混凝土裂缝分析与检测

混凝土裂缝分析与检测（精选11篇）

混凝土裂缝分析与检测 篇1

1 概述

采用混凝土泵进行混凝土运输与浇筑的混凝土称为泵送混凝土。混凝土泵是一种专门用于混凝土输送和浇筑的施工设备, 它能一次连续完成水平运输和垂直运输, 效率高、劳动力省、费用低。

泵送混凝土的关键施工设备混凝土泵在100年前就开始研究, 早在1907年德国率先研究混凝土泵, 1913年美国制造出全世界第一台混凝土泵, 1927年德国制造出立式单缸混凝土泵, 1932年荷兰制造出卧式缸混凝土泵。我国在上世纪五十年代就从国外引进混凝土泵, 上世纪六十年代, 上海重型机械厂生产了仿苏C-284型混凝土泵 (排量为40m3/h) 。近些年来在建工、铁道、冶金、交通、水利、水电、矿山等行业都有很广泛的应用。我站在监督过程中发现, 泵送混凝土容易出现结构裂缝, 以下结合工程实例谈谈裂缝的检测与成因。

某工程为六层框架结构的车间厂房, 建筑面积6841m2, 基础、框架部分混凝土设计强度等级分别为C25和C30。工程三层顶板于5月20日浇筑完成。三层顶板浇筑完成进行其它项目施工时, 陆续发现三层顶板有渗漏水现象。

2 裂缝开展情况调查

1) 三层顶板 (6) 轴～ (9) 轴各个区格间均有不同程度的裂缝分布, 裂缝在板底宽度较小, 一般为0.05mm～0.20mm;裂缝在板面因受表面浆体的影响表现不甚明显。

2) 裂缝在各区格内呈不规则状开展。部分裂缝在区格的中间部位连续, 其余大多不连续, 呈断续开展;现场检查发现裂缝主要集中在区格的中间, 很少有裂缝开展至梁边。

3) 各区格经板面浇水检查, 在板底可见到不同程度的水迹或滴水现象, 说明现浇板裂缝已上下贯通。

4) 经对板面裂缝开展较明显的6-1/6B-C区格、1/6-7/B-C区格、8-1/8B-C区格、1/6-7/C-D区格、8-1/8/C-D区格和8-1/8/D-E区格骑缝钻芯检查, 表明裂缝从表面至板底钢筋处较明显, 板下部裂缝逐渐变窄, 上部缝宽一般为0.35～1.2mm, 即裂缝在板厚方向呈“V”字型开展。

3 结构实体质量情况检测

(1) 采用回弹法兼钻芯修正的方法对实体强度进行抽检, 结果表明三层梁板混凝土强度能够达到设计强度等级C30的要求, 且抽检部位的混凝土内部未发现蜂窝、孔洞、不密实、较明显的骨料分离和水泥浆层不均匀等缺陷。

(2) 用钢筋定位仪在抽检的板确定钢筋保护层及位置, 用钢尺量取箍筋间距, 结果表明三层顶板板底主筋间距合格点率为86.7%;三层顶板板底主筋保护层厚度合格点率为93.3%;三层顶板板底分布筋间距合格点率为88.3%。

(3) 用楼板测厚仪测量抽检部位的现浇楼板厚度。结果表明三层顶板现浇混凝土厚度达到设计板厚的94%～131%。

4 混凝土的体积安定性检测

水泥与外加剂的相容性对混凝土质量有着直接的影响, 由于其相容性程度不同, 用于混凝土后对混凝土的影响程度也不同, 根据有关研究成果, 相容性不好的混凝土主要表现在坍落度损失和混凝土体积不安定上。

在三层顶板开裂较严重的区格和裂缝开展较轻微的区格以及二、三层顶梁钻取芯样, 将芯样加工成高径比为1:1的标准芯样和1～3个无外观缺陷的10mm厚的薄片试件进行沸煮试验, 冷却至室温后用放大镜仔细检查每个芯样和薄片外观有无异常现象并记录, 然后将自然养护和沸煮养护的芯样两端用硫磺胶泥补平, 静置3天后做抗压强度对比试验, 结果表明:抽检部位的试件经沸煮试验后, 各试件外观完好, 无异常表现;但沸煮后的芯样混凝土抗压强度与自然养护条件下的混凝土抗压强度比均普遍降低。抽检的三块裂缝较多的板 (区格) , 其混凝土抗压强度损失率平均值为30.7%, 依据《标准》 (GB/T 50344-2004) 第B.0.7条, 表明其混凝土中的有不安定成份对混凝土体积安定性已产生不良影响。抽检的三块裂缝较少 (或无裂缝) 的板以及外观质量较好的二、三层顶梁, 其混凝土抗压强度损失率平均值分别为22.8%、23.4%和19.1%, 表明其混凝土中的不安定成份对混凝土体积安定性无明显不良影响。

5 现浇板裂缝原因分析

1) 实体质量抽检结果和复核计算表明该裂缝不是结构受力裂缝。由现浇板的裂缝形态、位置、出现时间等情况分析, 三层顶板裂缝主要是混凝土塑性裂缝, 即混凝土浇注成型后还未硬化, 处于可塑状态时产生的裂缝。

2) 裂缝大多为板面宽 (0.35～1.2mm) 、板底窄 (0.05～0.20mm) 的贯通缝, 这主要由于楼板配筋, 板底为通长双向配筋, 对抵抗温度应力和收缩起有利的作用;而板面配筋较小, 长度多为从支座到四分之一大跨度, 混凝土一旦开裂, 没有钢筋参与受力, 裂缝宽度加大。另一方面因板底有模板的影响, 也造成早期收缩较板面收缩为小。

3) 经对现场留存的粉煤灰和外加剂复检, 表明粉煤灰各检验项合格, 而外加剂坍落度保留值检验项不合格。经沸煮试验, 裂缝较多的板 (区格) , 其混凝土抗压强度损失率平均值为30.7%, 不满足《标准》 (GB/T 50344-2004) 的有关规定。裂缝较少 (或无裂缝) 的板以及外观较好的二、三层顶梁, 其混凝土抗压强度损失率平均值均满足《标准》 (GB/T50344-2004) 的有关规定。而水泥对外加剂的相容性是不容忽视的问题, 即使是同一厂家、同一牌号、同一强度等级的水泥, 因熟料成分比例可能有变, 其头一批号的水泥和下一批号的水泥对同一外加剂的适应性都可能不同。具有关试验和文献资料, 不相容 (或相容性不好) 的主要特性是坍落度和强度损失大, 严重的会发生假凝。

4) 经对浇注三层顶板时气象资料的了解, 当天并无严重的恶劣天气情况发生 (5月20日气温17.7～31.9℃, 风速5.9m/s, 湿度约60%) 。

综上所述, 现浇混凝土板塑性裂缝产生的原因是多方面的, 如混凝土配合比不当、水泥和掺合料品种、外加剂、计量的准确性、施工等;分析比较以上各种原因, 本工程三层顶板的裂缝主要是由于外加剂对水泥的相容性不好, 造成坍落度和强度损失过大引起的;另外, 若施工时严格按《规程》 (JGJ/T10-95) 的规定进行二次振捣, 和混凝土表面二次搓压并加强养护, 可减轻板裂缝的产生和发展。

6 结语

三层顶板存在较多的贯通裂缝, 虽然此类早期的裂缝对楼板的承载力降低很少, 但因裂缝把整体混凝土分割的“四分五裂”, 损害了板的整体性和耐久性。应对有裂缝的现浇板进行补强处理。

混凝土裂缝分析与检测 篇2

摘 要： 分析了建筑混凝土施工裂缝产生的原因，并从工程施工和设计等方面提出相应的预防措施，对相关工程技术人员有一定的借鉴作用。 关键词： 工程施工;裂缝成因;控制措施 一、裂缝的成因裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂

摘 要：分析了建筑混凝土施工裂缝产生的原因，并从工程施工和设计等方面提出相应的预防措施，对相关工程技术人员有一定的借鉴作用。

关键词：工程施工;裂缝成因;控制措施

一、裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

(一)设计原因

1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

2.设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。

3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。

4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。

5.设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

(二)材料原因

1.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。

2.骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。

3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。

4.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。

5.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

(三)混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。

2.配合比中水灰比(水胶比)过大。

3.单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。

4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。

5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

(四)施工及现场养护原因

1.现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。

2.高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。

3.对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。

4.大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。

5.现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。

6.现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。

(五)使用原因(外界因素)

