裂缝探讨(精选11篇)
裂缝探讨 篇1
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题, 硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝, 正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝, 对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后, 微裂缝就会不断的扩展和连通, 最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝, 也就是混凝土工程中常说的裂缝。
混凝土裂缝产生的原因很多, 有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待, 根据实际情况解决问题。
1 钢筋混凝土结构裂缝
钢筋砼结构出现裂缝是不可避免的, 在保证结构安全和耐久性的前提下, 裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来, 随着钢筋砼结构的长大化和复杂化, 以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高, 结构裂缝出现机率大大增加, 有些已危及结构的安全性和耐久性, 有的地下工程裂渗已影响其使用功能。
2 结构裂缝产生的原因
2.1 材料缺陷
在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例, 从砼的性质来说大概有:
2.1.1 干燥收缩
研究表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 则形成孔缝体积约25~30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明, 每100克水泥浆体可蒸发水约6ml, 如砼水泥用量为350kg/m3, 当砼在干燥条件下, 则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力, 使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1~0.2%;砼的干缩值为0.04~0.06%。而砼的极限拉伸值只有0.01~0.02%, 故易引起干缩裂缝。
2.1.2 温差收缩
水泥水化是个放热过程, 其水化热为165~250焦尔/克, 随砼水泥用量提高, 其绝热温升可达50~80℃。研究表明, 当砼内外温差10℃时, 产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%, 如温差为20~30℃时, 其冷缩值为0.02~0.03%, 当其大于砼的极限拉伸值时, 则引起结构开裂。
2.1.3 塑性收缩
砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发, 引起失水收缩, 此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形, 它发生在砼终凝之前的塑性阶段, 故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在砼表面上, 特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂, 宽度达1~2mm, 属表面裂缝。水灰比过大, 水泥用量大, 外加剂保水性差, 粗骨料少, 振捣不良, 环境温度高, 表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。
2.1.4 自生收缩
密封的砼内部相对湿度随水泥水化的进展而降低, 称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压, 因而引起砼的自生收缩。高水灰比的普通砼 (OPC) 由于毛细孔隙中贮存大量水分, 自干燥引起的收缩压力较小, 所以自生收缩值较低而不被注意。但是, 低水灰比的高性能砼 (HPC) 则不同, 早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快, 以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密, 外界水泥很难渗入补充, 在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明, 龄期2个月水胶比为0.4的HPC, 自干收缩率为0.01%, 水胶比为0.3的HPC, 自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等, 水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知, HPC的收缩性与OPC完全不同, OPC以干缩为主, 而HPC以自干收缩为主。问题的要害是:HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天, 湿度梯度首先引发表面裂缝, 随后引发内部微裂缝, 若砼变形受到约束, 则进一步产生收缩裂缝。这是高标号砼容易开裂的主要原因之一。
2.2 设计问题
大量工程实践证明, 留缝与否, 并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件, 留缝不一定不裂, 不留缝不一定裂, 是否开裂与许多因素有关。我们认为, 控制裂缝应该防患于未然, 首先尽量预防有害裂缝, 重点在防。我国结构工程向长大化、复杂化发展, 砼设计强度等级向C40~C60发展, 设计师多注重结构安全, 而对变形裂缝控制考虑不周, 这也是结构裂缝发生增多的原因之一。
2.3 施工管理问题
砼配合比设计是否科学合理, 水泥与外加剂是否相适应, 砂石级配及其含泥量是否符合规范要求, 砼坍落度控制是否合理, 这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
砼浇筑震捣不均匀密实, 施工缝和细部处理马虎, 会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚, 抹压又不及时, 则砼表面出现塑性裂缝, 十分难看。
边墙拆摸板过早 (1~3d) , 砼水化热正处于高峰, 内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
砼养护十分重要, 但许多施工单位忽视这一环节, 尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位, 容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大, 但由于吹风影响, 加速了砼水分蒸发速度, 亦即增加干缩速度, 容易引起早期表面裂缝, 这也许是夏季比秋冬季, 南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
从已建工程调查中发现, 底板养护较好, 出现裂缝概率较低, 而底板上外墙裂缝概率很高约占80%, 这与保温保湿养护不足有很大关系。
除上述技术因素外, 施工管理不严, 赶进度, 偷工减料, 工人素质差, 施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。
2.4 对维护缺乏认识
我们发现不少结构是在浇筑完3~6个月, 甚至在1~2年内出现裂缝。除荷载问题外, 主要是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些地下室不及时复土;上部结构不及时做好封闭;出入口长期敞开, 屋面防水层破坏不及时修补等。这些与施工和业主对结构维护缺乏认识有关。钢筋砼结构与其他物件一样都存在“热胀冷缩”的特征, 尤其超长结构更为明显, 所以, 应重视已浇结构的保温保湿维护工作。
既然变形裂缝一般不影响承载力, 但它防水问题就值得研究了, 根据工程调查, 由裂缝引起的各种不利后果中, 渗漏水占60%。水分子的直径约0.310mm, 可穿过任何肉眼可见的裂缝, 从理论上讲防水结构物是不允许裂缝的, 但实际情况不是这样, 工程实践表明, 裂缝宽0.2mm, 开始漏水量5L/h, 一年后只有10m L/h, 这说明裂缝逐渐自愈。当然, 对有渗水裂缝要及时处理, 这并不是难题。
工程实践表明, 结构裂缝的发生的原因很复杂, 也是不可避免的。如对建筑物抗裂要求过严, 必将付出巨大的经济代价。科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作, 统称之为“建筑物的裂缝控制”。我国科技界和工程界正在不断探索, 有许多成功经验值得借鉴。
摘要:混凝土裂缝产生的原因很多, 有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待, 根据实际情况解决问题。
关键词:混凝土,裂缝,施工管理
裂缝探讨 篇2
沥青路面裂缝的修补措施探讨
分析了沥青路面裂缝产生的.原因,结合多年的实际工作经验,从热融型灌缝胶开槽修补、贴缝带修补裂缝、热再生设备修复三种方法阐述了沥青路面裂缝修补措施以及施工工艺,仅供相关专业人士参考.
