荷载裂缝治理方法

荷载裂缝治理方法（共8篇）

荷载裂缝治理方法 篇1

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构, 包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。钢筋混凝土结构具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。因此, 钢筋混凝土在建筑工程中占有极其重要的地位。在钢筋混凝土结构中, 承重的构件是混凝土, 承拉的构件是钢筋。因此, 因此钢筋混凝土结构一旦出现裂缝, 会降低其结构的承重能力, 还可能会降低结构的防水渗透能力, 从而引起钢筋锈蚀, 降低结构的抗拉能力, 减少结构的使用寿命, 甚至还有可能导致严重的安全事故出现。因此, 认真分析上述每一种裂缝产生的原因, 并及早采取预防和治理措施, 对于保证施工质量, 增强钢筋混凝土结构的稳定性, 延长建筑物使用寿命, 保护企业生产经营活动和广大人民群众生命安全具有十分重要的意义。

1 钢筋混凝土裂缝类型及成因

钢筋混凝土结构裂缝产生的原因是非常复杂的, 既可能源于源于材料质量不合格, 也可能是在外部环境的作用下产生的。概括而言, 由于钢筋混凝土结构变形所致的裂缝及其产生的原因大体上可以分类以下三种类型, 现分述如下。

1.1 钢筋混凝土塑性沉降裂缝及其成因

钢筋混凝土塑性沉降裂缝是指由于混凝土塌陷所导致的裂缝, 它一般是沿着钢筋的走向出现和发展的。塑性沉降裂缝的起因是不同厚度的混凝土层存在不同的沉降落差。如果在建筑施工中随意提高混凝土的强度, 或者不适当地加大水泥用量, 或者使用细度模数过小的细砂, 都会增大混凝土塌陷的可能, 从而使混凝土表面出现裂缝。

1.2 钢筋混凝土塑性收缩裂缝及其成因

钢筋混凝土塑性收缩裂缝是指混凝土在塑性状态下, 因表面水分蒸发过快而形成的裂缝。由于塑性收缩裂缝是由于混凝土表面水分蒸发过快所形成, 因此其常常出现于混凝土结构的表面, 深度较浅、形状不规则, 而且长短不一、宽窄各异。因此, 加强施工过程管理, 采取相应措施, 保持混凝土结构表面的湿度是防止塑性收缩裂缝出现的关键。

1.3 钢筋混凝土温度应力裂缝及其成因

大量的理论和实践均表明, 大体积混凝土结构极易由温度收缩应力引起裂缝。大体积混凝土结构之所以容易出现温度应力裂缝, 在于混凝土浇筑后, 水泥与水会发生水化反应, 从而产生大量的热能, 但由于混凝土结构内外散热速度不一, 外部散热速度会高于内部, 必然使混凝土结构产生内外温度差别, 即所谓的温度梯度, 当混凝土内部积聚的热膨胀应力超过了混凝土结构表面的拉应力之后, 便很容易在混凝土表面出现裂缝。由于水泥与水所发生的热反应主要发生在混凝土浇筑的初期, 因而混凝土温度应力裂缝往往也出现于混凝土结构的早期。因此, 对于混凝土温度应力裂缝应当坚持早预防和早治理的原则, 采取有力措施, 将温度应力裂缝控制在萌芽状态。

2 钢筋混凝土裂缝的预防措施

混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构具有重要意义。钢筋混凝土结构由于钢筋会阻碍混凝土硬化时的自由收缩, 在混凝土中会引起拉应力, 在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变会在受压构件中引起钢筋与混凝土之间的应力重分配, 在受弯构件中引起挠度增大, 在超静定结构中引起内力重分布等, 这些特性都要求在施工中引起充分重视。由于混凝土本身的以上特性再加上外部施工环境的复杂性, 混凝土结构裂缝看起来是不可避免的, 其实只要在施工过程中能够严把材料质量关, 并严格遵循操作规程, 并加强施工管理, 混凝土结构裂缝是完全可以被控制, 甚至是完全可以避免的。

