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。裂缝■我们在九江艺术中心从应力应变做裂缝控制的研究■采取裂缝控制措施1、掺加抗裂纤维胀剂；2、后浇膨胀加强带构造；3、在楼板外角上下层放置放射状钢筋图5-3楼板附加构造筋(原受力筋、分布筋未示出)外角上下层布置上下布置φ6@200网片92#管砼抗拉强度与约束应力变化图0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.800应力/MPaRf抗拉强度/Mpa0.4430.7721.0151.1951.3281.4271.5011.5551.5951.6471.6631.6911.7081.7101.7101.7101.7101.710约束应力/Mpa0.070.150.240.390.560.750.841.021.101.141.321.311.361.491.301.311.391.351d2d3d4d5d6d7d8d9d11d12d15d23d30d37d44d51d58d裂缝■某工程开裂应力－抗拉关系图混凝土结构裂缝分类塑性裂缝温度裂缝收缩裂缝干燥收缩自干燥收缩塑性裂缝混凝土表面泌水速率蒸发速率开裂最大允许水分蒸发速率ACI305建议：对泌水速率介于0.5～1.5kg/m2/h的普通混凝土，最大允许蒸发速率为1.0kg/m2/h。但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，W/B小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如0.2～0.7kg/m2/h，塑性收缩裂缝依然有可能出现。养护的重要性养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养护是否良好的标准：首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；其次，必须在初凝之前开始养护。表面潮湿不是无需养护的理由，我们等不到表面发白。温度裂缝混凝土硬化期间由于水化放热使内部温度升高，到达温峰后降温时产生受约束的收缩变形，形成拉应力。当拉应力超过抗拉强度时，出现开裂。温差收缩水泥水化热，300-350kJ/kg；混凝土的绝热温升40-55ºC；ΔT=10℃，α=1×10-5/℃，冷缩值ST=ΔT/α≈1×10-4；ΔT25℃，则ST=2-2.5×10-4。绿地中央广场混凝土底板的温升曲线（温差）－冬季施工C40水泥用量260kg/m3粉煤灰用量94kg/m3矿粉78kg/m3水胶比0.36绿地中央广场混凝土底板的温升曲线（温升）最厚处9米承台唐宁街混凝土底板的温升曲线（布管）－夏季施工1#测管2#测管3#测管4#测管5#测管6#测管7#测管1#通道2#通道3#通道4#通道5#通道6#通道7#通道8#通道9#通道13#通道14#通道15#通道16#通道17#通道18#通道19#通道20#通道21#通道10#通道11#通道12#通道唐宁街C座承台测温测管通道示意图唐宁街混凝土底板的温升曲线（温差）唐宁街混凝土底板的温升曲线（温升）省高院混凝土底板的温升曲线（温升）－夏季施工混凝土内部湿度变化导致的体积变化干燥收缩：混凝土在未饱和空气中向外界散失水分而产生的收缩。–100g水泥浆体，可蒸发水分约6ml–混凝土C=300kg/m3，可蒸发水分约18ml–水泥砂浆干缩值约0.1~0.2%–水泥混凝土180天自由干缩值约0.04~0.06%在与外界没有水分交换的条件下，混凝土内部自干燥作用引起的宏观体积收缩。自收缩水化过程中水化产物的绝对体积减少。硅酸盐水泥的水化收缩约7%。如果混凝土C=300kg/m3，减缩值21~27L/m3初凝以前水化收缩表现为塑性收缩，初凝以后则导致自干燥收缩产生。水化反应进行过程中，一部分拌合水由化学反应消耗，一部分填充凝胶孔。当水灰比较大时，凝胶孔基本上充满水，自身收缩很小；水灰比较小时，凝胶孔内部只有部分充满水，形成弯月面，外界的压力使水泥浆体收缩。自收缩与干缩的异同点相同点：均由于水的迁移所引起；不同点：1.自收缩不失重，干缩伴随水分散失；2.自收缩是各向同性的，干缩由表及里；3.水灰比降低时，干缩减小，自收缩增大；4.覆盖后（或拆模前）不发生干缩，而自收缩必须通过湿养护才能减小。常规收缩试验测定结果是干燥收缩与自收缩的叠加，主要是干燥收缩。普通混凝土主要产生干燥收缩，自生收缩不超过50微应变，占总测定值的10%左右。干燥收缩是引起普通混凝土开裂的主要原因之一。在高强混凝土中，自生收缩可达数百微应变，占总收缩量的一半左右，不可忽视。自收缩与干缩的异同点裂缝问题案例分析裂缝类型出现的时间：塑性裂缝——开始几个小时温度裂缝——一天到两/三个星期干燥裂缝——几周或者甚至几个月后假想混凝土结构中的内部裂缝塑性裂缝路面和板钢筋混凝土板塑性裂缝的三种形式：在板边缘近似45度的对角线裂缝。任意分布的网状裂缝。沿钢筋排列或其它物理特征裂缝。钢筋混凝土楼板下部显示的塑性裂缝，不是沉降裂缝，板厚度为150mm。防止措施养护：早期养护、二次抹压。配合比设计：混凝土缓凝不宜过长。考虑使用引气剂掺入纤维：纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力。聚丙烯纤维效果好于钢纤维。假想混凝土结构中的内部裂缝温度裂缝外部约束内部约束G：外部约束，厚墙主要原因：水化热过大次要原因：快速冷却H:内部约束，厚板主要原因：较大的温度梯度次要原因：快速冷却出现时间：1天到2～3周大部分情况下，混凝土中心温度在约7～14d冷却至环境温度，温度收缩裂缝主要出现在这段时间，最可能出现在内部温度从高峰下降10～20度时形成。几周或几月后形成的裂缝不是温度收缩裂缝。