作 者:褚丹鸣 作者单位:温州大桥管理处,浙江,温州,325011刊 名:中国科技博览英文刊名:ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年,卷(期):2009“”(5)分类号:U4关键词:沥青路面 裂缝 修补
针对混凝土裂缝的探讨 篇3
【关键词】混凝土裂缝;温度裂缝;收缩裂缝;混凝土结构受力裂缝
1.混凝土裂缝的类型及成因
造成混凝土裂缝的原因是多方面的,一般而言,可分为混凝土自身原因和外部原因两大类。在此,我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。
(1)水泥凝结或膨胀不正常,如水泥安定性不稳定,水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合产生体积膨胀,产生裂缝。
(2)如果骨料中含泥量过多,则随着混凝土的干燥,会产生不规则的网状裂缝。
(3)碱-骨料反应:安山岩、蛋白质、辉绿岩、玄武岩、千枚岩等碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应,生成有膨胀能力的碱-硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏,产生裂缝。
2.化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子.这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。
2.1混凝土结构受力裂缝
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%-40% 的设计荷载, 就可能出现裂缝, 肉眼一般不能察觉, 而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中, 分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3nun对那些宽度超过规范规定的裂缝慎重处理。
2.2施工工艺及流程造成的裂缝
2.2.1施工不当造成的裂缝
混凝土施工过程中由于施工不当、模板支撑下沉,或过早除梁板底模和支撑等形成的裂缝;施工控制不严,由于施工荷载过大而导致出现裂缝。
2.2.2在施工中,不规范的浇捣过程对裂缝产生也有直接影响
振捣时间过短,或振捣不到位,混凝土都无法达到密实状态;而如果振捣时间过长,石子下沉上面砂浆偏多,该处水泥较多,干缩变形也就较大,收缩不均匀也容易产生裂缝。
2.2.3抹干压光造成的裂缝
过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面, 形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
3.混凝土裂缝的预防措施
设计方面、施工方面的因素可以通过人为措施进行干预和调整,并且能够得到改善甚至于做到完全避免;而混凝土自身的干缩变形确是无法完全避免的,因为它是混凝土本身固有的特性,我们只有通过改善各种影响混凝土干缩变形的因素, 才能减少和减小混凝土的裂缝产生和宽度。对混凝土裂缝的控制方法,应该以预防为主,同时在施工过程做好过程控制, 尽量做到按设计和施工规范进行操作, 如果发现微小裂缝存在,应及早进行处理补救。现针对现场实际可能出现的情况,提出以下控制措施和建议。
3.1严格控制混凝土施工配合比
根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。選择级配良好的石子,减小空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
3.2严格控制混凝土的温度应力
温度应力是产生温度裂缝的根本原因,一般将内外温差控制在20~25 ℃范围内时,不会产生温度裂缝。在保证混凝土强度的条件下,尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量;尽量降低混凝土的入模温度,规范要求混凝土的浇筑温度不宜超过28℃,故在气温较高时,可在砂石堆场、运输设备上搭设简易遮阳装置,采用低温水或冰水拌制混凝土。
3.3做好裂缝计算
设计单位除对钢筋混凝土结构体系进行常规计算以外,还应考虑现场的实际施工状况,对容易产生裂缝的部位进行裂缝计算,同时选择合理的混凝土强度等级和配筋,如对楼板配筋改成细密型的,采用上下双层双向配筋,在柱支座处增加钢筋网片等等。
4.混凝土裂缝的处理措施
4.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修朴方法.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探进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、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继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
4.2灌浆、嵌缝封堵珐
灌浆法主要适用于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胶结材料压人混凝土的裂缝中.胶结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。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法.它通常是沿裂缝凿槽.在槽中嵌填塑性或刚性止水材料。
4.3结构加固法
当裂缝影影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积.在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
5.裂缝的处理方法
有害裂缝治理方法:先开槽封缝,后钻孔注浆、采用封缝和注浆相结合的治理裂缝的方法。(1)沿裂缝开槽:采用破缝机开槽,然后用人工沿槽缝凿除缝间混凝土,机械破缝宽度2cm、深度2-3cm,开槽长度沿裂缝两端各延长40-60cm;(2)清洗槽体,做到槽体规范(深度与宽度)干净;(3)充分湿润槽体;(4)槽体涂刮嵌缝料:要求嵌缝材料能在潮湿基面施工,嵌缝料与槽缝间混凝土有牢固的粘结力,耐久性好,不开裂、材料中不得含有溶出物,无污染环境,无腐蚀功能;(5)应加强养护(一般72h保持嵌缝料湿润)。
6.结语
混凝土结构裂缝的危害是巨大的,它将直接影响工程的质量、安全、使用功能和观瞻,加速内部钢筋的锈蚀,影响结构的耐久性、安全使用年限,给人们的生活带来潜在的危害。这就要求各参建单位制订合理施工方案,强化施工人员的质量意识,严密施工组织,合理安排工序和工序搭接,加强施工中各个过程的质量通病监控,尤其是对细部处理做到严格把关。总之,只要我们认真总结,分析原因,不断实践,就一定能够解决现浇楼板裂缝的质量通病问题。
桥梁产生裂缝原因探讨 篇4
若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生各种裂缝, 比较常见的有:
1.1 混凝土振捣不密实、不均匀, 出现蜂窝、麻面、空洞, 导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
1.2 混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸
发过多, 引起混凝土塌落度过低, 使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。
1.3 用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的
流动性, 增加水和水泥用量, 或因其它原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
1.4 施工时模板刚度不足, 在浇筑混凝土
时, 由于侧向压力的作用使得模板变形, 产生与模板变形一致的裂缝。
1.5 混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处
理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时, 后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑, 引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时, 先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好, 新旧混凝土之间粘结力小, 或后浇混凝土养护不到位, 导致混凝土收缩而引起裂缝。
2 地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移, 使结构中产生附加应力, 超出混凝土结构的抗拉能力, 导致结构开裂。
2.1 地质勘察精度不够、试验资料不准。
在没有充分掌握地质情况就设计、施工, 这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁, 勘察时钻孔间距太远, 而地基岩面起伏又大, 勘察报告不能充分反映实际地质情况。
2.2 结构基础类型差别大。
同一联桥梁中, 混合使用不同基础如扩大基础和桩基础, 或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时, 或同时采用扩大基础但基底标高差异大时, 也可能引起地基不均匀沉降。
2.3 结构荷载差异太大。
在地质情况比较一致条件下, 各部分基础荷载差异太大时, 有可能引起不均匀沉降, 例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大, 中部的沉降就要比两边大, 箱涵可能开裂。
2.4 桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时, 可能造成不均匀沉降。
2.5 桥梁建成以后, 原有地基条件变化。
大多数天然地基和人工地基浸水后, 尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土, 土体强度遇水下降, 压缩变形加大。在软土地基中, 因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降, 地基土层重新固结下沉, 同时对基础的上浮力减小, 负摩阻力增加, 基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅, 受洪水冲刷、淘挖, 基础可能位移。地面荷载条件的变化, 如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等, 桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此, 使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。
3 荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝, 归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
3.1 直接应力裂缝产生的原因
3.1.1 设计计算阶段, 结构计算时不计算或部分漏算;
计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够;设计断面不足;结构刚度不足;构造处理不当等。
3.1.2 施工阶段, 不加限制地堆放施工机具、材料;
不了解预制结构受力特点, 随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式等。
3.1.3 使用阶段, 超出设计载荷的重型车辆过桥;
受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。
3.2 次应力裂缝产生的原因
3.2.1 在设计外荷载作用下, 由于结构物的
实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑, 从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。
3.2.2 桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设
置牛腿等, 在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算, 一般根据经验设置受力钢筋。研究表明, 受力构件挖孔后, 力流将产生绕射现象, 在孔洞附近密集, 产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中, 经常在跨内根据截面内力需要截断钢束, 设置锚头, 而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此, 若处理不当, 在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
荷载裂缝这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。根据结构不同受力方式, 产生的裂缝特征是:中心受拉;中心受压;受弯;大偏心受压;小偏心受压;受剪;受扭;受冲切;局部受压等。
4 收缩引起的裂缝
在实际工程中, 混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩 (干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因。
塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右, 此时水泥水化反应激烈, 分子链逐渐形成, 出现泌水和水分急剧蒸发, 混凝土失水收缩, 同时骨料因自重下沉, 因此时混凝土尚未硬化, 称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大, 可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡, 便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处, 因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩, 施工时应控制水灰比, 避免过长时间的搅拌, 下料不宜太快, 振捣要密实, 竖向变截面处宜分层浇筑。
缩水收缩 (干缩) 。混凝土结硬以后, 随着表层水分逐步蒸发, 湿度逐步降低, 混凝土体积减小, 称为缩水收缩 (干缩) 。因混凝土表层水分损失快, 内部损失慢, 因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩, 表面收缩变形受到内部混凝土的约束, 致使表面混凝土承受拉力, 当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时, 便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件 (超过3%) , 钢筋对混凝土收缩的约束比较明显, 混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝, 裂缝宽度较细, 且纵横交错, 成龟裂状, 形状没有任何规律。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量;骨料品种;水灰比;外掺剂;养护方法;外界环境;振捣方式及时间等。
5 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质, 引起温度变化主要因素有:
5.1 年温差。
一年中四季温度不断变化, 但变化相对缓慢, 对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移, 一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调, 只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝, 例如拱桥、刚架桥等。
5.2 日照。
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后, 温度明显高于其它部位, 温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用, 导致局部拉应力较大, 出现裂缝。
5.3 水化热。
出现在施工过程中, 大体积混凝土 (厚度超过2.0米) 浇筑之后由于水泥水化放热, 致使内部温度很高, 内外温差太大, 致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况, 尽量选择水化热低的水泥品种, 限制水泥单位用量, 减少骨料入模温度, 降低内外温差, 并缓慢降温, 必要时可采用循环冷却系统进行内部散热, 或采用薄层连续浇筑以加快散热。
6 结束语
一座桥梁从建成到使用, 牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知, 设计疏漏、施工低劣、监理不力, 均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此, 严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理, 是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中, 进一步加强巡查和管理, 及时发现和处理问题, 也是相当重要的一个环节。
摘要:随着交通建设事业的发展, 大量混凝土桥梁在各地拔地而起。在桥梁建造和使用过程中, 有关质量事故甚至桥梁垮塌的报道屡见不鲜, 这与混凝土开裂有着直接的关系。本文结合工作实践, 总结一下导致混凝土开裂的原因, 以便于在今后的桥梁施工中找出控制裂缝的可行办法, 达到防范于未然的目的。
关键词:桥梁,裂缝,原因
参考文献
[1]凌坚, 李志能.对桥面裂缝及铺装层破坏的讨论[J].公路.
