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混凝土裂缝成因试析论文

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1混凝土产生裂缝的原因和裂缝的分类

1,1混凝土是由水泥、掺合料、外加剂与水按一定比例配制而成的胶结浆体将分散的砂、石子经搅拌而粘结在一起的气硬性胶凝材料。它具有较高的抗压强度和良好的耐久性,但其最显著的特点就是抗拉强度低、抵抗变形的能力差并容易开裂产生裂缝,给人民的生产生活带来了不便。为什么混凝土容易产生裂缝呢?

混凝土出现裂缝的原因很复杂,不能一概而论,要研究裂缝,我们首先要搞清楚什么是裂缝,有哪几种裂缝。

裂缝是建筑施工中材料由于某种原因或几种原因共同引起的结构中产生不连续的现象。而混凝土裂缝是指混凝土在温度和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,互相约束而产生初始应力,造成在骨料与水泥石粘结面或水泥石本身之间出现肉眼看不见的微观裂缝。其分布是不规则、不连贯的,但是在荷载作用下或进一步产生温差、于缩的情况下,裂缝开始发展,并逐渐互相串通,从而出现较大的连贯的肉眼可以看见的裂缝,称为宏观裂缝。

混凝土搅拌后是一种不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增强的主要胶结材料。水泥的化学收缩与水泥的品种、标号、细度、用量及施工工艺有关。一般来说,水泥的标号越高、细度愈大、用量愈多,混凝土的收缩率也就随之增加。混凝土在经过收缩阶段后,总的收缩率应控制在0.05%左右。混凝土收缩是其固有的物理特性,也是混凝土出现裂缝的根本原因。一般地在工程中出现裂缝的部位不同,产生裂缝的原因也不同。特别是泵送混凝土出现裂缝一般是难以避免的。关键在于正确认识、及时处理,将工程质量控制在允许的范围内。

1,2混凝土裂缝一般可以分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝又可以分为外荷载裂缝和荷载次应力裂缝;变形裂缝也可以分为材料自身变形裂缝和结构变形裂缝。

(1)在荷载作用下,结构的强度、刚度或稳定性不够而出现的裂缝称为荷载裂缝。这类裂缝主要是由于混凝土早期抗拉强度和弹性模量低,在外部荷载的作用下导致结构变形,从而出现裂缝。

(2)由于温度、收缩、不均匀沉降等所引起的裂缝称为变形裂缝。这类裂缝是混凝土开裂的主要原因,具体原因如下:

①混凝土的收缩:收缩是混凝土的一个主要特征,对混凝土的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展,则有可能引起结构的开裂、变形甚至破坏。

②温度应力:混凝土内的水泥在水化反应过程中散发出大量热量,是混凝土升温,并与外部气温形成一定的温差,从而产生温度应力,其大小与温差有关,并直接影响到混凝土的开裂及裂缝的宽度。

③配筋不足:配筋间距大,配筋率小的砼结构开裂多。无筋混凝土比有筋混凝土开裂多。钢筋的位置也要正确,保护层过大或过小都有可能导致混凝土开裂。

④混凝土材料及配合比:配合比设计不当,直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不

可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不当,骨料种类不佳,选用外加剂

不当等,这几个因素也是互相影响的。

2,工程实例

针对以上分析,变形裂缝是混凝土裂缝的主要原因,要预防混凝土出现裂缝就要从防止变形来人手。在实际工程中要区别对待各种裂缝,根据实际情况解决问题。现结合工程实例,讨论一下工程中遇到的裂缝形式、成因、处理方法及效果。

2,1工程概况

A金融广场,位于温州市龙湾区行政中心区。建筑面积92711m2,其中地下室13684m2。地下室采用独立桩承台基础、基础梁和大面积筏板基础相结合。独立桩承台基础分为一桩、两桩和三桩分别编号为:CT1、CT2、CT3。本文对施工完毕的一桩承台CT1为例,介绍施工工程中的裂缝情况。A金融广场CT1施工时间为2008年10月15日,CTl为一桩独立承台,尺寸为:2000mm(长)×2000mm(宽)×1800mm(厚),承台混凝土设计强度为C35,采用商品泵送混凝土,其配合比为:水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、减水剂(1.756)施工结束后专人24小时养护,养护期限为14天,养护期间逐渐发现台面、台侧均出现不同程度的竖向裂缝,裂缝形状大部分是竖直方向,处于台身中下部,且基本是等台身分部,台前裂缝与台背裂缝位置大致相同,属于沿台身前后贯通情况,实测裂缝宽度大致在0.3~2.0mm,长度在1.0~1.5m左右。