1.构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。

2.使用荷载超负。

3.野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。

4.周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。

5.意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

二、裂缝的控制措施

(一)设计方面

1.设计中的‘抗’与‘放’。

在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

2.设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。

3.积极采用补偿收缩混凝土技术：在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

4.重视对构造钢筋的认识：在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的`配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

5.对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

(二)材料选择和混凝土配合比设计方面

1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。

2.选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4.正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

5.配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。

(三)现场施工操作方面

1.浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

2.混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14―28天。

3.混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

4.避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

5.对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。

6.夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护。

混凝土的施工温度与裂缝分析 篇3

关键词:混凝土;温度应力;温度裂缝

随着我国经济建设的快速发展,基础设施的建设规模也越来越大,混凝土的应用随基础设施规模的扩大而大量增加。在今天,我们看到混凝土浇筑过程后的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中,温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

1 温度裂缝的成因

裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6-1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2-2.0)×104。由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2 温度应力分析

温度应力的分析根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类:①自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。②约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。

3 处理措施

温度的控制和防止裂缝的措施为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下:(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;(4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;(6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施;改善约束条件的措施是:①合理地分缝分块;②避免基础过大起伏;③合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7-15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100-200kg/cm2。因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其主要作用为:(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩.许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。

4 混凝土的保温

混凝土的早期养护实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。(2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。(3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。

5 结语

混凝土裂缝分析与检测 篇4

(一) 大体积混凝土裂缝控制与桥梁承台裂缝检测分析

1. 大体积混凝土裂缝控制理论分析

大体积混凝土一般指几何尺寸大于3m的钢筋混凝土结构, 这种结构一般混凝土标号较高, 水泥用量较大, 收缩变形较大, 常出现收缩裂缝。掌握温度收缩作用是控制裂缝的主要因素。其次, 控制裂缝还必须考虑钢筋的作用, 一般大型结构混凝土配筋率均在0.5%以上。钢筋在温度作用下的变形与混凝土的温度变形不协调。水化热温升较高, 降温散热较快, 收缩与降温共同作用下是引起混凝土裂缝的主要因素。

大体积混凝土裂缝控制问题一般属温度裂缝问题。一些学者对温度裂缝控制做过不少研究, 如文献[1]作者研究发现, 大体积混凝土浇注过程中, 混凝土由初始温度升温, 中心温度较高, 两侧温度由于冷却而降低, 里外温差为T0, 则冷却状态的温度分佈曲线为:

根据弹性理论平面应力分析, 可得混凝土温度应力:

根据格林菲斯断裂力学理论, 当σx (Y) 超过混凝土抗拉强度R (t) 时便引起垂直裂缝。张建仁等对温度裂缝控制进行了数值模拟。通过模拟得到了裂缝形成的机理, 裂缝形成扩展与温度关系。指出早期混凝土温升较快, 存在混凝土开裂风险。

2. 某桥梁承台裂缝检测分析

图1为某桥梁承台浇注拆模后出现的裂缝。由于该承台于冬季施工, 施工后混凝土表面的防寒保温措施不到位。使混凝土凝固初期内外温差过大, 在混凝土表面形成张开裂缝。

3. 降低混凝土温度应力, 防止裂缝产生的措施

在大体积混凝土中, 温度变化引起的应力对结构具有重要影响。有时温度应力往往超过普通静力及动力荷载引起的应力。因此, 掌握温度应力的变化规律尤为重要。控制温度应力, 防止裂缝开展是技术上的关键问题, 通过降低温度应力和提高混凝土的极限拉伸强度。在浇注前要避勉材料过热, 浇注后保温, 降低温度应力。具体方法可采取保温及缓慢降温方法减少混凝土表面的急剧热扩散, 延长混凝土散热时间, 防止形成过大的温差而引起表面裂缝。其次要提高混凝土的极限拉伸, 缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松驰效应, 提高抗拉性能。另外要严格控制砂石质量, 限制含泥量, 正确选用混凝土级配, 适当掺用添加剂, 减少用水量, 改进浇注工艺, 提高混凝土强度等措施。

针对上述大体积混凝土裂缝问题, 建议在用料上进一步优化, 最好采用普通硅酸盐水泥, 适当加入粉煤灰等材料, 水泥中的矿物成份铝酸三钙含量应尽可能低, 游离氧化钙, 氧化镁和三氯化硫含量应尽量少。其次是浇注过程中可采用冷却水管冷却降温方法, 做好信息化施工, 加强保温保湿, 控制温差及降温速率, 达到控制裂缝产生。

(二) 荷载裂缝控制问题与桥墩裂缝检测分析

1. 荷载裂缝控制问题

荷载裂缝一般指结构在工作年限内由于荷载作用下, 包括静荷载, 动荷载, 移动荷载作用下结构受压, 受拉, 弯曲, 剪切变形引起的各种裂缝, 也称第一类荷载裂缝。在我国, 由于近几年国民经济快速发展, 对铁路运输提出了较高要求。早期修建的铁路在运力和速度方面不能满足现时经济发展要求。个别桥梁混凝土强度设计偏低, 配筋量不足导致墩身出现裂缝。某些桥梁由于经济条件所限, 曲线半径偏小, 裂车提速后产生过大的离心力, 使桥梁产生水平振动, 导致托盘顶帽开裂。

2. 桥墩与托盘顶帽裂缝检测分析实例

荷载裂缝的产生主要是外荷引起的桥梁结构裂缝, 如某桥墩墩身由于动荷载作用下, 交变荷载和移动荷载引起墩身弯曲应力使墩身主筋受力变形与混凝土保护层变形不协调而产生沿主筋方向开裂的竖向裂缝问题, 如图2所示。又如某桥由于初期设计的线路中, 隧道出口与桥梁轴线形成一定夹角, 使线路在此处形成一定的曲线半径。随着国民经济的发展, 车速的不断提高, 过高车速与过小的曲线半径不相适应而引起桥梁水平振动, 其振动水平拉应力使墩身托盘顶帽产生开裂, 如图3所示。通过检测分析, 认为应该通过必要的强度验算, 选择合适厚度的钢板粘贴补强措施对托盘顶帽进行加固处理。其次是针对过小的曲线半径, 采取降低车速, 减小列车通过时引起的桥梁振动。

3.裂缝预防与加固

对桥墩采用粘贴碳纤维加固技术, 采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构表面, 碳纤维与原结构形成新的受力整体, 碳纤维和原钢筋共同承受上部荷载, 可降低钢筋应力, 使结构达到加固补强效果。粘贴碳纤维加固技术的主要特点是:几乎不增加结构自重和截面尺寸, 不改变净空高度, 施工方便。对原结构不造成新的损伤, 具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性。根据受力分析可多层粘结补强。

对托盘顶帽裂缝进行环氧树脂胶封闭处理, 以防雨水进一步侵蚀。并按混凝土加固有关规程进行必要的强度检算, 采用粘贴钢板方法加固。粘贴钢板法是采用特制的结构胶粘剂, 将钢板粘贴在钢筋混凝土表面。达到加固和增强原结构的强度和刚度, 提高结构的抗拉, 抗扭性能。

(三) 制作工艺不当引起的裂缝问题及混凝土箱梁端部裂缝检测分析

1. 后张法预应力箱梁裂缝问题

在后张法预应力箱梁中, 常见的裂缝问题主要是在梁的端部出现劈裂型裂缝, 如图4所示。

分析其原因主要是在张拉过程中, 过大的张应力超过梁端混凝土的抗压抗剪强度所致。据文献[1]作者研究表明, 在张法预应力梁端部锚固区经常见到一种张拉裂缝。张拉过程中预应力筋对梁的作用就是钢筋缩短时某一变形受到混凝土梁的约束, 而使混凝土梁端受一集中力N作用。在锚具附近0.1～0.2h (梁高) 范围是压应力区, 混凝土双向受压。离开锚具0.25～0.4h范围内为拉应力区, 其拉应力最大值可用下式表示:

例如断面b×h=20cm×70cm, 锚具荷载集中系数

混凝土极限抗拉强度3Mpa, 则混凝土容易开裂。

2. 后张法预应力箱梁端部裂缝的预防处理措施:

根据以上分析, 可从如下途径解决裂缝预防处理:增大锚固区配筋量, 提高梁端锚固区的混凝土抗裂能力;其次增加锚具锚板面积, 分散或减小接触应力对梁端混凝土的作用。

(四) 基础不均匀沉降引起桥梁结构裂缝的原因分析

1. 裂缝形成机理

当桥梁基础型式不同, 地质存在差异, 会导致梁体中部出现张开裂缝, 梁端搭接处出现剪切裂缝。对于基础不均匀沉降引起结构变形裂缝有如外力作用下的变形裂缝, 也称第二类荷载裂缝。研究这类问题时, 通常将问题简化为一受线性荷载的一端固支一端简支梁, 如图5所示。

根据材料力学分析, 其变形与外力关系由下式确定

式中a为梁长度, x为任一距离, q为线性荷载。

如某桥C50混凝土梁, 桥台采用明挖基础, 而墩身基础采用桩基础, 出现明挖基础沉降大于桩基础沉降, 而使梁中部σmax>Rt, 出现横向开裂。

2. 预防措施

当地基条件较差, 存在不均匀沉降风险时, 应对软弱基础进行处理, 如桩基, 复合地基, 强夯等, 基础型式可采用桩基础, 箱型基础, 筏基, 条基等。在抗不均匀沉降方面, 桩基础最好, 箱型基础次之, 条形基础最差。设计时尽可能采用同一基础型式。

当出现不均匀沉降引起的裂缝问题时, 对沉降较大基础应采用压力注浆, 静压桩等方式加固, 以控制沉降进一步发展;对结构裂缝应按有关规程要求进行加固。

(五) 结束语

通过几例混凝土结构裂缝检测分析实例, 探讨了混凝土结构温度裂缝、荷载裂缝、收缩裂缝以及沉降变形裂缝等不同类型裂缝的特点、成因及防治措施。实践证明, 只要在勘察设计施工环节作好精心设计, 精心施工, 将工程结构裂缝控制在安全范围内是可能的。

参考文献

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[2]张建仁.大溪丰大桥大体积混凝土温度控制技术[J].安徽建筑, 2010 (5) :36-38.

[3]董承全, 张佰战, 孟军涛, 等.某跨江大桥桥墩裂缝检测与裂缝成因分析[J].安徽建筑, 2011 (1) :140-141.

[4]董承全, 胡在良, 张佰战, 等.某特大桥桥墩托盘顶帽裂缝成因检测分析[J].工程与建设, 2011 (2) :238-239, 288.

混凝土空心梁板裂缝分析与防治 篇5

【关键词】混凝土 空心板 裂缝 防治

在某国道改建施工过程中，某合同段13米混凝土空心板出现了顶板裂缝的现象，此事引起了技术人员的高度重视，对预制厂预制的全过程进行了调查分析，查阅了有关试验资料，对施工工艺做了详细了解，找出了裂缝产生的原因，做出了改进措施，使混凝土空心板表面裂缝得到了有效控制，从源头上防止了梁体混凝土表面裂缝的再次发生，从而确保了工程质量。

0.概述

该预制厂预制空心板的数量为256片，均为非预应力C30混凝土空心梁板。以下是13米空心板施工的有关参数：

结构类型：小跨径13米非预应力混凝土空心板

砼设计强度： 30Mpa

砼配合比：水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:1.74:2.96:0.43:0.005

水泥用量：400kg/m3

1.裂缝的产生

空心板在浇筑完成拆模后，在梁肋位置，沿主筋方向的顶板上出现纵向裂缝和少量横向裂缝，裂缝长度在5-50cm,宽度为0.02-0.15mm。凿开混凝土裂缝发现，裂缝深度在0-5mm之间，初步判定为干缩裂缝。砼裂缝在浇筑完成后的第一天内产生，这时混凝土最敏感，易产生振动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生，会增加混凝土的渗透性，并使砼暴露于易损上的环境的表面增加，使混凝土早期老化，严重降低混凝土的强度，从而影响其耐久性，并缩短使用寿命，影响工程质量。

2.分析裂缝产生的原因

2.1钢筋绑扎

施工人员在绑扎钢筋笼时，使绑扎点间距过大，有的长达两米，这就导致混凝土在浇筑振捣时，捣棒碰到钢筋，巨大的冲击力使绑扎丝断开，加上混凝土浇筑过快，钢筋笼无上下定位措施，导致钢筋笼上浮，使空心板顶板厚度不足、底板厚度变大，由于钢筋和混凝土的膨胀率的差异，钢材的膨胀率大于混凝土的膨胀率，混凝土表面的拉应力小于钢筋膨胀所产生的应力，从而使混凝土表面拉裂。

2.2混凝土浇筑

施工采用插入式振捣棒振实的振捣方式，振实过程有出现局部漏振现象，导致混凝土内部不密实，粗细集料填充不均匀，空心板在拆模后产生空洞、麻面以及混凝土表面裂缝。应对这些问题及时进行有效的处理。

2.2梁体养生

现场操作往往是等混凝土脱模后才开始养生，这种做法是错误的。空心板暴露在空气中，夏季最高气温在35度以上，加快了水分的蒸发,导致表面产生干缩裂缝，浇筑完成后，在混凝土初凝后、终凝前梁体应使用毛毡或薄膜覆盖，避免阳光直接照射，减少水分的蒸发，从而有效减少了裂缝的产生；每天的洒水养护情况视气温而定，一般情况下每天应不少于5次。

2.4混凝土自身应力产生的裂缝

收缩裂缝：混凝土凝固时，一些水份与水泥颗粒结合，使体积减少，称为凝缩。另一些水份蒸发，使体积减小，称为干缩，凝缩和干缩合称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度。因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

温度裂缝：混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土抗拉强度时，即产生裂缝。可以初步推断是由于水化热过大引起的温度裂缝。由于水化热作用，使混凝土内部与外表面温差过大，这时内部混凝土受压应力，表面混凝土受拉应力。由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度，表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度，而产生间距大致相等的直线裂缝（称温差裂缝），该结构裂缝形态正是如此。

2.5充气胶囊

在现场对充气胶囊做检查时发现有许多胶囊存在轻微漏气现象，混凝土强度在未达到2.5Mpa时气囊内气压就小于设计要求值。拆除充气胶囊的时间过早，在混凝土未达到规定强度时就开始拆除内心模。

3.裂缝的预防

找到了裂缝产生的原因，针对每种可能导致裂缝产生的原因，作出了以下预防措施：

3.1钢筋笼的绑扎

施工人员在绑扎钢筋笼时，应严格按照设计图纸施工，控制好钢筋间距，并且做好钢筋骨架和内膜的定位钢筋，适当的可以对内膜定位钢筋进行加密，避免在浇筑过程中橡胶内膜和钢筋骨架上浮现象。

3.2混凝土的浇筑

浇筑采用插入式振捣棒振捣时，要做到“快插慢拔”，且移动间距不应超过振捣棒作用半径的1.5倍，插入深度应控制好，防止漏振，尽量避免和钢侧模的撞击，每一处振捣部位必须振捣到混凝土停止下沉，不再冒出气泡或者有极少量的气泡冒出，表面呈现出平坦、泛浆，边振动边徐徐提出振捣棒，避免超长时间过振，造成混凝土离析。

3.3梁体混凝土养护

不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养护尤为关键。混凝土浇注收浆完成后，尽快用毛毡和塑料薄膜覆盖养护，使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，养护时间不少于一周。

3.4充气胶囊

充气胶囊在使用前必须做密封性检验，不得漏气，有些空心板顶板出现裂缝就是由于混凝土在未达到2.5Mpa強度时，芯模漏气，致使顶板开裂，因此在浇筑前检查胶囊是否完好格外重要。严格控制胶囊放气时间，在气温不是很低的时候，一般不应小于10h。放气过早过迟都不好，过早强度达不到，容易形成裂缝；过晚胶囊外壁粘在混凝土上，很难将其拉出，如果采用方法不当将会拉裂胶囊。