[2]公路桥涵施工技术规范[S].
对混凝土裂缝的探讨 篇5
【关键词】混凝土;裂缝
在我们日常的建筑施工中,经常会遇到混凝土浇筑后出现各种裂缝的现象。这是因为混凝土是由骨料.水泥石等组成的一种非匀质脆性材料。在硬化过程中体积变形就会产生裂缝,下面就对几种较易出现的裂缝进行分析探讨。
1.塑性收缩裂缝
1.1现象
裂缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构、构件表面出现,形状很规则,且长短不一,互不连贯,裂缝较浅,类似干燥的泥浆面。大多在混凝土初凝后(一般在浇筑后4h左右),当外界气温高,风速大,气候很干燥的情况下出现。
1.2原因分析
1.2.1混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
1.2.2使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的粉沙,或混凝土水灰比过大。
1.2.3混凝土水灰比过大,模板、垫层过于干燥,吸水大。
1.2.4浇筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流动的倾向,也是导致这类裂缝出现的因素。
1.3治理方法
1.3.1如混凝土仍保持塑性,可采用及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,并加强覆盖养护。
1.3.2如混凝土已硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,然后加水湿润,或在表面抹薄层水泥浆进行处理。
1.3.3对于预制构件,也可在表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋绣蚀。
2.沉降收缩裂缝
2.1现象
裂缝多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上断续出现,或在埋设件的附近周围出现。裂缝呈梭形,宽度1—4mm,深度不大,一般到钢筋上表面为止。多在混凝土浇筑后发生,混凝土硬化后即停止。
2.2原因分析
混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落,挤出水分、空气,表面呈现泌水,而形成竖向体积缩小沉落,这种沉落受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束,或混凝土本身各部相互沉降量相差过大而造成裂缝。
2.3治理方法
可采取塑性收缩裂缝的治理方法。
3.凝缩裂缝
3.1现象
混凝土表面呈现碎小的六角形花纹状裂缝,裂缝很浅,常在初凝期间出现。
3.2原因分析
混凝土表面过度的抹平压光,使水泥和细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,水分蒸发后,产生凝缩而出现裂缝。有时在混凝土表面撒干水泥压光,也会产生这种裂缝。
3.3治理方法
裂缝不影响强度,一般可不处理。如对表面有美观要求,可在表面加抹一层薄砂浆进行处理。
4.碳化收缩裂缝
4.1现象
在结构的表面出现,呈花纹状,无规律性,裂缝一般较浅,深1—6mm,有的至钢筋保护层全深,裂缝宽0.05—0.2mm,少数大于1.0mm,多发生在混凝土浇筑后数月或更长时间。
4.2原因分析
混凝土水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积收缩,受到结构内部未碳化混凝土的约束而导致表面发生龟裂,在空气相对湿度较小(30—50%)的干燥环境中最为显著。有时在密闭不通风的地方,使用火炉加热保温产生大量二氧化碳,常会使混凝土表面加快碳化,造成裂缝。
4.3治理方法
可采用塑性收縮裂缝的治理方法。
5.干燥收缩裂缝
5.1现象
裂缝为表面性的,宽度较细,多在0.05mm—0.2mm之间。走向纵横交错,没有规律性,裂缝分布不均。但对较薄的梁、板类构件或桁架杆件,多沿短方向分布;整体性结构多发生在结构变截面处,平面裂缝多延伸到变截面部门或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,侧面也有时出现,预制构件多产生在箍筋位置。这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕经一段时间后,在上表面或侧面出现,并随湿度的变化而变化,表面强烈收缩可使裂缝由表及里、由小到大逐步向深部发展。
5.2原因分析
5.2.1混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂;或者平卧薄形构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。
5.2.2混凝土构件长期露天堆放,时干时湿,使表面湿度经常发生剧烈变化。
5.2.3采用含泥量大的粉砂配制混凝土,收缩大,抗拉强度低。
5.2.4混凝土过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层,收缩量增大。
5.2.5后张法预应力构件露天生产后长久不张拉等。
5.3治理方法
采用塑性收缩裂缝的治理方法(2)、(3)。
6.温度裂缝
6.1现象
表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板类或长度尺寸较大的结构构件,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下,沿全长没有多大变化。表面温度裂缝多发生在施工期间,进深的或贯穿的多发生在浇筑后2—3个月或更长时间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿截面高度,裂缝大多呈上宽下窄情况,但个别也有下宽下窄情况,遇顶部或底板配筋较多的结构,又时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
6.2原因分析
6.2.1表面温度裂缝,多由于温差较大引起的。混凝土结构构件,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大。当产生非均匀的降温时,将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力,而混凝土早期抗拉强度低,因而出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大,裂缝只在接近表面较浅的范围内出现,表面层以下结构仍保持完整。
6.2.2深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差较大,受到外界的约束而引发起的。当大体积混凝土基础、墙体浇筑在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔层等放松约束的措施,如果混凝土浇筑是温度很高,加上水泥水化热的温升很大,使混凝土的温度很高,当混凝土降温收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将会在混凝土内部出现很大的拉应力,产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深,有时是贯穿性裂缝。
6.2.3采用蒸汽养护的预制构件,混凝土降温制度控制不严,降温过速,或养护窑坑急速揭盖,使混凝土表面急剧降温,而受到肋部或胎膜的约束,常导致构件表面或肋部出现裂缝。
6.3治理措施
一般结构、构件治理措施。