2.1 钢筋混凝土塑性沉降裂缝的预防措施

如上所述, 混凝土塑性沉降裂缝是由于混凝土塌陷所造成的, 因此, 保证混凝土的均质性是防止塑性沉降裂缝的关键。这就要求在施工过程中, 严把材料质量关, 使用粗砂伴料。严格按照规定的操作规程进行操作, 合理控制水泥和用水数量, 在浇注混凝土之前对混凝土混合物进行充分的搅拌;浇注时要注意对混凝土进行充分的捣振, 使混凝土结构内部密实、表面平整。另也要避免因为过度捣振使混凝土离析分层;浇注后, 还要注意观察模板是否发生位置移动, 如果位置发生移动要及时采取固定措施。

2.2 钢筋混凝土塑性收缩裂缝的预防措施

既然混凝土塑性收缩裂缝是由于混凝土表面水分蒸发过快所引起, 那么就应当在施工过程中, 加强对混凝土结构表面的养护管理, 主要是采取各种保湿措施以及各种预防性防收缩性塌落措施。例如, 在混凝土浇注之后, 要及时用塑料薄膜覆盖混凝土表面, 对其进行覆盖养护, 以增加环境湿度, 避免混凝土结构产生塌落。混凝土凝结后, 也要及时进行覆盖, 以降低使混凝土内外温差, 降低温度收缩应力, 防止表面裂缝的出现。

2.3 钢筋混凝土温度应力裂缝的预防措施

大体积混凝土施工中产生的温度应力裂缝, 是混凝土结构内外温差相差到一定程度后的必然结果。在施工过程中, 不注意混凝土温度应力的变化也是温度应力裂缝产生的重要原因之一。因而在大体积混凝土施工过程中, 对混凝土结构内部温度以及由此产生的温度应力控制具有重要意义。这就要求在施工中应当首先考虑选用低热或中热水泥配制混凝土, 以控制水泥的水化热温度;其次要减少用水量及水泥用量, 严格控制水灰比, 以减少干缩、延长混凝土达到最高温度时间。在施工中还要注意尽可能在环境温度相对较低的情况下施工, 尽量避开夏季和每一天的高温时段, 以避免结构件吸收空气中的热量;夏季采用低温水或冰水拌制混凝土, 降低混凝土拌和物温度;要采用蓄水养护和覆盖洒水养护等方式, 延长混凝土表面的温度和湿润, 以增强混凝土抵抗开裂的拉应力。使用粗骨料, 以改善和易性;降低水灰比, 以控制塌落度;减少水泥用量, 以降低水化热量;在混凝土结构内部预埋冷却水管, 以吸收混凝土发生水化热反应所产生的热量。

2.4 钢筋混凝土裂缝的综合性预防措施

科学的质量管理是一切产品生产的生命线, 而科学的管理首先来自于科学的方法。对于混凝土产品质量管理而言, 首先是要加强施工过程中的模板和支架管理, 模板及其支架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性;在施工过程中有科学和规范的看模和拆模措施。其次是必须保证施工方法的科学合理, 例如对混凝土的捣振时间长度的确定要科学合理, 捣振时间要充分适当。正如前文所述的, 如果捣振时间过短, 则容易导致混凝土不均匀;如果捣振时间过长, 则又容易导致严重浮浆。为此, 可以采取二次投料法和二次捣振法, 以提高混凝土的抗拉强度, 降低混凝土的收缩强度。第三是要不断改进混凝土的浇筑工艺技术水平, 例如采用分层浇注方法, 再配合二次捣振法, 保证混凝土结构内部密实和表面平滑。

3 钢筋混凝土裂缝的治理措施

根据相关统计数据显示, 绝大多数的钢筋混凝土裂缝不是由于超负荷承载造成的, 而是由于钢筋混凝土结构自身变形所致。也就是说, 钢筋混凝土裂缝大都发生于建筑施工过程之中, 或者是由于材料质量不合格引起, 或者是施工不当所引起, 或者是养护不到位所引起。因此, 在施工过程中能够严把材料质量关, 并严格执行操作规程, 并加强施工管理, 是保证建筑工程质量, 防止混凝土结构出现裂缝的关键。