4.结论

混凝土裂缝的检测与处理 篇6

目前的土木建筑工程以混凝土结构占主导地位。近年来, 随着基础建设规模的不断扩大, 混凝土的用量也在不断增大。但是, 混凝土结构由于受到各种因素的影响, 不可避免地会出现裂缝, 而裂缝又在一定程度上影响到混凝土结构的承载能力、耐久性以及防水性。裂缝产生的原因多种多样, 对结构使用的危害程度也是不同的, 因此, 出现裂缝后, 必须对裂缝进行检测, 分析其发生原因, 研究其稳定性, 以便采取针对性的措施, 防止裂缝发展。

1 裂缝的分类

按照裂缝的宽度以及对结构使用的危害程度, 裂缝一般可分为以下3类:轻微裂缝、一般裂缝和严重裂缝。

(1) 轻微裂缝。

轻微裂缝比较细小, 宏观上肉眼不易发现, 对结构的承载能力及使用功能没有太大的影响, 只是在视觉效果上会有缺陷, 这种裂缝也可以称为无害裂缝。

(2) 一般裂缝。

一般裂缝普遍存在于实际的结构工程中, 宽度较大, 一般肉眼可以辨别, 但对结构的使用功能并无决定性的影响。

(3) 严重裂缝。

严重裂缝是不允许出现在已经使用的结构工程中的, 一经发现, 必须进行调查和处理。严重裂缝会影响结构的使用功能、耐久性以及防水性。

2 裂缝的成因

造成裂缝的原因是多种多样的, 由于混凝土材料本身的特殊性, 混凝土带裂缝工作是很正常的。一般来讲, 可能引发混凝土产生裂缝的原因可分为两大类:一是由于承受直接荷载作用而产生的裂缝, 这种裂缝只占很少的一部分;二是由于变形引发的间接作用 (包括混凝土的温度变化、收缩以及不均匀沉降) 而产生的裂缝, 实际工程中混凝土结构的大部分裂缝是由这种原因引起的。

2.1 混凝土受直接的荷载作用而引起裂缝

由于混凝土材料的特殊性, 混凝土的内部并不是连续的, 而是存在很多微小的、不连续的小裂隙。混凝土受到外界荷载作用初期, 这些裂隙处于比较稳定的状态;随着荷载的不断增大, 其内部应力不断增大, 原有的微小裂缝就会不断扩大增长, 最后交叉连接起来, 发展成为肉眼可见的裂缝。

2.2 温度变化引起的裂缝

(1) 混凝土浇注后, 水泥水化反应过程中会放出大量的热量, 由于混凝土内部与表面的散热速度不同, 形成了内外温差, 这样在混凝土内部就产生了温度应力, 当这种应力超过混凝土的约束应力时, 就会产生温差裂缝。这种裂缝在大体积混凝土的表层比较常见。

(2) 由于外界条件的变化 (如季节变化、暴晒雨淋等) , 也会引起混凝土不同部位的温度差, 从而引起裂缝。

2.3 混凝土的收缩引起裂缝

(1) 胶凝收缩。

在水泥浆胶体凝结固化过程中, 铝酸三钙结晶固化形成水泥石, 从而造成混凝土体积缩小, 在混凝土内部形成了裂隙。

(2) 干燥收缩。

在混凝土凝结固化后, 水化反应没有消耗掉的水分就会逐渐蒸发, 这样造成的空隙以及毛细孔内水的张力, 均会造成混凝土体积收缩, 形成表面裂缝。

(3) 碳化收缩。

混凝土中的Ca (OH) 2与空气中的水、CO2反应生成CaCO3, 造成混凝土体积减小而收缩, 且这种收缩会由外向内逐渐发展, 也会形成裂缝。

2.4 基础的不均匀沉降引起的裂缝

建筑物承受的所有荷载最后都会传给地基, 而由于地基受力的不均匀性以及地层的不均匀性, 基础会产生不均匀沉降, 从而产生约束内力而引起裂缝。

3 裂缝的检测分析

在实际的混凝土结构工程中, 由于结构的复杂性, 裂缝的形成并不是由单一原因引起的, 而是由几种原因共同引发的, 这也使得混凝土裂缝的处理比较棘手。因此, 为了能够快速准确地处理混凝土裂缝问题, 需对混凝土裂缝进行检测分析, 找出形成裂缝的原因。

裂缝的检测一般分为以下几个步骤:

(1) 搜集有可能引发裂缝原因的各种信息。造成裂缝的因素有很多, 但一般可归纳为材料、设计、施工、使用等4个方面, 因而可选择可能与裂缝的形成有关的方面进行搜集整理。

(2) 作出裂缝分布图并描绘出裂缝形态。找到所有的裂缝位置后, 在结构平面总图上标出其所在的区域, 并描绘出裂缝的形态, 包括裂缝的形状、大小、发展方向等。

(3) 根据需要对混凝土裂缝进行检测, 一般要检测混凝土裂缝的最大宽度、深度及裂缝的稳定性。一般的工程对检测精度要求不是太高, 所以可以用刻度放大镜或者裂缝宽度检测卡量测裂缝的最大宽度;用雷达仪检测混凝土内部, 以便确定裂缝的深度或裂缝是否贯通截面;在裂缝的端部及裂缝最大宽度处粘贴石膏块, 用以判断裂缝的稳定性。

(4) 将搜集到的各种信息及检测结果进行汇总整理, 以此为依据判断形成裂缝的原因、裂缝的性质以及可能造成的后果。

4 混凝土裂缝的处理

根据检测分析得到的结果, 在对造成裂缝的原因、裂缝性质及可能造成的后果有了一定的判断后, 就可以采取相应的措施对混凝土的裂缝进行处理。常用的混凝土裂缝的处理方法有以下3种:

4.1 掩饰裂缝

这种方法适用于轻微裂缝的处理, 主要目的是弥补建筑物外观上的缺陷。常用的方法有:在结构表面涂刷水泥浆或涂料、粘贴瓷砖、在表面增加装饰性线条等。

4.2 修补裂缝

这种方法适用于一般裂缝的处理, 一般裂缝对建筑物的使用功能没有太大的影响, 但因其宽度较大, 必须进行修补。

(1) 凿槽嵌补法。

凿槽嵌补法一般是顺着裂缝剔凿凹形槽, 然后在槽中嵌填修补材料 (如环氧树脂、环氧胶泥、沥青膏等) , 以达到消除裂缝的目的。但这种方法只能消除表面裂缝, 不能修复混凝土内部的裂缝。

(2) 仿生自愈合法。

仿生自愈合法是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质而愈合的机能, 在混凝土中加入一些含胶粘剂液芯纤维的胶囊, 在混凝土出现裂缝时, 胶囊破裂自动分泌液芯纤维可使裂缝重新愈合。

4.3 封闭裂缝

这种方法适用于对严重裂缝的处理。对一些危害到结构的使用功能 (如渗水、漏雨) 或裂缝宽度超过限值时, 需要对其进行封闭。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定, 裂缝宽度的最大限值[ωlim]为0.10～0.40 mm。

(1) 灌浆法。

常用的有压力灌浆法、抽吸灌浆法和钻孔灌浆法。其原理是利用压力或者抽吸真空造成的负压将修补材料的浆液 (常用的浆液有水泥浆、环氧树脂以及丙烯酸酯等) 灌入裂缝内, 从而达到封闭裂缝的目的。

(2) 补充钢筋法。

首先把裂缝密封起来, 在与裂缝面垂直的方向钻孔, 然后在孔中和裂缝中注入环氧树脂并把钢筋插入埋置于孔中, 这样就修补了裂缝并加强了裂缝的抗力。

另外, 对于经过检测分析有可能影响结构安全、且有破坏预兆标志的裂缝, 则不能用上面的方法简单处理, 需要对结构进行加固。加固的方法有增大截面法、外包钢材法、锚贴钢板法以及混凝土置换法等。

5 结语

混凝土的裂缝问题是混凝土结构工程中的棘手问题之一, 发现裂缝之后不要慌忙地去修补, 而要仔细检测分析裂缝产生的原因、裂缝的性质以及可能引发的后果, 然后采取针对性的措施予以处理。

参考文献

[1]徐有邻, 顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[3]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土, 2002 (5) :11-14.

