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建筑結(jié)構(gòu)指導(dǎo):混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題分析與防治

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2009-11-24  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:中國混凝土網(wǎng)整理
核心提示:建筑結(jié)構(gòu)指導(dǎo):混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題分析與防治
  一、混凝土裂縫類型及成因

  實際上,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素互相影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種原因,其中最常見的是混凝土早期裂縫,混凝土早期裂縫有以下幾種:

  1、塑性沉降裂縫 

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土骨料沉降時受到阻礙(如鋼筋、模板)而產(chǎn)生的。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5小時至3小時之間,混凝土尚處在塑性狀態(tài),混凝土表面消失水光時立即產(chǎn)生,沿著梁及板上面鋼筋的走向出現(xiàn),主要是混凝土塌落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板綁扎的不好、模板沉陷、移動時也會出現(xiàn)此類裂縫。

  2、塑性收縮裂縫

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑后,在塑性狀態(tài)時表面水分蒸發(fā)過快造成的。這類裂縫多在表面出現(xiàn),形狀不規(guī)則、長短寬窄不一、呈龜裂狀,深度一般不超過50mm。產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆注后3—4小時左右表面沒有被覆蓋,特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)天氣混凝土表面水分蒸發(fā)過快,或者是基礎(chǔ)、模板吸水過快,以及混凝土本身的水化熱高等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮,此時混凝土強度趨近于零,不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。混凝土中蒸發(fā)和吸收水分的速度越快,塑性收縮裂縫越容易產(chǎn)生,而商品混凝土由于為了滿足可泵性、流動性、出機時混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期強度低所以其水分特別容易散失,表面容易形成裂縫。

  3、溫度應(yīng)力裂縫

  此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土澆筑后,聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),造成混凝土的內(nèi)部溫度升高,而混凝土表面散熱較快,這樣形成較大的內(nèi)外溫差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度,就會引起較大的表面拉應(yīng)力,此時混凝土的齡期很短,抗拉強度很低,如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力,超過此時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早,多呈不規(guī)則狀態(tài),深度較淺,屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中,能促使裂縫進一步開展。

  4、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

  在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆注、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質(zhì)量低劣,可能產(chǎn)生各種形式的裂縫,特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異,比較典型且常見的如下:①鋼筋混凝土保護層過厚,或亂踩綁扎的上層鋼筋,使承受負彎矩的鋼筋保護層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。②混凝土震搗不密實、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成其它荷載裂縫的起源點。③混凝土澆注過快,混凝土流動性較低在硬化前因混凝土振搗不足,硬化后沉實過大,容易在澆注數(shù)小時后發(fā)生裂縫,即塑性收縮裂縫。 ④混凝土攪拌、運輸時間過長,水分蒸發(fā)過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。⑤用泵送混凝土施工時,為保證混凝土的流動性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加,混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。⑥混凝土分層或分段澆注時,接頭部位處理不好,易在新、舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑦混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。⑧施工時模板剛度不足,在澆注混凝土?xí)r,因側(cè)向壓力的作用使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑨施工時拆模過早,混凝土強度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

  5、原材料質(zhì)量引起的裂縫

  混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成?;炷了捎貌牧系馁|(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。①砂石含泥量超過規(guī)定,不僅降低混凝土的強度和抗?jié)B性,還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差,或砂顆粒過細,用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇,水、硅反應(yīng)會生成膨脹的膠質(zhì),吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力,則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫,在潮濕的地方較為多見。②拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

  二 混凝土裂縫常見預(yù)防措施

  1、塑型沉降裂縫預(yù)防措施

  此類裂縫預(yù)防的措施如下:①在滿足泵送和施工的前提下盡可能減小混凝土塌落度;②保證混凝土均質(zhì)性,攪拌運輸卸料前先高速運轉(zhuǎn)20—30秒,然后反轉(zhuǎn)卸料;③施工過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況,不能漏振、過振使混凝土離析分層;④施工過程中嚴(yán)禁隨意加水。

  2、塑性收縮裂縫預(yù)防措施

  此類裂縫預(yù)防的措施如下:①施工單位在澆注混凝土后要及時覆蓋養(yǎng)護,增加環(huán)境濕度;②商品混凝土公司在滿足可泵性、和易性的前提下盡量減小出機塌落度、降低砂率、嚴(yán)格控制骨料的含泥量。

  3、溫度應(yīng)力裂縫預(yù)防措施

  此類裂縫預(yù)防措施如下:①降低混凝土發(fā)熱量。選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥,以降低混凝土的溫度;摻加緩凝劑或高效減水劑,以提高混凝土強度并減少用水量及水泥用量,延長混凝土達到最高溫度時間,減少干縮;盡可能選用最大粒徑較大,顆粒形狀好且級配良好的粗骨料,避免砂量過多以減少水泥用量及用水量;在滿足泵送和施工的前提下用低流動性混凝土,嚴(yán)格控制水灰比,減少單位體積混凝土用水量。②降低混凝土澆筑溫度。在高溫季節(jié)要降低原材料溫度,在環(huán)境溫度較低的早晚澆筑;避免吸收外部環(huán)境熱量,運輸工具、泵送管路盡量遮蔭,防止混凝土升溫;埋設(shè)冷卻水管,通入冷水降溫。③分層分塊澆筑。④表面保溫與保濕。要盡量長時間地保溫和保持混凝土表面濕潤,讓其表面慢慢冷卻、干燥,使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂拉應(yīng)力。主要有蓄水養(yǎng)護和覆蓋灑水養(yǎng)護兩種方式,養(yǎng)護時間一般不少于14d。