6.3.1合理选择原材料和配合比,采用级配良好的石子;砂、石含泥量控制在规范围内;在混凝土中掺和减水剂,降低水灰比,;严格施工分层浇筑振捣密实,以提高混凝土抗拉强度。
6.3.2细长结构、构件,采用分段间隔浇筑,或适当设置施工缝或间断缝,以减少约束应力。
6.3.3预制构件与台座或台模间以及重叠生产构件之间应涂刷隔离效果较好的隔离剂,以防止粘结;长线台座生产构件,及时放松预应力筋,避免构件温度收缩受到台座、胎膜、下部构件及预应力筋的约束而导致产生裂缝。
6.3.4在结构薄弱部位及空洞四角,适当对称均匀配置必要的细直径温度筋。
6.3.5蒸汽养护结构、构件时,控制升温速度不大于15°C/h;降温速度不大于10°C/h,并缓慢揭盖,及时脱模,避免急热急冷,引起过大的温度应力。
6.3.6加强混凝土的养护和保温,控制结构与外界温度梯度在允许(25C)范围以内。混凝土浇筑后裸露表面及时喷水养护,夏季适应当延长养护时间,以提高抗裂能力。冬季应适当延长保温和脱模时间,以缓慢降温,以防温度骤变,温差过大引起裂缝。基础部分及早回填保湿,减少温度裂缝。
7.结论
半刚性基层裂缝的探讨 篇6
1 干缩裂缝
干缩裂缝的产生与砂砾土的砾石含量、细集料含量、塑性指数和混合料的水泥剂量、密实度以及养生时间的长短、暴露时间长短、失水量等有关。
1.1 砂砾土的类型
砾石密度大, 含水量小, 失水少且收缩小;粘土密度小, 含水量大, 失水收缩大, 因此, 土的组成对水泥稳定砂砾土有很大的影响。研究结果表明, 砂砾土中小于0.425mm的颗粒含量越大、塑性指数和线收缩越大的砂砾土用水泥稳定后的干缩越明显, 且受龄期的影响也越大。
1.2 混合料的水泥剂量
温缩系数与水泥剂量关系曲线表明, 由于砂砾土自身抗拉应力很小, 在无水泥为凝结剂的情况下, 水份散失后, 干缩应力均匀分散, 不会集中导致砂砾土结构层开裂, 随着水泥剂量的增加, 水泥稳定砂砾土结构层抗拉应力增强, 干缩应力就会增大。水泥稳定砂砾土, 水泥剂量宜控制在4%~6%之间, 对于某一种砂砾土, 存在一个干缩应变最小的最佳水泥剂量。
1.3 成型时的含水量、密实度
成型时结构层的含水量对砂砾土的干缩性有明显影响, 含水量较大碾压时, 成型后, 水分在结构层内占居一定空间, 密实度小, 暴露后, 失水量大, 结构层内空隙大, 失水引起的可收缩空间大, 这样干缩应变就大。反之, 失水量小, 失水后结构层内空隙小, 可收缩空间小, 失水引起的部分作用力相互抵消, 这样干缩应变就小。
同样原理, 成型时的密实度越大, 结构层内空隙率小, 失水收缩性就小。
碾压时的含水量对成型时的密实度有很大的影响, 在一定的含水量范围内, 密实度随含水量的增加而增加, 然后随含水量的增加而减少。含水量较小时, 不利于密实度的提高, 而且水泥在水化时要与砂砾土中亲水的粘土争水分, 水泥没有充分水化, 水泥稳定砂砾土强度偏低, 就会形成强度和抗拉应力薄弱区, 结构层收缩时易在此出现开裂。
1.4 养生时间的长短
采用湿砂 (或稻草) 进行养生, 厚度宜为7cm, 砂或稻草铺匀后, 应立即洒水, 不得用湿粘土覆盖。一般养生期为7天, 若养生时间加长, 有利于结构层的抗拉应力的增长, 起到减少裂缝和扩大裂缝间距的目的, 但会增加裂缝的宽度。
1.5 暴露时间的长短和失水量
试验表明, 当失水量一定范围内时, 干缩系数相当小, 当失水量超出这一范围时, 干缩系数骤然增大, 失水量达到一定程度后, 干缩系数又变得相当小。养生结束后, 暴露时间越长, 失水量越大, 干缩应变越大。
2 温缩裂缝
温缩裂缝有两种形成机理, 一种是低温裂缝, 当温度下降到一定程度时, 结构层收缩产生的内应力大于水泥稳定砂砾土的抗拉应力时, 水泥稳定砂砾土就会产生开裂。另一种是温度疲劳裂缝, 即降温没有达到结构层的低温裂缝限值时, 但出现气温反复下降和回升, 使结构层抗拉应力减弱, 当温缩应力大于结构层抗拉应力时, 结构层开裂。
2.1 砂砾土的中土的含量
一般来说, 水泥稳定砂砾土结构层中, 水的温缩性 (在大于4℃时) >土的温缩性>胶凝体的温缩性>砾石的温缩性, 因此, 水泥稳定砂砾土的温缩系数明显小于稳定土的温缩系数。从而得出:随砂砾土中含土量增加, 混合料的温缩系数变大, 且温度越低, 含土量对温缩系数的影响越大。
2.2 结构层的含水量
结构层在降温收缩过程中时, 不仅是砾石、胶凝体自身的收缩, 还有水对结构层的温缩性质产生极大的影响。饱水状态、风干状态时, 水的影响较小, 结构层的温缩系数就小;含水量约在最佳含水量状态时, 水的温缩影响对结构层的温缩影响最大, 此时, 结构层的温缩系数最大。
2.3 环境温度变化
环境温度变化是温缩产生的主要原因, 环境温度变化越大, 对结构层温缩影响越大, 温度变化影响有时甚至超过干缩变化影响, 一般施工期间, 结构层开裂主要是干缩和温度疲劳共同作用产生的, 使用期间, 由于结构层含水量基本保持了平衡, 结构层开裂主要是温缩导致的。这就是公路通车运营经历第一个冬天后, 裂缝增加的原因。
2.4 施工成型时的温度、密实度
施工成型时的温度和密实度对温缩有一点影响, 但它不是主要影响, 施工时的温度越高, 成型时的体积在温度变化时其温缩效应最大, 同时, 施工时温度越高, 混合料中水泥水化反应越快, 易形成板结, 对施工结构层的压实度有一定影响, 结构层抗拉应力就变小, 结构层收缩时, 极易在此处产生开裂。
3 荷载型裂缝
荷载型裂缝分为:瞬时荷载型裂缝和疲劳荷载型裂缝。
水泥稳定砂砾土结构层由于行车荷载作用下, 结构层受力下沉, 底部要产生拉应力, 同时, 还要对结构层产生向前的推力, 当产生的综合拉应力大于水泥稳定砂砾土的抗拉应力时, 水泥稳定砂砾土底部就会瞬时产生细小裂缝。它与结构层厚度、结构层的弹性模数、行车荷载大小、速度和路基的弹性模数等有关。因此特别是养生期间, 应严格封闭交通。施工期间, 应限制施工车辆的载重和车速。
3.1 结构层厚度
在其他条件相同的情况下, 荷载作用结构层时, 其受力成一定角度逐渐向下扩散, 因此, 厚度越大, 荷载传递到结构层底部时受力面积越大, 在底部产生压强越小, 拉应力就越小。
3.2 结构层的弹性模数
荷载作用结构层时, 结构层的弹性模数越大, 结构层弹性下降就小, 底部产生的变形小, 结构层底部产生的拉应力就越小。
3.3 行车的荷载和速度
在水泥稳定砂砾土结构层上行车, 行车的荷载越大, 对结构层产生的下沉越大, 底面产生的拉应力越大。行车速度越大, 对结构层产生的推力越大, 结构层内产生的拉应力越大。因此, 在养生期间, 除养生洒水车外严禁其他车辆在结构层行驶, 养生初期, 洒水车宜采用侧喷方式洒水养生并控制行车速度。
3.4 路基的弹性模数
荷载作用在结构层, 结构层把荷载传递到路基, 当路基的弹性模数越大, 路基受力下降少, 这样结构层下降也小, 结构层产生的拉应力就越小。因此, 应严禁路基出现反弹区、松散土。行车对路基和结构层产生推力, 有一定厚度下承层, 有利于抗压强度和抗拉强度的提高, 因此, 应严禁薄层贴补施工。
4 结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象, 它的出现不仅会降低路基的抗渗能力, 影响路基的使用和承载功能, 而且会引起混凝土的碳化, 降低材料的耐久性, 因此要对混凝土裂缝进行认真研究, 在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展, 保证路基安全、稳定地工作。
摘要:随着近几年这种路面基层采用的结构型式增多, 尤其是半刚性基层的应用, 该种路面的裂缝现象也出现较多。本文重点探讨了半刚性基层路面产生裂缝的原因。
关键词:半刚性基层,裂缝,原因
参考文献
[1]王宏畅, 黄晓明, 傅智.半刚性基层表面裂缝影响因素[J].交通运输工程学报, 2005.