混凝土桥台裂缝检测与修补技术 篇7

混凝土结构内出现的裂缝, 按其深度的不同, 一般可分为贯穿性裂缝、深层裂缝及表面裂缝三类。贯穿性裂切断了结构断面, 可能破坏结构的整体性和稳定性, 其危害严重。深层裂缝部分地切断了结构的断面, 具有一定的危害性。施工阶段的表面裂缝一般危害性较小, 但如不及时处理, 处于基础或老混凝土约束范围以内的表面裂缝, 在混凝土内部降温的过程中, 可能发展为深层裂缝甚至贯穿性裂缝[1]。

西北地区某铁路增建第二线上的预应力混凝土梁桥, 采用T形桥台。桥台顶帽采用C35钢筋混凝土, 台身采用C30混凝土。架梁前现场检查发现, 东侧桥台前墙存在可见裂缝, 如图1所示, 裂缝A自台身中部延伸至地面, 裂缝B自台帽下缘延伸至台身中部。

该桥台混凝土推定强度为C35, 混凝土质量满足原设计要求[3]。为确定裂缝深度, 采用超声波平测法对桥台裂缝进行了无损检测, 通过裂缝成因分析, 提出了混凝土裂缝处理措施。

1 超声波法检测桥台裂缝深度

现场进行无损检测的设备包括NM-3C非金属超声检测分析仪、PROFOMETER5钢筋直径/保护层厚度测试仪及裂缝显微镜等。为保证裂缝深度检测结果的精度, 减少钢筋对测试结果的影响, 在裂缝测试之前, 用钢筋保护层厚度测试仪确定裂缝检测区域的钢筋位置。裂缝A最大宽度为0.230～0.420mm, 长度为325cm;裂缝B最大宽度为0.360～1.190mm, 长度为185cm;裂缝最大宽度超过了《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 (TB10002.3-2005) 规定的裂缝最大宽度允许值[4]。

1.1 裂缝深度超声波平测法原理

超声波检测裂缝深度是根据超声波在混凝土传播过程中遇到缺陷时产生绕射, 通过声时及波幅等参数的变化, 判别和计算混凝土的裂缝深度[2]。

超声波检测桥台裂缝深度可采用单面平测法, 其检测步骤如下。

(1) 根据裂缝走向布置超声波测线;

(2) 进行混凝土表面平整处理, 确保换能器与混凝土表面耦合良好;

(3) 跨缝、不跨缝超声测点定位;

(4) 超声波检测;

①不跨缝声时测量:将T和R换能器置于裂缝附近同一侧, 以两个换能器内边缘间距 (l′) 等于100、150、200、250 (mm) ……, 分别读取声时值 (ti) , 绘制“时—距”坐标图 (如图2所示) 或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程:

li=a+bti (1)

每测点超声实际传播距离li为:

li=l′+|a| (2)

式中:li——第i点的超声波实际传播距离, mm;

l′——第i点的R、T 换能器内边缘间距, mm;

a——“时—距”图中l′轴的截距或回归直线方程的常数项, mm。

不跨缝平测混凝土声速值为:

v= (ln′-l1′) / (tn′-t1) (3)

或v=b (km/s)

式中:ln′、l1′——第n点和第1点的测距, mm;

tn′、t1——第n点和第1点读取的声时值, μs;

b——回归系数。

②跨缝的声时测量:如图3所示, 将T、R换能器对称置于裂缝两侧, l′取100, 150, 200、……, 分别读取声时值tundefined, 同时观察首波相位的变化。

(5) 裂缝深度计算

①平测法裂缝深度按式 (4) 计算:

undefined (4)

式中:dci——跨缝测距为时的裂缝深度 (mm) ;

tundefined——跨缝测距为li时的声时值 (μs) ;

v——混凝土声速 (km/s) ;

li——不跨缝测试时换能器之间超声波实际传播距离 (mm) 。

②测线部位裂缝深度的平均值按式 (5) 计算:

undefined (5)

式中:mdc——裂缝深度平均值;

dci——各测点裂缝计算深度;

n——同一测线上的测区数。

(6) 裂缝深度的确定方法

①跨缝测量时, 若发射、接收传感器在某测距出现首波反向, 用该测距及相邻两个测距的测量值按 (公式d) 计算dci值, 取此三点dci值的平均值作为该裂缝的深度推定值。

②当跨缝测量未出现首波反相时, 可先求出各测距计算深度dci的平均值mdc, 再将各测距li′与mdc相比较, 如li′3mdc, 则剔除dci, 取余下dci的平均值作为该裂缝的深度dc的推定值。

1.2 台身裂缝深度检测

结合现场条件, 按照相关规范及技术规程, 分别沿裂缝A、B的走向布置裂缝深度测线。为避开桥台护面钢筋的影响, 超声测线与钢筋大致呈45°夹角, 采用单面平测法进行裂缝深度检测。

裂缝A的深度测试及计算结果, 见表1、表2。

裂缝B的裂缝深度测试及计算结果, 见表3、表4。

无损检测得到的裂缝A检测范围内的裂缝深度范围为59.53～91.97mm。裂缝B检测范围内的裂缝深度值为78.42～91.21mm。桥台缝A、缝B均属于表面裂缝。

2 桥台裂缝成因分析

该桥台施工完成后, 没有承受使用荷载和其他施工荷载, 可以排除裂缝成因是外力作用或基础不均匀沉降。

该桥台的混凝土施工为一次性浇筑完成, 该桥台单位体积混凝土中水泥用量较大, 致使水化热聚集在结构内部不易散发, 混凝土内部早期水化热引起的温升偏高。由于拆模较早, 后期仅进行洒水养护, 混凝土表面受环境因素的影响散热较快, 表面温度较内部低, 早期混凝土存在的内外温差导致温度应力产生。由于混凝土的早期强度和弹性模量均很低, 当混凝土的抗拉强度不足以抵抗此温度应力时, 混凝土就会在表面开裂。

根据无损检测结果, 综合考虑混凝土施工工艺及裂缝特征, 可以推断该桥台裂缝成因为养护不当形成的混凝土温度裂缝。

3 裂缝修补措施

为保证混凝土桥台的耐久性, 对该桥台竖向裂缝采取了“壁可法”注胶修复措施。该方法施工工艺简单, 对原结构不造成新的损伤, 注入胶液在压力作用下可一直渗入到裂缝的最深处, 使裂缝部位的强度明显增强。

(1) 用钢丝刷沿桥台竖向裂缝清除出一条宽5cm的“封闭带”, 将浮尘清除干净, 再用湿布擦拭干净。

(2) 每隔30cm骑跨裂缝用SEAL胶粘贴一个注入座;然后用SEAL胶将整个裂缝封闭, 沿封缝胶形成宽4cm、厚1mm封闭条带, 并将注入座周边封严。

(3) 封缝胶固化后, 即可自下而上压力注胶;注胶过程中, 应及时补充胶液, 使压胶管保持足够压力。

(4) 沿裂缝依次注胶至全部完成。

(5) 待管内胶液固化后, 即可铲除注入座。

(6) 修补后进行混凝土表面处理。

桥台缺陷修补后, 经现场观察, 架梁后原裂缝部位未见裂缝出现及裂缝开展。

4 结论

西北地区气候干旱, 风力强劲, 太阳辐射强, 日气温变化剧烈, 对桥梁大体积混凝土施工带来不利的影响。如不采取合理的施工措施, 混凝土温度变化过程中产生的温度应力往往超过其抗拉强度从而导致结构产生裂缝。针对裂缝特点, 采用超声波平测法可有效地评价裂缝深度及开展特征, 对桥台裂缝的后期修补提供技术支持。

大体积混凝土墩台在施工过程中受环境因素、约束条件、材料质量、施工工艺等影响, 裂缝问题一直是困扰工程技术人员的难题。现浇混凝土墩台的裂缝对的承载力及耐久性均产生不利影响, 后期处理也较为复杂, 甚至影响工程进度, 因此科学的施工工法及养护工艺对防止施工期间桥梁混凝土开裂至关重要。

参考文献

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[2]CECE21:2000, 超声法检测混凝土缺陷技术规程[S].

[3]TB 10426-2004, 铁路工程结构混凝土强度检测规程[S].