3.1 钢筋混凝土裂缝的外部修补法

表面修补法包括表面涂抹水泥砂浆或者环氧胶泥, 对表面进行修补的方法。表面修补法适用于对承载能力没有影响的表面裂缝的处理, 也适用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。

3.2 钢筋混凝土裂缝的内部修补法

内部修补法是用压浆泵将水泥或者化学材料压入裂缝, 以修补裂缝, 恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响, 或有防水、防渗要求的裂缝修补。如果裂缝宽度较大, 可选用水泥灌浆, 如果裂缝宽度较小, 则适宜于化学灌浆。

3.3 钢筋混凝土裂缝的结构修补法

当裂缝影响到砼结构的性能时, 就要考虑采取加硐法对混凝土结构进行加固处理。结构加同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。结构加固要区分局部性还是全局性的, 关键部位还是次要部位的, 在分析了问题产生的主要原因后, 分别根据处理的原则和界限, 视工程具体情况和条件, 有针对性地采取适当加固方法。

4 结语

钢筋混凝土裂缝的出现是在施工过程中各种内外部因素综合作用下出现的。钢筋混凝土结构主要由钢筋、水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成, 材质不合格也是结构出现裂缝的首要原因。其次, 虽然材质合格, 但是如果不按照操作规程施工, 或者不注意加强施工管理。例如, 在水泥浇筑、起模、养护、运输、堆放和安装等施工过程中, 均可能会因工作程序不规范和材料质量不合格等原因, 钢筋混凝土裂缝产生裂缝。因此, 只有摸清每一种裂缝产生的原因, 才能有针对性地对其进行预防和治理。对于钢筋混凝土裂缝, 当采取综合性治理的措施, 并且应当以预防为主, 采取预防和治理并举、内外结合的方法进行, 帝就需要设计、监理、施工及用户多方面的密切配合。只有施工合理、措施得力, 钢筋混凝土裂缝是完全可以预防和控制的。

参考文献

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荷载裂缝治理方法 篇2

【关键词】荷载；桥梁裂缝

0.概述

混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（<0.05mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。我国现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。本文所讨论的仅指后一类裂缝。

近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。

实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。

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。

1.直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝

裂缝产生的原因有：

（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；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

（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。

（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。

2.次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝

裂缝产生的原因有：

（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。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。

（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。

实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均可正确计算，但在40年前却比较困难。在设计上，应注意避免结构突变（或断面突变），当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。

3.荷载裂缝特征及特点

荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：

（1）中心受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

（2）中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

（3）受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

（4）大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。

（5）小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。

（6）受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

（7）受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

（8）受冲切。沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。

（9）局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

4.结语

荷载裂缝治理方法 篇3

1 工程概况

该大厦为地下1层、地上裙房1层,裙房以上为4栋独立的主楼,主楼为15层,采用钢筋混凝土框支剪力墙结构,地下室及裙房采用预应力梁板结构,现已完成地下室、裙房层及转换层大梁的施工。因大厦转换层梁出现裂缝,为分析裂缝产生原因,确保房屋结构的安全,对转换层梁进行检测评定。

2 转换层大梁现场检测

2.1 梁混凝土抗压强度检测

采用回弹法对转换层梁的混凝土强度进行检测,检测结果表明,所检测的构件的混凝土强度满足设计要求。

2.2 钢筋位置、分布检测

采用钢筋探测仪对转换层梁内的钢筋直径、间距、保护层厚度等进行抽检,并对梁构件的截面尺寸、轴线偏差等进行抽检。检测结果表明,所检测的构件内配置的钢筋直径、间距基本满足设计要求,个别部位的钢筋(箍筋)保护层厚度偏厚;由于走模等因素的影响,部分构件的实测截面尺寸与设计截面尺寸存在偏差(-22 mm～+20 mm之间);实测梁轴线与设计梁轴线基本重合,偏差较少。