桥梁施工裂缝形成原因探讨 篇7
大量工程实践及理论分析证明, 带裂缝工作是钢筋混凝土桥梁构件的基本模式, 只是通常有些裂缝都非常细微 (缝宽<0.05mil1) , 肉眼看不出来, 一般对建筑物的结构不造成危害, 可以在适当的范围内允许它的存在, 但是裂缝在荷载的使用时, 或者在外界物理作用或者化学因素直接作用下, 容易不断变质和发展, 导致材料碳化、钢筋保护层脱落或者生锈腐蚀, 耐久度和稳定性降低, 严重时甚至发生垮塌事件, 危害结构和人民生命财产的安全。混凝土变形裂缝的成因复杂、繁多, 有时多种因素互相影响, 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。
1.1 变形引起的裂缝。
又称为非结构性裂缝, 如混凝土收缩、温度变化、等因素引起受到结构变形的限制时, 在结构内部就会产生自应力, 当此自应力达到混凝土抗拉强度极限值时, 即会引起混凝土裂缝, 裂缝一旦出现, 变形得到释放, 自应力也就消失了。混凝土的非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、浇筑方法、养护条件和使用环境等多因素影响。
1.2 混凝土引起的裂缝。
具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中, 温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要施工因素有:
1.2.1 水化热。
出现在施工过程中, 大体积混凝土 (厚度超过2.0m) 浇筑之后由于水泥水化放热, 致使内部温度很高, 内外温差太大, 致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况, 尽量选择水化热低的水泥品种, 限制水泥单位用量, 减少骨料人模温度, 降低内外温差, 并缓慢降温, 必要时可采用循环冷却系统进行内部散热, 或采用薄层连续浇筑以加快散热。1.2.2蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当。混凝土骤冷骤热, 内外温度不均, 易出现裂缝。1.2.3焊接施工不当。预制T梁时横隔板安装, 支座预埋钢板与调平钢板焊接时, 若焊接措施不当, 铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热法张拉预应力构件时, 预应力钢材温度可升高至350℃, 混凝土构件也容易开裂。
1.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中, 混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩 (干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因。
1.3.1 塑性收缩。
发生在施工过程中、混凝土浇筑后4 h~5 h左右, 此时水泥水化反应激烈, 分子链逐渐形成, 出现泌水和水分急剧蒸发, 混凝土失水收缩, 同时骨料因自重下沉, 因此时混凝土尚未硬化, 称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大, 可达l%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡, 便形成沿钢筋方向的裂缝。1.3.2缩水收缩 (干缩) 。混凝土结硬以后, 随着表层水分逐渐蒸发, 湿度逐步降低, 混凝土体积减小, 称为缩水收缩 (干缩) 。因混凝土表层水分损失很快, 内部损失慢, 因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩, 表面收缩变形受到内部混凝土的约束, 致使表面混凝土承受拉力, 当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时, 便产生收缩裂缝。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入, 钢筋周围氯离子含量较高, 均可引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 使得钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其他形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀, 施工时应控制混凝土的水灰比, 加强振捣, 保证混凝土的密实性, 防止氧气侵入, 同时严格控制含氯盐的外加剂用量, 沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
1.5 施工材料质量和工艺引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料与拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格, 可能导致结构出现裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异, 比较典型常见的有:
1.5.1 混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的
上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 导致构件的有效高度减小, 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。1.5.2混凝土振捣不密实、不均匀, 出现蜂窝、麻面、空洞, 导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。1.5.3混凝土浇筑过快, 混凝土流动性较低, 在硬化前因混凝土沉实不足, 硬化后沉实过大, 容易在浇筑数小时后发生裂缝, 既塑性收缩裂缝。1.5.4混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。1.5.5混凝土初期养护时急剧干燥, 使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。1.5.6用泵送混凝土施工时, 为保证混凝土的流动性, 增加水和水泥用量, 或因其他原因加大了水灰比, 导致混凝土凝结硬化时收缩量增加, 使得混凝土体积上出现不规则裂缝。1.5.7混凝土分层或分段浇筑时, 接头部位处理不好, 易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时, 后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑, 引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时, 先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好, 新旧混凝土之间黏结力小, 或后浇混凝土养护不到位, 导致混凝土收缩而引起裂缝。1.5.8混凝土早期受冻, 使构件表面出现裂纹, 或局部剥落, 或脱模后出现空鼓现象。1.5.9施工时模板刚度不足, 在浇筑混凝土时, 由于侧向压力的作用使得模板变形, 产生与模板变形一致的裂缝。1.5.10施工时拆模过早, 混凝土强度不足, 使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。1.5.11施工前对支架压实不足或支架刚度不足, 浇筑混凝土后支架不均匀下沉, 导致混凝土出现裂缝。
1.6 荷载引起的裂缝
荷载裂缝产生的原因在于施工过程中, 不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点, 随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
2 结论