混凝土裂缝分析与检测 篇8

混凝土是一种多组分的混合材料从配料、搅拌、成型至养护诸工艺环节, 无不影响混凝土的质量。近年来, 随着我国工程建设质量管理的加强, 混凝土无损检测技术的作用日益明显, 从而也促进了该项技术的迅猛发展。

2 国内钢筋混凝土结构检测方法

2.1 混凝土结构检测常用方法的分类和特点

a.检测结构构件混凝土强度值;b.检测结构构件混凝土内部缺陷如混凝土裂缝、不密实区和孔洞、混凝土结合面质量、混凝土损伤层等;c.检测几何尺寸如钢筋位置、钢筋保护层厚度、板面、道面、墙面厚度等;d.结构工程混凝土强度质量的匀质性检测和控制;e.建筑热工、隔声、防水等物理特性的检测。

2.2 钢筋混凝土结构检测方法的选择

钢筋混凝土结构检测着重对混凝土强度等级和缺陷、钢筋保护层厚度和位置、混凝土构件几何尺寸、楼板厚度等进行检测。对混凝土构件强度的检测, 可采用回弹法、超声一回弹综合法等检测方法。一般工程优先采用回弹法, 对大型工程如采用回弹法检测仍达不到设计要求或对回弹法检测有怀疑时, 应采用超声一回弹综合法检测。对构件混凝土内部不密实区、空洞等缺陷的位置和范围的检测, 可采用带有波形显示功能的超声波检测仪, 测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数, 并根据这些参数及其相对变化, 判定混凝土中的缺陷情况。对板厚的检测, 可采用雷达波法、冲击一回波法、冲击共振法、超声脉冲回波法等检测方法。

3 钢筋混凝土结构裂缝检测与分析

3.1 钢筋混凝土结构裂缝的基本概念

结构试验表明, 裂缝的出现和开展是结构破坏的先兆。建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力可能不足, 过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性, 会造成房屋渗漏, 影响建筑物美观。所以, 习惯上都不允许建筑物产生裂缝。但客观现实, 钢筋混凝土结构物的裂缝很难完全避免, 就经济及科学观点, 一定程度的裂缝是可以接受的。裂缝成因比较复杂, 危害程度不仅与裂缝大小有关, 而且与裂缝性质、产生原因及结构功能要求的不同各不相同。不同类型的裂缝处理方法各异。

3.2 裂缝调查

3.2.1 外观检测。

裂缝外观检测主要包括裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度。裂缝发生及开展的时间过程, 裂缝是否稳定, 裂缝内有无盐析、锈水等渗出物, 裂缝表面的干湿度, 裂缝周围材料的风化剥离情况, 等等。裂缝外观检测常用的仪器有刻度放大镜。对于活动裂缝, 应进行定期观测, 专用仪器有接触式引伸仪、振弦式应变仪等, 最简单的办法是骑缝涂抹石膏饼观察。

3.2.2 裂缝成因调查。

裂缝成因调查是为裂缝原因分析提供依据, 包括对材质、施工质量、设计计算与构造, 使用环境与荷载等方面的调查。材质, 主要是水泥品种及安定性, 砂石质量, 是否存在碱性骨料, 外加剂性能及用量。施工质量, 主要是混凝土的强度、密实性、养护情况, 钢筋位置及数量, 模板刚度及支撑情况。材质与施工质量调查方法, 主要是核查保证资料、有针对性地辅以现场检测核对。使用环境与荷载, 主要是分析结构在使用中的温度、湿度变化, 是否存在有害介质作用。

3.3 裂缝检测方法

混凝土结构的裂缝宽度、数量、深度、走向和位置是判断结构受力状态和预测剩余使用年限的重要特征之一。对混凝土结构作可靠性鉴定必须对结构的裂缝状态进行检测和分析。产生裂缝的原因很多, 从工程鉴定和处理的角度可以将其归纳为受力裂缝和非受力裂缝两大类, 检测时应注意区分。裂缝的形态各异, 能否正确区分要依靠检测人员的理论知识, 掌握鉴定规程的水平和工程经验。实际工程中常有两种类型裂缝的混合体。

3.4 裂缝成因分析

裂缝成因分析是为裂缝危害性评定及修补方案提供依据, 若不经分析或忽略成因分析就进行裂缝处理, 往往会导致决策错误, 使本不需要加固的结构而花费了大量的人力、物力去补强加固, 使己处在危险状态、本应该拆除的结构, 却因草率处理而潜藏着突发事故的危险。

4 钢筋混凝土结构的安全评价

结构安全是结构可靠性的一部分结构安全是指结构在正常施工和正常使用条件下, 承受可能出现的各种作用的能力, 以及在偶然事件发生时和发生后, 仍保持必要的整体稳定性的能力。结构安全是结构防止破坏倒塌的能力, 是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全主要取决于结构的设计与施工水准, 也与结构的正确使用 (维护、检测) 有关。对结构工程的设计来说, 结构的安全主要体现在结构构件承载能力的安全、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。

5 钢筋混凝土构件安全评价

5.1 钢筋混凝土结构构件安全评价概述

在影响现有结构 (构件) 的可靠性状态的各种因素中, 对结构安全起决定作用的是构件的极限承载能力, 而其它因素诸如裂缝、变形、偏差等, 其影响可以体现在构件的承载能力下降上。根据现有结构 (构件) 的极限承载能力及结构 (构件) 所受外力, 可计算出可靠性指标, 从而得出构件的安全等级。

5.2 钢筋混凝土结构构件安全评价的内容

钢筋混凝土结构构件的安全评价包括构件的承载能力、构造和连接、裂缝、变形四个子项的评定。承载能力和构造与连接是重要子项, 裂缝和变形是次要子项。钢筋混凝土结构的承载力, 取决于混凝土、钢材的材质。

5.3 钢筋混凝土结构裂缝评定等级

构件裂缝控制等级的划分主要考虑结构的功能要求, 结构所处的工作环境, 钢筋种类对腐蚀的敏感性、现行设计规范的裂缝控制等级、国内外试验资料和国外规范的有关规定、工程实践和调查等四个因素。

5.4 钢筋混凝土结构构造和连接子项评定

预埋件的锚板和锚筋的构造合理, 经检查无异常 (无变形或位移) 者, 可根据承载能力评为a级或b级;当预埋件的锚板有明显变形或锚板、锚筋与混凝土之间有明显滑移、脱落现象时, 根据其严重程度可评为c级或d级。连接节点的焊缝或螺栓符合国家现行规范规定和使用要求者, 可评为a级或b级;当节点焊缝或螺栓连接有局部拉脱、剪断、破损或较大滑移者, 根据其严重程度可评为c级或d级。

结束语

混凝土裂缝分析与检测 篇9

某铁路大桥大体积混凝土承台设计尺寸为22.8 m×15.2 m×5.0 m,承台混凝土设计方量为1 732.8 m3,混凝土标号为C30。在混凝土灌注完后出现了裂缝,经检测分析该承台混凝土裂缝主要是由于温度应力引起的。最大裂缝宽度为0.3 mm,经超声波检测,承台左侧深度最深的为4.53 m,右侧深度最深的为5.12 m,裂纹均未贯通,裂纹分布范围详见图1。控制从结构物的耐久性考虑,决定采用壁可法灌注处理。灌注时,当橡胶管膨胀至充满限制套时停止灌注。灌注完成之后用超声波检测,裂缝内灌注胶已填充饱满。然后再对裂缝处做取芯试验,检测取样的抗拉、抗压强度均大于混凝土原设计强度,说明该方法灌注处理大体积混凝土裂缝是成功的。

2 灌注及封口材料的性能

2.1 灌注胶材料及性能

用于修补混凝土裂缝的主要材料为灌注胶(BL-GROUT)和硬化剂,两者比例为2∶1。密封裂缝的主要材料为封口胶(BL-101号)和硬化剂,两者比例为7∶3。其中封口胶拌和后可使用的时间:70 min(20 ℃),40 min(30 ℃),灌注胶拌和后可使用的时间:100 min(20 ℃),50 min(30 ℃)。其优点是粘结力强,固化速度快,配制简单,容易操作。

2.2 灌注胶及封口胶的力学性能

关于灌注胶及封口胶的力学性能见表1。

从表1中可看出,灌注胶的力学性能高于C30混凝土的强度指标,完全可以满足混凝土结构物的补强加固要求。

3 壁可注入法施工工艺

3.1 裂缝调查

大体积混凝土结构物出现裂缝的原因很复杂,在修补前应对混凝土结构物的损坏形状、缝宽、缝深等情况认真调查分析,查清裂缝性质,测量裂缝宽度,并用超声波检测裂缝的走向及深度等,以便确定处理方案。裂缝的宽度朝变形钢筋方向逐渐缩小,一些研究资料表明,如果钢筋有足够厚的保护层,且裂缝宽度在0.4 mm以下,对钢筋不会有多大的腐蚀损害,如果裂缝不深不会影响结构物的使用,但从外观角度仍需进行修补处理。