  4、施工方面原因造成的裂縫預(yù)防措施

  此類裂縫預(yù)防措施如下:①加強模板施工的過程管理。模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性,在振搗過程中派專人進行看模,防止松扣下沉現(xiàn)象發(fā)生;試塊強度達到設(shè)計允許值時方能拆模。②混凝土的成品保護。對澆筑好的板面,必須在混凝土強度達到1.2N/MM2 后方可上人。③鋼筋綁扎施工加強對負彎矩筋的管理。加密支撐馬凳的間距、確保板面負彎矩筋的保護層厚度。④振搗方式方法必須正確。振搗易快插、慢拔。振搗時間過短,混凝土不均勻;時間過長,易導(dǎo)致嚴(yán)重浮漿。

  三 混凝土裂縫常見補救措施

  1、表面處理法:包括表面涂抹和表面補貼法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫,深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

  2、灌漿法:此法應(yīng)用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。

  3、填充法:用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業(yè)簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

  4. 結(jié)構(gòu)補強法:因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度可采取結(jié)構(gòu)補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗;鉆心取樣試驗;壓水試驗;壓氣試驗等。

  四 濟南市政務(wù)中心工程實例

  濟南政務(wù)中心大廈15層框架剪力墻結(jié)構(gòu),總建筑面積約350000m2。施工中發(fā)現(xiàn)3月12號澆筑的D2段2層梁、板混凝土,至3月16號混凝土強度上升一直不明顯,且拆除模板后現(xiàn)澆板多處出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。質(zhì)檢部門對該工程混凝土質(zhì)量進行了現(xiàn)場檢測,檢測結(jié)果表明,混凝土抗壓強度滿足設(shè)計要求,混凝土的均質(zhì)性滿足規(guī)范要求。 

  根據(jù)現(xiàn)場檢查,D2區(qū)北區(qū)現(xiàn)澆板多處出現(xiàn)不規(guī)則裂縫,其中D2工段2層現(xiàn)澆板D6軸線角較嚴(yán)重,個別裂縫長度約1200mm,寬度約0.6mm,框架梁身混凝土未見裂縫。

  根據(jù)對裂縫檢測的分析,裂縫產(chǎn)生的主要原因是:

 ?。?)混凝土早期強度上升慢

  (2)混凝土收縮

 ?。?)混凝土養(yǎng)護不到位

   該裂縫為非結(jié)構(gòu)受力裂縫,雖然對結(jié)構(gòu)受力無較大影響,但裂縫的存在對混凝土的耐久性影響很大,應(yīng)根據(jù)裂縫情況進行必要的處理。經(jīng)集體技術(shù)部研究決定,報設(shè)計院通過做如下處理:

  1、對寬度小于0.3mm的裂縫進行封縫處理??裳亓芽p用環(huán)氧樹脂膠泥對其進行表面封閉,環(huán)氧樹脂膠泥配比為:環(huán)氧樹脂﹕二丁脂﹕乙二胺﹕水泥=100﹕30﹕10﹕250~300(重量比),該配比可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

  施工注意事項:

 ?。?)封閉前,應(yīng)對裂縫表面進行處理,用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物,然后再用毛刷蘸丙酮、酒精等有機溶液,把沿裂縫兩側(cè)20~30mm處擦洗干凈并保持干燥。

 ?。?)裂縫處理好后,先在裂縫兩側(cè)寬20~30mm范圍內(nèi)涂一層環(huán)氧樹脂基液,然后抹一層厚1 mm左右的環(huán)氧樹脂膠泥。抹膠泥時應(yīng)防止產(chǎn)生小孔和氣泡,表面需要刮平整,保證封閉嚴(yán)密。

  2、較寬裂縫的處理對寬度大于0.3mm的裂縫進行化學(xué)壓力灌漿處理。采用環(huán)氧樹脂漿液進行灌注。環(huán)氧樹脂漿液配合比為:環(huán)氧樹脂﹕丙酮﹕糠醛﹕乙二胺=100﹕20~25﹕20~25﹕15~20(重量比),該配比可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

  施工注意事項:

 ?。?)對裂縫表面進行處理,沿裂縫用鋼釬鑿成“V”形槽,槽寬與槽深可根據(jù)裂縫深度和有利于封縫來確定,一般為20 mm×20mm。鑿槽時先沿裂縫打開,再向兩側(cè)加寬,鑿?fù)旰笥娩摻z刷及壓縮空氣將混凝土碎屑粉塵清除干凈。

 ?。?)埋設(shè)灌漿嘴的間距可根據(jù)裂縫的深度確定,一般為350~500mm。埋設(shè)時,先將灌漿嘴的底盤上抹一層厚約1mm的環(huán)氧膠泥,將灌漿嘴的進漿孔騎縫粘貼在預(yù)定的位置上。

 ?。?)裂縫封閉后,應(yīng)進行壓氣試漏,檢查密閉效果。試漏須待封縫膠泥有一定強度后進行。

 ?。?)灌漿機具、器具、及管子在灌漿前應(yīng)進行檢查,運行正常時方可使用。灌漿結(jié)束后,應(yīng)立即拆除管道,并用丙酮沖洗管道和設(shè)備。

  (5)灌漿結(jié)束后,應(yīng)檢查補強效果和質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時補救,確保工程質(zhì)量。
 
 
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