混凝土桥梁发生变形裂缝的主要原因有以上几种, 采取一定的设计和施工措施来克服和控制大的裂缝产生, 是每一个工程技术人员都应该加强研究和及时预防的。因此, 严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理, 是保证结构安全耐用的前提和基础。在施工管理过程中, 进一步深化对裂缝的预防和处理的研究, 是十分有意义的。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术, 2000.
[2]牛紫龙.冯东翔.李福恩.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制[J].工程建设.2006.
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[4]混凝土裂缝的预防与处理.WWW.CHINA-B.C0M, 2009.
[5]蔡锐武.施工监理中的测量控制[J].广东水利水电, 2005.
砌体结构裂缝加固补强措施探讨 篇8
关键词:砌体结构,裂缝,加固
建筑物中出现的裂缝很重要的一种情况就是墙体裂缝, 导致建筑物出现裂缝的原因有很多。比如, 有的是因为地基不牢稳产生不匀称的下降, 其构件受力情况产生变化出现缝隙;有的是因为温度差别, 产生干缩或者收缩缝隙, 有结构设置的节点不适宜形成缝隙, 也有因为配件强度或者刚度达不到标准形成缝隙, 还有的是因为使用的材料质量差, 有的是因为建筑技术不符合标准形成缝隙, 最严重的情况是因为建筑用料以及程序达不到标准产生缝隙。原因里面既有客观因素也有主观因素。比如, 我们知道混凝土具有脆性, 其混合物并不是匀称的含有配比材料, 所以内部会有很多细小的缝隙以及孔洞, 因为这些原因一起产生影响, 导致混凝土强度较低, 抗裂性不好, 因此混凝土构造物体会比较容易出现缝隙, 也能说, 混凝土出现缝隙是必然存在的。
1 砌体结构培体裂缝产生的主要原因
1.1 建筑的地基不匀称下降导致砌体出现缝隙
当建筑物中间下降的幅度比两端下降的幅度大时, 会因为正向弯曲出现正八形状的缝隙;当建筑物两端下降的幅度比中间下降的幅度大时, 就会因为反向弯曲形成倒八形状的缝隙;当建筑物一端下降幅度比另一端下降幅度大时, 或者两端承载的负荷不一样的情况会出现倾斜的缝隙;如果同时出现正八以及倒八形状的裂缝, 如果房屋的刚度不足, 伴随着下降的幅度, 会在八字形状中间出现竖直方向的裂缝, 普遍是因为墙体内部的拉应力比墙体的抗拉性大产生的。另一种状况就是地基下沉不匀称时, 下降幅度大的部位比下降幅度小的部位墙体产生的移动情况大, 致使墙体出现剪力或者拉力, 如果产生的剪力或者拉力比墙体的强度大时, 墙体就会出现缝隙, 大多都是倾斜的缝隙, 经常会在门框以及窗框位置出现。这种缝隙大多是倾斜的就是因为墙体内部拉力太大使砌体出现缝隙;缝隙大多出现在竖直方向的墙体上, 横向砌体上很少会有缝隙, 表明了竖直方向的墙体在刚度较弱的地方, 会出现比较多的缝隙。
1.2 因为温差产生的裂缝
这种类型的缝隙大多在砌体和其配件连接的地方出现, 如砌体和圈梁连接的地方。这是由于混凝土和平时使用的墙砖之间的线膨胀因数之间的差别太大, 在一样的条件下, 混凝土出现的伸缩情况就比普通砌砖多一倍, 因此, 温度变化较快时, 建筑物的砌体和建筑物顶部都早中会因为限制力出现附加应力, 当附加的应力处在较大的情况下就会在砌体部分地方出现竖直方向的缝隙。除此之外, 因为建筑物顶部结构温度发生改变也会导致墙体出现缝隙, 这种类型的缝隙大多出现在楼顶尤其是长度比较长的楼顶两侧竖直方向的墙面上, 呈倾斜形状。出现的主要缘故是因为混凝土建筑的建筑物墙体伸缩变形的力度下对下层的墙体的强度产生作用。如果没有采取相应的方法, 必然会出现上面所说的缝隙。当建筑物墙体两侧热膨胀时, 下层的墙体就会出现正八形状的缝隙, 两侧因冷收缩时, 就会出现倒八形状的缝隙, 在冷热的交替下, 容易出现X形缝隙。还因为温度升降不相同, 出现的膨胀和收缩力度不同, 主要体现在建筑物太长, 房间内外温度差别太大, 钢筋混凝土构造的楼顶和砌体之间温度变化不同, 很容易就在竖直方向墙面的门框窗框周围以及楼梯镀金刚度比较弱的地方出现竖直贯穿正面砌体的缝隙, 这类缝隙可能会导致楼顶相应的地方出现断裂, 产生内外连通的圆圈形缝隙。还有, 如果建筑物空间较高较大的情况下, 砌体会在门框窗框的墙体上形横向缝隙。有的地方因为承载的重量较大、建筑技术和建筑措施也会导致砌体缝隙的出现。
1.3 当建筑品质出现事故时, 砂浆密度大, 吸收水分之后会出现
干缩, 砂浆含水量不足时, 会导致平拱砖穿过梁的地方产生倾斜状的缝隙。砖的品质不达标, 砂浆粘稠度不足, 这些原因都会导致墙体的强度不达标, 砂浆粘稠度不达标主要是因为水泥不符合建筑标准, 建筑配比不达标, 建筑时砖块不够湿润。如果墙体品质不好时, 墙体灰缝填充不足也都会导致墙体强度不足。这些原因在墙体构造中存在就会出现缝隙。
2 砌体结构加固施工
2.1 温差变形裂缝常用的处理方法
2.1.1 覆贴钢板网片法。
沿裂缝铲除墙面抹灰层, 宽度不小于30cm宽, 扫刷冲洗干净。先用水泥浆填嵌缝隙, 再用水泥砂浆抹头度灰, 随即将钢板网铺平钉牢, 分层用与原抹灰面层相同的材料和配合比的砂浆抹平压实。
2.1.2 皮砖缝将砂嵌锚拉钢筋法。
沿裂缝的水平砖缝, 每隔5皮砖缝将砂浆剔除长1000mm、深50mm, 埋入一根Φ6钢筋 (钢筋端部加直钩, 直钩伸人砖墙竖缝中) , 用1:2.5水泥砂浆填嵌密实。注意:必须防止因扰动过多影响墙体的安全度。
2.1.3 采用压力灌浆法。
浆液可用聚合物水泥浆液、化学浆液, 要用专用设备、工具将浆液灌满缝隙。灌注前先将裂缝内外用水泥砂浆嵌补、上下各留一个小孔, 从上面孔中压注浆液, 当下孔流出浆液时封闭。
2.1.4 在条件许可时, 可采用拆砖重砌法, 即在裂缝处拆500-
1000mm长的砖块, 铲除干净粘结的砂浆, 扫刷冲洗干净, 用比原设计强度等级高一级的砂浆重新砌筑, 新老砌体要结合密实。
2.1.5 采用钢拉杆、扁钢或角钢, 将裂缝两边的砖墙拉成整体。
2.2 地基不均匀沉降产生裂缝的防治方法
2.2.1 增加对建筑物下降幅度的观察:
如果地基不匀称下降每天超过零点五毫米时, 就代表着地基还在下降。当出现的缝隙超过一点五到二毫米时, 而且缝隙的长度是建筑物整体高度的一半, 或者超过三分之一同时裂缝比较多时, 就算作是危险建筑, 一定要全部撤出, 禁止使用此楼房, 立刻进行研究探索弥补措施。
2.2.2 若查明因地基局部土层软弱而产生沉降时, 宜根据建筑
物结构情况及软弱土层的范围和厚度, 研究合适的加固方法, 如采用锚杆静压桩、树根桩等加固, 也可用灌浆法、托换法处理, 确保建筑物的稳定与安全。
2.2.3 加强地基的勘察工作, 详细查明地下软弱土层的分布情况。
2.2.4 在设计砖混建筑时, 必须对建筑物的体型、荷载、基础类型与地基进行综合分析。
建筑平面要力求简单, 避免不必要的曲折变化;内外墙力求贯通, 合理布置纵横墙, 横墙间距不宜超过建筑物宽度的1.5倍。建筑物的长高比一般控制在3:1以下。在适当位置设置沉降缝, 合理布置圈梁。根据具体情况选用合适的基础类型, 加强基础刚度和强度。
2.2.5 加强施工管理与监督。
发现基础底有不能满足持力层的土层时, 要先挖除持力层中的软弱土层或作必要的加固处理, 确保不留隐患。
3 结束语
墙体缝隙是建筑物中最常见的一种威胁, 一定要在设计以及建筑方面仔细研究, 探索出有效防止墙体断裂的方法, 为业主建筑出安全舒适的生活工作居所。对于已经出现缝隙的墙体构造, 一定要做好监测, 必要时做出弥补方案。伴随着国内市场经济的快速发展, 人民生活水平的持续上升, 人们对房屋的建筑品质要求也越来越高。所以, 一定要十分重视墙体构造的缝隙问题, 整改要求标准, 制定出适合我国实际发展状况的最佳掌控缝隙的方案。
参考文献
[1]赵宏海, 张皤.浅谈砌体结构裂缝的形成原因及其控制方法[J].科技促进发展, 2009.[1]赵宏海, 张皤.浅谈砌体结构裂缝的形成原因及其控制方法[J].科技促进发展, 2009.
关于建筑物裂缝的探讨 篇9
1建筑物常见裂缝类型
1.1地基不均匀沉降引起的墙体裂缝