3.2 裂缝处理

用钢丝刷沿裂缝走向清理裂纹两侧约5 cm范围内的混凝土表面,仔细清除水泥翻沫、苔藓、灰尘及油渍,凿出新鲜、坚实的混凝土。裂缝两侧有较多细微龟裂的部位应清理至8 cm～10 cm宽。混凝土表面的油污用丙酮清洗干净。如果裂缝内潮湿,要等其充分干燥后处理,必要时用喷灯烘干。

3.3 设置注入座

按规定配合比(101号主剂∶硬化剂=7∶3)配制封口胶。首先,用两把洁净干燥的抹刀分别取封口胶的两种成分,放到托灰板上,用抹刀反复混合搅拌,使其呈现均匀一致的灰色。然后,用抹刀取少许胶,刮在注入座底面的四边,每边以8 mm宽、5 mm厚为宜。抹好之后将注入孔正对裂缝中心,稍用力按压,使胶从底面的4个小孔挤出。注意注入孔不要被胶堵塞,胶不要粘到注入座颈部的小突起和橡胶圈上,粘好后不要再移动注入座。最后,用抹刀取胶将注入座底板各边包覆,包覆部分的内缘至盖住4个小孔,外缘扩至直径8 cm～10 cm的圆形范围。完成之后,注入座的蓝色底边应完全被遮盖。注入座应根据裂缝的走向布置,每米设置3个,裂缝宽度较大且内部畅通时可按2个/m设置。另外在裂缝交叉处应设注入座。

3.4 裂缝密封

在沿裂缝走向5 cm宽的范围内用抹刀刮抹封口胶,厚度以2 mm为宜,尽量一次完成,避免反复涂抹。缝两侧有较多细微龟裂的部位应抹至8 cm～10 cm宽,并按压胶的边缘,消除卷边。混凝土剥落处要填充密实,特别注意与注入座衔接处的涂抹。封口胶的用量为每延米裂缝200 g左右。

3.5 封口胶固化

裂缝密封完成之后,让封口胶自然固化,注意固化过程中应防止其接触水。外界温度越高固化速度越快(20 ℃时为12 h,30 ℃时为6 h)。

3.6 注入灌注胶

3.6.1 使用BL注入器灌注

1)将注入器连接端(蓝色)安装在注入座上,把卡口部分的两扣卡紧,用力不要过猛,以免损坏座的颈部,注意使橡胶密封圈处于正常位置。同一条裂缝上的注入器要一起安装好。螺纹配合处用生料带缠绕密封。

2)将灌注胶的两种材料按配合比混合搅拌均匀后装入黄油枪,盖好盖。再将黄油枪倒置,打开阀门,推动黄油枪活塞,排除系统中的空气。当过滤器中有胶流出时,将它连接到注入器的注入端,卡紧卡口,缓慢推动活塞,开始注入。每次都要推动达到活塞的尽头,一般每3 s～5 s推动一下。当橡胶管膨胀至充满限制套时停止注入。注入完后应先关闭阀门,再小心地脱开白色端的连接,然后再移动至下一个注入器注入。

3)水平裂缝由一端向另一端注入,倾斜或垂直裂缝要从较低的一端由下而上注入。灌注时注意观察,如果注入器膨胀后收缩较快,说明该处裂缝较深,缝内空隙较大,遇到此类情况时要补灌,直到注入器能保持膨胀状态。灌注压力保持在0.3 MPa左右,保证把灌注胶注入到裂缝的末端,同时缓慢均匀的施压,可将裂缝内的空气压入混凝土的毛细孔中通过混凝土的自然呼吸作用排出。

3.6.2 使用DD注入器灌注

首先将配制好的灌注胶装入黄油枪,并排除系统中的空气。然后,把过滤器连接到注入座的端头,注入至充满限制套,关闭阀门,取下注入器。整条裂缝所需的注入器全部注满后,逐个安装到注入座上。灌注过程要连续进行,以免中断时间过长,超过材料的使用时间而影响灌注效果。

3.7 灌注胶的固化

让灌注胶自行固化,可用手捏注入管随时了解固化进程,气温越高固化速度越快。

3.8 凿除注入器

固化后打掉注入器和注入座,有必要时再用砂轮把封口胶打磨平整。

4 超声波检测灌注效果

采用超声波检测结构混凝土的基本依据是利用超声波在各种技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的波速等声学参数相对变化,来判定混凝土的缺陷。混凝土内部的裂缝处存在有空气或其他杂松散质,超声波经过此处将发生折射、散射等现象,导致超声波能量衰减,同时波速也会降低。因此可根据超声波传播特性检测大体积混凝土结构物的裂缝。具体检测方法可参照中国工程建设标准化协会CECS 21∶2000超声波检测混凝土缺陷技术规程。

采用雷达检测壁可法修补裂缝效果,可以准确地确定裂缝的平面位置和延伸深度,测试结果可精确到1 mm,并能快速判断裂缝是否贯穿。还可通过对比裂缝注胶前后的图像特征差异,判断裂缝是否注满,确定未注满裂缝的长度及深度范围。

5 结语

1)壁可法灌注严格按照操作规程进行时,可达到良好的灌注效果。用超声波检测表明,壁可法修补大体积混凝土结构物裂缝是可行的。

2)封口胶、灌注胶的配制要严格按照配合比配制,在灌注时确保混凝土表面和裂缝内干燥,以免灌注胶与水接触而影响修补效果。

参考文献

[1]白海峰.混凝土结构性裂缝成因分析与控制措施[J].铁道建筑,2003(8):67-69.

[2]CECS 21∶2000,超声波检测混凝土缺陷技术规程[S].

[3]罗杰,张亮.壁可法修补混凝土裂缝雷达检测技术的研究[J].中南公路工程,2004,29(3):81-83.

混凝土裂缝分析与检测 篇10

【关键词】混凝土；裂缝；原因；预防；处理

现今由于经济发展迅猛，建筑业更是如火如涂，如房地产、工业厂房发展最为高速，而且这些建筑大都以钢筋混凝土材料为主建设，这更突显了混凝土的重要性，由于裂缝的存在和发展会使内部的钢筋产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的使用寿命及安全。基于此，本文就以混凝土裂缝为主谈一谈其产生的原因、和如何预防及如何处理以保证建筑物能够安全地使用。

1.混凝土出现裂缝的原因分析

1.1混凝土自身原因产生的裂缝

1.1.1混凝土塑性收缩产生裂缝

混凝土塑性收缩是此种材料本身固有的一种属性，通常出现在混凝土浇筑完成后的初期 （终凝前）。现在施工多以商品混凝土为主，为了满足运输、泵送的要求增大了水灰比、砂率，提高了坍落度，在表面失水过快时，混凝土内部的水向表面移动过程中产生很多毛细管，毛细管作用产生的负压使混凝土开始收缩，收缩力大于混凝土抗拉强度时，就会出现裂缝，此种裂缝大多顺钢筋方向出现。

1.1.2混凝土干燥收缩产生裂缝

混凝土终凝后由于水分蒸发表面湿度小收缩大，而内部湿度大收缩小，从而使表面出现裂缝，多表现不规则网状小烈纹，水灰比越大越易发生。对于此种裂缝如不加以重视，其可能不断发展变大近而使其内部钢筋接解到空气产生锈蚀，影响结构使用寿命。有资料显示骨料含量对混凝土干缩起抑制作用，在水灰比相同时，单位体积骨料含量从71%增加到74%混凝土的收缩可降低约20%。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。

1.1.3混凝土化学收缩产生裂缝

由于混凝土中水泥与水反应产生新物质后其体积较原来有所减小从而引起混凝土的自身收缩。温度高，水泥用量大、细度越细水化反应越快，其收缩量越快，早期混凝土强度低时易出现裂缝。如C3A与水反速度快，反应后其体积可收缩23.79%。选择水泥时要注意。