2.3 转换层大梁裂缝检测

通过现场观测及采用非金属超声检测分析仪对梁裂缝进行普查和深度检测,结果表明,所出现的裂缝绝大部分与梁轴线垂直,且未贯穿梁的截面,为非贯穿的表面裂缝,且大部分裂缝集中于梁跨度的中间区段。典型的裂缝如图1,图2所示,其主要表现为:

1)分布有序,间距约500 mm～1 200 mm;2)裂缝为中间宽,两头小,宽度为0.03 mm～0.15 mm;3)梁上端部分(反梁部分)的裂缝大部分向上伸至梁顶负钢筋处,向下延伸至板顶50 mm～100 mm处,部分裂缝向上延伸至梁顶,少数裂缝在梁顶连通,形成倒U形裂缝;梁下端部分的裂缝大部分向上伸至板底处,向下延伸至梁底纵向钢筋上方,部分裂缝向下至于梁底,少数裂缝在梁底连通,形成U形裂缝。

3 转换层大梁裂缝产生的原因分析

1)混凝土强度等级的影响。混凝土强度等级高(C45),水泥用量大,混凝土产生的水化热温度较高,对施工工程中的浇筑工艺控制和温度保持提出的要求较高,养护不当就易出现收缩裂缝。2)混凝土干缩、内外温差。裂缝的形态和位置表明主要是由混凝土干缩、内外温差引起。由于混凝土构件干缩是从构件外表面开始,并在构件内部受阻,当不均匀的干缩引起自约束应力较大时,加上内外温差产生的温度应力影响,从而引起构件非贯穿表面裂缝。3)混凝土水灰比大。该工程采用预拌商品混凝土和泵送混凝土施工工艺,为了满足混凝土运输和泵送的要求及延缓混凝土凝结时间,添加了缓凝剂和泵送剂等外加剂,坍落度较大,骨料粒径减小,砂用量增加,水灰比较大,同时施工时浇筑量大、浇筑速度快,混凝土流动性大,泌水量大,离析较严重等原因,造成混凝土在凝固的过程中有大的收缩,产生裂缝。4)梁端刚度较大。转换层大梁混凝土强度高,混凝土的弹性模量大,徐变系数变小,使混凝土的延伸率(抗裂性)减小,梁截面尺寸大,混凝土收缩量增大,但梁的梁端都为刚度较大的混凝土墙和柱,对梁产生较大的约束,因此裂缝一般发生在梁的中间段内。

4 转换梁裂缝分析结论与治理方法

由于裂缝的存在,影响构件的正常使用和耐久性,应对构件进行加固修补,建议对存在U形裂缝形态或裂缝数量不小于5条的开裂梁采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固处理,如图3所示;对其他裂缝采用外贴碳纤维加固处理,如图4所示。加固施工时对宽度不小于0.15 mm的裂缝还应先注胶灌缝封闭处理。

当梁的上端两侧裂缝数量之和不小于5条,而下端两侧裂缝数量之和小于5条时,仅上端采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固,下端裂缝采用碳纤维加固处理;当梁的下端两侧裂缝数量之和不小于5条,而上端两侧裂缝数量之和小于5条时,仅下端采用钢筋网抗裂复合砂浆进行加固,上端裂缝采用碳纤维加固处理。

5 加固施工要点及注意事项

1)布置钢筋前,原混凝土须凿去面层至混凝土表面,蜂窝麻面、碱化松散部分须凿除,原混凝土表面必须凿毛、清洗干净。抹复合砂浆或浇灌新混凝土前,原结构表面涂刷WJJ界面剂。2)钢筋网抗裂复合砂浆施工工艺为:表面凿毛、压力水清洗→布置钢筋网、植锚固筋→涂刷WJJ界面剂→分3次抹掺HPPC的M50抗裂复合砂浆30～50厚→养护。3)新增钢筋、钢筋网钢筋端部须采用植筋技术植入原结构中,植入深度为10d～20d。4)施工时,如发现结构质量或构造有严重问题,应停止施工并通知相关人员处理,确保质量满足现行规范[1,2]、规程。