地基不均匀沉降引起的建筑物裂缝通常表现为三种形式。一是斜裂缝,产生部位多发于纵墙两端,窗口的两个对角为其通过方向,裂缝的倾斜方向显示出较大的裂缝沉降度,裂缝顺着倾斜方向继续发展,趋势向上,斜裂缝在横墙处由于横墙具有较大的刚度因此很少出现;墙体下部较容易产生斜裂缝,裂缝发生概率向上逐渐减少,宽度下大上小。二是窗间墙水平裂缝。三是竖向裂缝,在建筑顶层中央位置,若是钢筋混凝土圈梁,则很少产生竖直裂缝。
1.2温度裂缝
温度裂缝的具体表现形式为斜裂缝。房屋顶部多有砌体温度裂缝出现,最常见的部位是两端1~2个开间内,且在较长的建筑物中常产生形态对称、呈八字或X形的斜裂缝,发展趋势为由顶层向下几层发展。
1.3现浇楼板板角裂缝
现浇楼板板角裂缝最常产生于建筑物的阳角部位,尤其是除屋面、首层地面(无地下室)以外的各个楼层,且与纵、横框架梁成45°角,裂缝上下贯通。在工程竣工验收后,若建筑物空置(或使用频率不高),一年左右即会出现裂缝。
1.4预制楼板板端及顺缝裂缝
当预制板支承在梁上时,预制楼板板端及顺缝裂缝产生于板端且顺着梁长方向发展,预制板与板之间产生顺板缝的裂缝。
2 建筑物裂缝产生的原因分析
2.1 地基不均匀引起的墙体裂缝原因分析
斜裂缝在软土地基上较为常见,地基不均匀沉降对墙体造成压力,使较大的剪切力在墙体产生;窗间墙水平裂缝的产生则是窗间墙体由于受到沉降、上部墙体等阻力而在墙体产生较大的水平剪力,导致水平裂缝在窗间墙体上下部产生;房屋底层窗台下竖直裂缝的产生是由于较大的荷载出现在窗间,在窗台处出现反作用,较大荷载集中在上部,反作用力在窗间墙作用导致墙体变形,最终开裂。
2.2 温度裂缝产生的原因
温差较大是温度裂缝的成因。温度变化时材料受影响而热胀冷缩,房间各部分构件则因为材料变形而发生变形,导致彼此间的制约而产生应力。屋面混凝土与墙体间有着不一致的线膨胀系数,因此变形最大的结构为屋面。处理建筑物结构时,没有处理好屋盖和墙体之间的构造,墙体受拉,当剪力和拉应力比砌体的抗剪抗拉强度大时,就会拉裂墙体。当建筑物为刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层时,更易发生此类裂缝。
2.3 现浇楼板板角裂缝产生的原因
现浇楼板板角裂缝多发生在竣工验收后半年到一年左右的时间内,主要原因是建筑物内较低的相对湿度,混凝土由于长期处在干燥环境中而收缩开裂。混凝土裸露在空气中,处于收缩状态,这种状态在完成混凝土浇筑后可持续2年左右,当混凝土处于的环境湿度正常时,其收缩产生的裂缝十分微小。
2.4 预制楼板板端及顺缝裂缝产生的原因
预制板间的顺缝裂缝的主要成因在于板缝混凝土的强度不够即在板面上增加荷载。有的施工人员责任意识不强,安装完成后即进行灌缝操作,没能清除干净缝内垃圾杂物,造成混凝土灌注不密,板粘结性较差,一旦荷载震动,混凝土由于强度不够会被振裂。此外,由于较小的板间缝隙且混凝土浇筑不密实,更容易在加大荷载后产生裂缝。
2.5 结构应力引起建筑物裂缝
由于结构应力变化引起的裂缝称为结构性裂缝,又称受力裂缝,主要有竖向裂缝和斜纹裂缝两种。竖向裂缝常发生在钢筋混凝土简支梁的跨中截面范围下缘由拉应力导致,斜纹裂缝则是在简支梁的支点附近截面由主拉应力导致,结构性裂缝在正常的设计以及使用中出现的频率较小。当预制结构斜截面的承载力不足时,会出现较宽裂缝。当纵向压力过大时,钢筋混凝土的墩柱受压构件会引起纵向裂缝。
3 建筑裂缝的防治措施
3.1 地基不均匀引起的墙体裂缝的防治措施
(1)加强地基探槽工作,当地基情况较复杂时,开挖基槽后进行全面钎探,将软弱部位探出并加固处理,即可施工。
(2)沉降缝的合理设置,当建筑物具有差异较大的房屋层数、长度过长、复杂的平面形状、地基处理方法不同和建筑物有地下室时,都要从地基开始合理设置沉降缝,切开基础为若干部分并让其自由沉降,为避免出现裂缝,要以操作规范为指导进行操作。沉降缝处圈梁不能连接起来,严防杂物落入缝内。
(3)加强上部结构刚度,提高墙体抗剪强度。房屋上部一般刚度大,会使地基不均匀沉降得到部分抵消,因此要设置圈梁在基础顶面(±0.000)处及各楼面门窗口上部,建筑物端部门窗数量要尽量减少。
3.2 温度裂缝的防治措施
(1)将伸缩缝在墙体中设置。
温度和收缩变形可能引起应力集中,导致砌体裂缝产生,因此,要在此处设置合理长度的房屋伸缩缝;保温隔热层是屋面的必要设置,并且要在屋面的保温隔热层或刚性面层及砂浆找平层方式分隔缝。
(2)屋面施工不宜在高温季节进行。
现浇钢筋混凝土圈梁的放置位置在楼(屋)面板下,圈梁要在内外墙拉通,在房屋两端圈梁下的墙体部设置水平钢筋。当建筑的现浇屋面混凝土挑檐、圈梁较长时,施工要分段进行,且要预留伸缩缝。
3.3 浇楼板半角裂缝防治措施
将抗收缩的构造钢筋设置在阳角部位的混凝土板中,钢筋采用双层、双向小直径规格,较小收缩量的混凝土或微膨胀混凝土,较小的水灰比等。因此,要常开窗通风,并可采取定期洒水的方式实现。
3.4 预制楼板板端及顺缝裂缝的防治措施
将构造钢筋添加在垂直于梁方向的预制板顺板缝内,将钢筋搁置在板面内,填补细石混凝土或水泥砂浆,找平钢筋设置;支好梁模板后,进行预制板铺装,留设一定宽度在板端,一次浇筑完成梁带板头混凝土,形成整体,约束板端,降低裂缝出现的可能性。上层施工后,再浇灌下层板缝混凝土的隔层灌浆也可应用到工程中。铺装预制板时,不小于30mm为板底缝的范围,若将预制板作为运输通道,要增设一层板,并设置支撑构件。板车不能堆放过大荷载的物品,防止板端、板间裂缝的产生。
3.5 结构性裂缝的防治措施
钢筋混凝土出现裂缝是不可避免的,但是要使其在一个合理的范围内,即裂缝的宽度在0.3mm以下,并在施工时精准设计、精细施工,尽量使此类建筑物裂缝的发生频率降到最低,若此类裂缝在施工中出现,则要严密观察,及时处理隐患。
4 结束语
建筑物裂缝作为建筑工程常见质量问题,其成因复杂,要找到不同类型裂缝的产生原因,有针对性地在设计、施工等方面采取不同的防治措施,从施工材料、施工技术、施工监管等环节入手,严格遵守施工质量规范,有效结合预防、设计和施工,将裂缝产生的可能性降到最低,做到建筑物裂缝的有效控制和处理,确保施工质量。
摘要:在认识到建筑物裂缝对建筑物美观及建筑质量和安全有严重影响的基础上,对建筑物裂缝这一建筑质量问题进行了相关探讨,介绍了建筑物裂缝的常见类型,并分别阐述了各种建筑物裂缝的成因以及防治措施,以期为提高建筑物质量保障建筑物安全提供保障,为相关工程提供指导和借鉴。
关键词:建筑物,裂缝,防治措施
参考文献
[1]胡峰.建筑结构裂缝成因及防治措施[J].科技资讯,2014(10):36.
关于砌体结构墙体变形裂缝的探讨 篇10
【关键词】砌体结构;变形裂缝;干缩变形;温度变形;防止措施
一、前言
由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构,是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。众所周知,砖、石材料用于建造房屋符合“因地制宜,就地取材”的原则,所以,相比之下,砌体结构比其他结构形式造价要低,比较经济。以至于砌体结构在各地都得到广泛的应用,用之较多的有多层做宅楼、多层办公楼。根据抗震规范要求,砖砌体房屋的层数最多不超过7层,总高度不超过21m,所以尽管砖砌体在抗压方面有较高的承载力,砖砌体的房屋均为多层。近年来,随着住宅商品化,人们对墙体裂缝关注程度几乎到了“用放大镜寻找”的地步,就要求砌体结构从设计开始要了解裂缝产生的原理及防止或减轻裂缝的一些措施。
二、裂缝的分类
砌体结构房屋在建成后墙身经常会出现各式各样的裂缝,裂缝根據是否因为受力而产生分为受力裂缝和变形裂缝。各种荷载直接作用下墙体产生的裂缝称为受力裂缝。墙体因干缩、温度变化、地基沉降不均匀等产生的裂缝称为变形裂缝。根据相关资料调查显示,砌体结构的裂缝80%以上为变形裂缝,其中温度裂缝更为突出。
三、变形裂缝产生的原因
1、干缩变形产生的墙体裂缝