1.2施工不当产生裂缝

混凝土浇筑完成后覆盖养护不及时、浇筑前木模板未充分浇水湿润致使混凝土失水过快，产生干燥收缩产生裂缝；混凝土强度不高时模板支撑刚度不够、下沉产生裂缝；混凝土未达到足够强度就开始上料，且集中堆放使混凝土出现裂缝；混凝土没有及时二次振捣和抹面，使其出现的塑性收缩、干缩裂缝。

1.3设计不当引起出现裂缝

1.3.1设计本身原因

梁板结构设计时钢筋间距过大；断面突变；洞口处缺少加强筋；阳角处无放射筋；长墙水平抗拉筋少；板面不设控制温度变形钢筋，都会使混凝土产生裂缝。

1.3.2设计对施工考虑不周

还有一种情况是设计时没有充分考虑到施工，如将一此较重设备设计到二层中部，放置设备的房间楼面承载力能够满足，但是在设备到场后由外墙吊装口吊入设备，向设备间移动设备时，其经过路径的结构承载力不足产生裂缝等。

2.混凝土裂缝的预防

2.1控制好混凝土搅拌的质量

2.1.1选择好原材料

水泥 要选择细度适中不能过细，细度越细水化越快使水的消耗过快，从而引起混凝土的干缩裂缝；还要选择含碱量低的水泥由其控制C3A含量（有资料显示C3A的水化减缩率可达23.79%。

砂。要选择含泥量小，细度模数2.8-3.0的中砂为宜。

石子。含泥量高会影响石子与砂浆之间的粘结力，从而影响混凝土的抗拉强度，易出现裂缝。石子的含泥应量应不大于1%。

2.1.2设计好配合比

确定好水灰比。水灰比越大其收缩越大，抗拉强度降低。有数据显示水灰比为0.6的混凝土比水灰比为0.4的混凝土的收缩率大40%。

对水泥用量加以控制。水泥用量越大其水化后产生的收缩量越大，所以使用商品混凝土时，在满足泵送及施工要求的前提下减小水泥用量。

合理确定外加剂掺量。外加剂过量使用会使混凝土假凝或药物离析，从而使混凝土出现裂缝；还会使混凝土在收面压光时外加剂上浮，造成面层强度降低、起砂开裂。

如遇一次浇筑面积大，方量大的重要工程应进行混凝土浇筑实验，待确认其配合比能够满足施工要求时，再进行大量生产使用，可避免造成工期和经济损失。

2.2做好混凝土施工

A：在大风、高温、爆晒天气浇筑混凝土时，必须做好混凝土养护准备工作，防止水分损失过快（风速为16m/s时混凝土中水分损失速度为无风时4倍）。如果混凝土面层要一次压光成活所需时间较长时要多配人工降低浇筑速度，如有必要应有遮阳、防风措施，收面完成后必须及时履盖保湿养护，不得在爆晒后用自来水养护，避免表面爆裂。如遇施工面积大，遮阳、防风实施困难时，为保质量应等待适宜天气施工。B：有时混凝土泵送困难、钢筋较密，难下料时，工人暗地里向混凝土中注水提高坍落度，造成水灰比过大，甚至离析，产生开裂。在施工中要严格禁止此种做法。C：在流水施工时，顶板混凝土终凝后强度还很低时，不要为赶进度就开始上料且重量大，且集中堆放，造成混凝土开裂。要采取一次少上料，分开放置，放置点下部加强支撑等措施。D：模板不要拆除过早、模板下土地必须夯实防止模板产生下沉，导致混凝土开裂。

2.3正确设计

在结构易发生应力集中的部位：洞口处、截面变化处、拐角处等增加构造筋；地下长墙增配水平抗拉筋；及采取减小钢筋间距的方法以抵抗混凝土干缩裂缝的出现。

较重设备应尽量设计在底层，如在二层以上放置较重设备时，应将设备室设计到边跨，或将设备在楼面移动路线上的结构承载力提高。

3.混凝土裂缝的处理

3.1重新浇筑

如混凝土裂缝非常严重，加固费用较高时可采取将混凝土完全剔除，重新浇筑来处理。

3.2表面修复法

此方法用于修补对结构影响不大的静止裂缝，通过密封裂缝来防止外界化学物质侵入，腐蚀钢筋，破坏结构。具体方法是将裂缝周围清理干净后在表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等材料进行封闭裂缝，并加铺玻璃纤维布增大拉力，防止二次开裂。

3.3干嵌填法

用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝，形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。先在裂缝表面开槽，大约2㎜宽、25㎜深，清理后涂刷界面剂、连续嵌入低水灰比的砂浆，封闭裂缝，并做好养护。

3.4灌注法

将裂缝中的杂物用气泵吹干净后，用稀释完成的环氧树脂灌入，如板面为通透裂缝，在灌入前应将下面裂缝满刮环氧树脂混合水泥而成的环氧胶泥加以封闭；或利用压力设备将水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等材料压入混凝土的裂缝中与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。

4.结论

混凝土施工温度与裂缝分析 篇11

在大体积混凝土中, 温度应力及温度控制具有重要意义。在施工中常常出现温度裂缝, 影响到结构的整体性和耐久性。以下对施工中混凝土裂缝产生的原因和处理措施进行探讨。

一、裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因, 主要是温度和湿度的变化, 混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理, 原材料不合格 (如碱骨料反应) , 模板变形, 基础不均匀沉降等。

混凝土硬化期间水泥释放出大量水化热, 内部温度不断上升, 在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中, 由于受到基础或旧混凝土的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。再有混凝土的内部湿度变化很小或变化缓慢, 但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不到、时干时湿, 表面干缩变形受到内部混凝土的约束, 导致混凝土出现裂缝。而混凝土是一种脆性材料, 抗拉强度仅为抗压强度的十分之一左右。

二、温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

控制温度的措施如下:

(1) 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土, 参混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。

(2) 拌合混凝土加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇注温度。

(3) 热天浇注混凝土时减少浇注厚度, 利用浇注层面散热。

(4) 在混凝土中埋设水管, 通入循环冷水降温。

(5) 规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。

(6) 施工中长期暴露的混凝土浇注块表面或薄壁结构, 在寒冷季节采取保温措施。

改善约束条件的措施:

(1) 合理的分缝分块。

(2) 避免基础过大起伏。

(3) 合理的安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。此外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的, 应特别注意避免产生贯通裂缝。

在混凝土的施工中, 为了提高模板的周转率, 往往要求新浇注的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇注混凝土早期拆模, 在表面引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇注初期, 由于水化热的散发, 表面引起相当大的拉应力, 此时表面温度亦较气温为高, 此时拆除模版, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一拉应力, 与水化热应力叠加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就有导致裂缝的危险。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料, 如泡沫海棉等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小, 因为大体积混凝土的含筋率极低, 只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下, 钢筋的各项性能是稳定的, 而与应力状态、时间及温度无关。钢筋的线膨胀系数与混凝土线膨胀系数相差很小, 在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍, 当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时, 钢筋的应力不超过10～20N毫米。因此, 在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小。而且如果钢筋的直径细而间距密时, 对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝, 其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅, 但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

为保证混凝土工程质量, 防止开裂, 提高混凝土的耐久性, 正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂, 其主要作用表现为:

(1) 混凝土中存在大量毛细孔道, 水蒸发后毛细管中产生毛细管张力, 使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力, 但会使混凝土强度降低。

(2) 水灰比是影响混凝土收缩的重要因素, 使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。

(3) 水泥用量也是影响混凝土收缩率的重要因素, 掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量, 其体积用增加骨料用量来补充。

(4) 减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度, 减少混凝土沁水, 减少沉缩变形。

(5) 提高水泥浆与骨料的粘结力, 提高混凝土抗裂性能。

(6) 混凝土在收缩时受到约束产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高混凝土的抗拉强度, 从而达到提高混凝土的抗裂性能。

(7) 掺加外加剂可使混凝土密实性好, 可有效地提高混凝土的抗碳化性, 减少碳化收缩。

(8) 掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当, 在有效防止水泥迅速水化放热基础上, 避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

(9) 掺外加剂混凝土和易性好, 表面易摸平, 形成微膜, 减少水分蒸发, 减少干燥收缩。

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能, 在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究, 比单纯的靠改善外部条件可能会更加简捷、经济。