假想混凝土结构中的内部裂缝长期干燥收缩最常见的位置：路面和墙防止措施：减少用水量和增强养护出现的时间：几周或几月预拌混凝土结构裂缝产生的原因变形作用引起的混凝土结构开裂的原因很复杂，涉及到结构设计、材料组成、施工技术、环境状态等诸多因素。混凝土材料本身的组成与性质的变化，以及随之而来的施工技术变化是现代混凝土结构容易开裂的重要原因。1.水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提高和外加剂的应用，砂石资源短缺引起的质量波动，是导致混凝土裂缝增多的直接材料因素；过去与现实的对比：水泥项目过去现在水泥筛余5－8%，比表面积250－300m2/kg，标稠用水量26－27%，掺合料1－2种，筛余1－3%，比表面积350－400m2/kg，标稠用水量27－30%，掺合料8－12种，2.泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比，是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素；配合比项目过去现在配合比用水量大小水灰比大小砂率小大浆骨比小大坍落度小大保水性好差粘聚性好差3.传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常规的施工进度要求，特别是现场加水问题，是导致混凝土裂缝增多的施工因素；4.非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺少系统研究，从而缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的设计因素；对传统普通混凝土，业已形成的设计理论和措施－－增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。对现代普通混凝土，当采用了这些措施，甚至掺膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。5.监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的管理因素。裂缝控制理念和目标从零开始－形成坚实而稳固的一体设计材料施工管理材料选择材料的质量控制设计控制结构缝的布置控制缝设计构造措施施工质量和管理施工技术措施系统的调查和检测调查钢筋腐蚀状况中性化状况氯离子含有量碱骨料反应钢筋位置剥离或浮起混凝土强度和结构物抗力检测结构设计资料建材资料构件检测缺陷检测裂缝检测和分析案例关于楼板案例...设计方面：关于楼板厚度、配筋问题，应进行对承载力、刚度、裂缝进行复核计算建材方面：应复核原材料质量，对于拌合物性能，应复核记录和实体检测，必要时钻芯取样试验施工方面：查阅施工日志、检查记录等相关资料，以及实地检测。使用环境：收集气温等资料分析条件内容裂缝发生于原因发生原因是什么。裂缝进行性裂缝是进行性的，还是已经停止发展裂缝部位的状态裂缝部位是否有水、泥或风化物裂缝补为是否干燥、湿润，是否存在流动的水裂缝部位的外部条件裂缝部位是在水下？水上？还是飞沫带修补时裂缝处于干燥状态还是潮湿状态修补时期修补时期是寒冷季节还是酷暑修补时外部条件修补时，外部是否受震动、变形、雨水等影响修补后裂缝处的外部条件裂缝部位，温度变化大吗裂缝部位是否受沉降、荷载等影响裂缝调查内容裂缝检测手段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2020/2/16混凝土裂缝宽度检测482020/2/16混凝土裂缝深度检测单面测裂缝平面示意图49裂缝修补方法1.表面封闭法2.压力灌浆法3.开槽填补法4.涂膜封闭法表面封闭（1）表面涂抹。通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂掩护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料，在裂缝多而且密集或者混凝土老化，砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹掩护膜。（2）表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆掩护层来封闭裂缝的一种修补方法，根据裂缝的部位、性质和修补请求和条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆联合凿槽嵌补等修补方法。先将结构物的裂缝或孔隙和外界封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以必定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散，胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目标。浆液主要有：水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法，其强度高效果好。开槽填补先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝地位和弥补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青、甲凝等。适用范围：数量较少的宽大裂缝以及钢筋锈蚀所差生的裂缝适用范围：混凝土内部不密实而造成的大面积渗水情况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水泥基渗透材料聚合物水泥结构加固适用于结构抗力不足，且有作为破坏预兆标志而有安全隐患的裂缝加固处理增大截面法外包钢材面法粘贴钢板法粘贴纤维面法外面预应力法混凝土置换法