2,2裂缝原因分析

该承台未承受施工荷载及使用荷载,可以排除外力产生裂缝,承台下接2200mm×2200mm×150mmC15混凝土垫层基础,经检验未发现有裂缝,认为基础绝对刚性,因此可以排除基础不均匀沉降导致的裂缝;从裂缝的规则性、均匀分布、走向一致,可以排除混凝土拌合不均匀造成的裂缝,考虑结构物的尺寸特征及裂缝形态,可以初步判断可能有以下几方面引起的:

(1)采用输送泵浇筑,调整了水灰比及坍落度,水灰比增加,混凝土内部水化后残留多余水分,降低强度的同时增加了混凝土收缩量。

(2)该承台采用一次浇注成型,相比多次浇筑成型,混凝土体积和表面积增大,相应增加了混凝土结构温度应变和收缩变形。

(3)承台施工正值10月份,因环境温度而养护不到位,特别是在气温变化较大的昼夜交替时间里,由于外界气温骤降,增加了混凝土内外温度梯度,又无法得到很好的散热,由此产生的温度应力同样是造成开裂的不利因素。

2,3混凝土裂缝的处理方法

混凝土结构裂缝出现后,应根据裂缝的部位和性质,分别采取措施及时处理,确保建筑物的质量和安全。

2,3,1经调查计算分析,确认裂缝不会降低承载能力的情况下,可采用一下措施:

(1)表面覆盖修补法: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。该法适用于裂缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所用,常用的处理措施是在裂缝表面拌水泥浆、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而继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面贴玻璃纤维布等措施,以防止裂缝继续开裂。

(2)低压化学灌浆、嵌缝封堵法:灌浆法主要适用与对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将水泥浆、环氧树脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等胶凝材料压人混凝土的裂缝中,胶凝材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝表面凿成v型或u型槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

2,3,2当裂缝影响到整个混凝土结构的安全性能时,就要考虑采取结构加固法对混凝土结构进行处理。可采取以下方法进行加固,此方法属于结构加固,必须要经过专业人员的计算同意后方可进行加固。

(1)围套加固法:在周围尺寸允许的情况下,在结构外部一侧或数侧外包钢筋混凝土围套,以增加钢筋和截面,提高其承载力;对构件裂缝严重,尚未破碎裂透或一侧破碎的,将裂缝部位的钢筋保护层凿去,外包钢丝网一层;大型设备基础一般采取增设钢板箍带,增加环向抗拉强度的方法来处理。

(2)钢箍加固法:在结构裂缝部位四周加u型螺栓或型钢套箍,以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载能力。

(3)粘贴加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂粘贴到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。

裂缝在混凝土结构中是一种普遍的现象,在一定程度上不能完全避免。但是裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲劳、抗渗能力,给人们的使用带了极大的不便。因此我们要通过上述方法尽量避免裂缝的出现,当混凝土裂缝出现时,一定要采取相应的处理措施将其控制在质量允许的范围内,消除安全隐患,给人们的生产生活带来方便。

⑤养护条件:养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,不会开裂,但是只适应与试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。现场混凝土养护越接近标准条件,混凝土开裂的可能性就越小。

⑥施工质量:混凝土浇筑施工中,振捣不均匀或是漏振等情况,会造成混凝土离析、密实度差,降低结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低混凝土与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动,则水泥浆在钢筋周围密集,也会大大降低粘结力。

2,工程实例

针对以上分析,变形裂缝是混凝土裂缝的主要原因,要预防混凝土出现裂缝就要从防止变形来人手。在实际工程中要区别对待各种裂缝,根据实际情况解决问题。现结合工程实例,讨论一下工程中遇到的裂缝形式、成因、处理方法及效果。