烧结砖是烧结而成的,成品的干燥收缩性很小,但现阶段砌体结构的墙体块体材质大多为混凝土制品,如混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土砌块、轻集料混凝土砌块等,这些都是混凝土拌合物经浇筑、振捣养护而成的,混凝土在凝固硬化过程中会因因失去水分而体积变小收缩。混凝土砌块出釜28天后,收缩渐渐稳定,其间干缩率为0.03%~0.035%,上墙砌成砌体后,会继续干缩,干缩率约为0.018%~0.07%左右。此时在砌体内部会产生收缩应力,若收缩应力大于砌体的抗拉、抗剪强度时,砌体就会产生裂缝。这种干缩裂缝不光出现在外墙,内墙亦会出现。砌块砌体房屋由于底层在地面以下的砌块受到土壤的保护,干缩变形非常小,故此种裂缝主要表现在底部几层较长墙体的中部,会出现竖向裂缝,愈往上愈轻。
2、温度变形产生的墙体裂缝
混凝土砖、砌块的线膨胀系数为10x106/℃,对温度的敏感度比较高。尽管此种砌体的线膨胀系数与屋面混凝土现浇板的线膨胀系数相同,但在阳光照射下特别是在夏季,两者之间还是存在着温差,在夏季的阳光照射下,屋面上温度能达到40℃~50℃,但是其下的外墙外侧温度约在30℃~35℃,两者之间相差约10℃左右,这样的温差导致两者的温度变形不协调,墙体产生裂缝,即当外界温度较高时,屋面现浇板受40℃~50℃的热量膨胀比较大,墙体受30℃~35℃的热量而膨胀比较小,使得屋盖膨胀受墙体的制约而受压,墙体因屋盖的膨胀而受拉、受剪。因此,顶层墙体的两端受力最大,在窗洞口对角线出现八字形裂缝,也会在屋面现浇板下口与墙体交接处(有屋面圈梁时在圈梁下口)出现水平裂缝,这种裂缝会因屋面保温效果越差越明显。内墙的这两种裂缝比外墙亦更明显(这是因为内墙与屋面现浇板的温差比外墙更大)。温度变形裂缝的规律是房屋两端重中间轻,顶层重底层轻,向阳面重背阳面轻。
3、不均匀沉降引起的墙体裂缝
房屋的不均匀沉降主要有两种情况:第一是地基不均匀(房屋范围内地基的性质不同),第二是不均匀的荷载,房屋的局部部位荷载差别较大,导致荷载大的部位地基沉降大,荷载小的部位地基沉降小。若房屋两端沉降大时会产生弯曲破坏,裂缝产生在房屋中部顶层并向下延伸;若房屋中间沉降大时会产生反弯曲破坏,裂缝产生在房屋中间底部底层并向上延伸;若房屋的左右两边沉降不一致则会产生剪切破坏,裂缝会产生顶层的窗洞口和底层的窗洞下口八字形。
三、防止墙体裂缝的主要措施
1、首先为了避免房屋过长由于砌体的干缩或者温度变形引起墙体裂缝,规范规定了不同情况下房屋伸缩缝的最大距离,详见表一。
对于烧结砖,配筋砌块砌体房屋取表中数值,对于混凝土砖、砌块则取则取表中数值乘以0.8系数,若墙体有可靠外保温措施时可取表中数值。
2、温度变形引起的顶层墙体裂缝防止措施有:
1)屋面设置效果较好的保温隔热层,这样能减少屋面现浇板与其下墙体的温差,是“防”的较直接的措施。
2)屋面上刚性面层或砂浆找平层设置分格缝,其间距不宜大于6m,缝宽度不小于30mm,与女儿墙隔开。
3)减小屋盖刚度(采用装配式屋盖),这样屋面就不会施加給墙体因温差变形带来的拉力。
4)顶层墙体设置内外墙拉通的圈梁,同时墙体内设置水平拉筋,同时门窗洞口的过梁上方墙体内设钢筋网片。这是“抗”的措施。
5)顶层墙体的砌筑砂浆不低于M7.5级,即增加墙体的抗拉、抗剪强度。
6)对顶层的墙体施加竖向的预应力。
3、底层墙体裂缝防止措施有:
1)加大地圈梁的刚度,以抵抗地基沉降不均匀而产生裂缝。
2)底层窗洞下墙体内配筋,以抵抗地基沉降不均匀而使窗下墙带受到反拱以致窗台处开裂。
四、结语
砌体结构的墙体开裂是工程质量的通病,但如果设计单位在设计过程中能对不同情况下采取相应的措施,尽量减少变形裂缝的产生,则能减少以后群众因墙体裂缝的投诉,亦能增加社会和谐与稳定。
参考文献
[1]GB50003-2011.砌体结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社.2011.
[2]混凝土与砌体结构设计(第二版).北京:知识产权出版社.
断层和裂缝尺度识别方法探讨 篇11
关键词:断层,尺度,地球物理方法
断层和裂缝识别的地球物理方法很多,各种方法都有其特色,且在断层和裂缝识别上也具有适用性和合理性。在断层识别上,应用地震手段是完全可以进行的。在裂缝识别上,情况则复杂得多,也是研究的难点所在。
1 不同尺度断层的识别方法
通常在地震剖面上进行断层解释,会发现一些同向轴的形态和展布不易分辨和识别。这其中除了前期采集处理过程中带来的问题外,就是断层本身在地震响应上的具体表现。依据不同尺度的断层形态和标志,可采用相应的方法来进行。
1.1大断层的识别方法
大断层由于错断距离很大,在地震剖面和水平时间切片上可以用肉眼就能明显地识别和辨认出来。因此通过在地震剖面和水平时间切片上找准断层标志就可以对大断层进行解释和刻画。地震剖面上断层反映纵向上的变化,常见的断层标志主要有反射同向轴突然减小、波组和波系错断、反射层产状突变、狭长的波形杂乱带以及断面波的出现等;而水平时间切片上断层反映横向上的变化,主要有同向轴错断、同向轴走向和宽度突变等断层特征。
1.2小断层的识别方法
断层解释中,经常会碰到解释层位段同向轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换现象。产生这些现象的根本原因,除了由地表条件变化或地层岩性变化以及波的干涉造成的外,就是由小断层的存在而引起。因此,在标准反射波同向轴上发生的分叉、合并、扭曲、强相位现象就可视作为小断层的标志。然而,实际的解释剖面上出现的分叉扭曲等现象往往很复杂,不能简单地就识别为小断层。为了更好地识别研究区域里断层的发育情况,通常可采用相干分析技术来实现。
地震相干分析技术在地震资料解释和储层预测中已被广泛应用。就其基本原理主要是通过计算多地震道之间或不同地震道与标准道间的相似系数,运用多道相似性原则找出波形特征变化与相似系数的关系,并根据相似系数的变化规律来识别和描述引起地震道间波形特征变化的断层(或岩性变化带)、裂缝等地质因素。
2 不同尺度裂缝的识别方法
断层在横向或垂向上的错断距离和张开度要远远超过裂缝的发育情况,这就决定了其在地球物理相应上的巨大差异。因而,识别裂缝所要采用的方法就要比识别断层的方法在精度上要求得高些,进而裂缝的识别也存在尺度分析的需要。
2.1大尺度裂缝的识别方法
针对地震相干分析对裂缝识别上的缺陷,国内外近些年也发展起来一些相适应的地球物理方法,主要包括基于新算法的相干分析、P波方位各项异性(多方位AVO和速度各向异性)、多波多分量、多属性参数裂缝预测等,这其中以多方位AVO裂缝识别方法最为典型,其发展迅速,效果甚佳。下面主要介绍多方位AVO的基本原理。
在砂泥岩、碳酸盐岩的沉积地层中,裂缝的不均匀分布是造成地层方位各向异性的主要原因。当地震波在裂缝性地层中传播时,以不同的方位入射的地震波在速度上将表现出明显的方向性差异。多方位AVO裂缝预测方法正是利用这一规律来对裂缝走向和裂缝密度进行识别和预测。
2.2微小裂缝的识别方法
对于微小裂缝来说,由于其发育规模和尺度相比较小,采用地震方法不容易对其进行有效的识别。这是由于地震的垂向分辨率都在十几米到几十米以上,就决定了识别的精度。而测井的分辨率高,则可以弥补地震在垂向分辨率上的缺陷。综合起来,最好就是采用井震结合方法来对微小裂缝进行识别和预测,现阶段要做到这一步很难。然而在井点周围处发育的微小裂缝,可先采用测井方法对其进行识别,其中以成像测井的效果明显。
微电阻率成像测井是根据裂缝发育处的电阻率与围岩的差异来识别裂缝。具体地说,在钻井时地下处于开启状态的有效缝容易被钻井液侵入。除泥岩外,由于其它岩类的电阻率(尤其是碳酸盐岩和花岗岩等结晶岩)都比钻井液的电阻率大得多,这样在有效裂缝发育处的电阻率就相对较低,表现为黑色,可以清晰地在电阻率井壁图像上反映出来。而且井壁岩石和钻井液电阻率的差异越大,裂缝就越容易识别。实际测井输出的电阻率图像是沿井壁正北方向向右的展开图,完整的平直有效缝在电阻率图像上是一个波长的黑色正弦曲线。根据正弦曲线的特征和分布,可以确定有效裂缝的方位和倾角。这样,在成像测井测试的井段内,可以获得井孔范围内裂缝的三维分布特征。
3 结语
测井方法尤其是成像测井技术可直接来探测裂缝,虽然其费用昂贵,且在实际操作中易受井壁泥浆等井眼条件的影响,但由于其探测精度和分辨率高,而在微小裂缝识别上很占优势。地震方法则不能对微小裂缝进行有效的识别,只能得到区域上裂缝发育的大体部位。具体到各种方法上,也存在不同的识别精准度,因而也有必要探讨不同尺度断层和裂缝的典型识别方法。这样就能直接地认识到各种地球物理方法在不同尺度断层和裂缝识别中的优点和局限性,以便对研究方法进行进一步整合和改进。
参考文献