2,1工程概况

A金融广场,位于温州市龙湾区行政中心区。建筑面积92711m2,其中地下室13684m2。地下室采用独立桩承台基础、基础梁和大面积筏板基础相结合。独立桩承台基础分为一桩、两桩和三桩分别编号为:CT1、CT2、CT3。本文对施工完毕的一桩承台CT1为例,介绍施工工程中的裂缝情况。A金融广场CT1施工时间为2008年10月15日,CTl为一桩独立承台,尺寸为:2000mm(长)×2000mm(宽)×1800mm(厚),承台混凝土设计强度为C35,采用商品泵送混凝土,其配合比为:水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、减水剂(1.756)施工结束后专人24小时养护,养护期限为14天,养护期间逐渐发现台面、台侧均出现不同程度的竖向裂缝,裂缝形状大部分是竖直方向,处于台身中下部,且基本是等台身分部,台前裂缝与台背裂缝位置大致相同,属于沿台身前后贯通情况,实测裂缝宽度大致在0.3~2.0mm,长度在1.0~1.5m左右。

2,2裂缝原因分析

该承台未承受施工荷载及使用荷载,可以排除外力产生裂缝,承台下接2200mm×2200mm×150mmC15混凝土垫层基础,经检验未发现有裂缝,认为基础绝对刚性,因此可以排除基础不均匀沉降导致的裂缝;从裂缝的规则性、均匀分布、走向一致,可以排除混凝土拌合不均匀造成的裂缝,考虑结构物的尺寸特征及裂缝形态,可以初步判断可能有以下几方面引起的:

(1)采用输送泵浇筑,调整了水灰比及坍落度,水灰比增加,混凝土内部水化后残留多余水分,降低强度的同时增加了混凝土收缩量。

(2)该承台采用一次浇注成型,相比多次浇筑成型,混凝土体积和表面积增大,相应增加了混凝土结构温度应变和收缩变形。

(3)承台施工正值10月份,因环境温度而养护不到位,特别是在气温变化较大的昼夜交替时间里,由于外界气温骤降,增加了混凝土内外温度梯度,又无法得到很好的散热,由此产生的温度应力同样是造成开裂的不利因素。

2,3混凝土裂缝的处理方法

混凝土结构裂缝出现后,应根据裂缝的部位和性质,分别采取措施及时处理,确保建筑物的质量和安全。

2,3,1经调查计算分析,确认裂缝不会降低承载能力的情况下,可采用一下措施:

(1)表面覆盖修补法: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。该法适用于裂缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所用,常用的处理措施是在裂缝表面拌水泥浆、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而继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面贴玻璃纤维布等措施,以防止裂缝继续开裂。

(2)低压化学灌浆、嵌缝封堵法:灌浆法主要适用与对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将水泥浆、环氧树脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等胶凝材料压人混凝土的裂缝中,胶凝材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝表面凿成v型或u型槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

2,3,2当裂缝影响到整个混凝土结构的安全性能时,就要考虑采取结构加固法对混凝土结构进行处理。可采取以下方法进行加固,此方法属于结构加固,必须要经过专业人员的计算同意后方可进行加固。

(1)围套加固法:在周围尺寸允许的情况下,在结构外部一侧或数侧外包钢筋混凝土围套,以增加钢筋和截面,提高其承载力;对构件裂缝严重,尚未破碎裂透或一侧破碎的,将裂缝部位的钢筋保护层凿去,外包钢丝网一层;大型设备基础一般采取增设钢板箍带,增加环向抗拉强度的方法来处理。

(2)钢箍加固法:在结构裂缝部位四周加u型螺栓或型钢套箍,以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载能力。

(3)粘贴加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂粘贴到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。

裂缝在混凝土结构中是一种普遍的现象,在一定程度上不能完全避免。但是裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲劳、抗渗能力,给人们的使用带了极大的不便。因此我们要通过上述方法尽量避免裂缝的出现,当混凝土裂缝出现时,一定要采取相应的处理措施将其控制在质量允许的范围内,消除安全隐患,给人们的生产生活带来方便。

摘要自进入21世纪以来,随着国民经济和建筑技术的飞速发展,建设规模的不断扩大,大型现代化建筑物和构筑物不断增多,而混凝土结构以其材料物美价廉、施工方便、承载能力大、可装饰性强等优点,日益受到人们的欢迎,于是混凝土逐渐成为构成大型建筑物或构筑物主体的重要组成部分。而混凝土产生裂缝是工程建设中存在的一个普片现象。随着建筑业的发展,混凝土裂缝由于影响建筑物的整体美观和使用耐久性,从而引起了人们的高度重视。本文对混凝土裂缝形成的原因进行了一些简单的分析,并结合工程实践,提出了一些裂缝预防措施和裂缝处理方法。

关键词混凝土;裂缝;气硬性胶凝材料

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