6 结语

通过对该工程中出现裂缝的转换层梁进行现场检测,对检测结果进行分析,提出加固治理方案,并取得良好的加固效果,实践证明该加固方案设计合理,措施得当,达到了预期的加固效果。

摘要：通过对长沙市某大厦转换层钢筋混凝土大梁的裂缝状态、施工情况和材料性能等进行分析和检测,分析了裂缝产生的原因,并提出了相应治理方法,实践证明:加固处理后,可满足原设计条件下正常、安全使用的要求。

关键词：转换层大梁,原因分析,治理方法

参考文献

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荷载裂缝治理方法 篇4

1.1 荷载引起的裂缝

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;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸不清等。施工阶段, 不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构特点, 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。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、地震等。

1.2 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝

在外荷载作用下, 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。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰, 理论计算该处不会存在弯矩, 以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。

1.3 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, 混凝土保护层受二氧化碳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, 锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4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, 结构承载力下降, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。

1.4 温度变化引起的裂缝

桥梁结构能够观察到的严重裂缝损害, 很多都是由于温度引起的内应力和约束应力所造成的。混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形受到约束, 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。以下情况易产生温度裂缝:薄、厚构件的连接处易发生裂缝;在箱形桥梁中, 当桥面板的温度与底板温度有差别时, 容易开裂;浇筑大体积混凝土时, 由于产生水化热, 致使混凝土内外温差过大, 使得混凝土表面开裂:混凝土在降温收缩时受到约束, 内部产生拉应力, 混凝土也容易开裂。此外, 蒸汽养护时若施工措施不当, 混凝土骤冷骤热, 内外温度不均, 也易导致裂缝的产生。

1.5 施工材料质量引起的裂缝

在桥梁下部结构的施工中, 常采用对拉螺栓来固定模板。对拉螺栓下表面常形成一道贯穿性的毛细孔, 这种毛细孔在外部水压力作用下, 将产生渗水现象。因此, 下部结构施工中, 应尽量减少对拉螺栓的使用。严格控制混凝土原材料的质量, 特别注意控制骨料的含泥量, 含泥量的增加会大大降低混凝土的抗拉强度。应注意振捣, 在施工条件的允许下宜进行二次振捣, 以提高混凝土的抗裂性, 同时还可有效防止塑性裂缝。采用合理的养护措施, 如采用冷却水管进行外蓄内散综合养护措施, 实行信息化自动监控。为防止由于气候干燥、养护不好以及大气温度湿度变化产生的裂缝, 加强混凝土在凝结硬化过程中的自然养护、蓄热养护、采用引气剂使混凝土内部气泡均匀分布以及采用预留温度伸缩缝等措施。施工过程要加强管理, 严格控制质量。混凝土洒水养护时间应适当延长, 尤其注意早期养护, 在有条件的情况下, 可喷洒养护剂, 这样可有效地防止干缩裂缝和塑性裂缝的出现。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, 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、地下水地区更应慎重。为减小大体积混凝土表面出现裂缝, 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, 采取混凝土表面的保温措施, 提高混凝土表面温度, 缩小内外温差, 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。

2 桥梁混凝土裂缝的预防及控制措施

2.1 设计措施:

采取合理的结构形式, 合理布置分布钢筋:尽量采用小直径、密间距布筋, 结构边缘处或变截面处需要加强分布筋, 表面可以设置钢筋网片。合理地选择混凝土原材料优选混凝土原材料 (骨料的选用、掺粉煤灰、采用低水化热的水泥等) 、优化混凝土配合比的目的就是使混凝土具有较大的抗裂能力。

2.2 基底的处理:

尽可能以桩柱式 (坐于岩盘上的重力式基础除外) 基础及下部的形式加宽, 避免下部产生不均匀沉陷。对基底采取夯实、换填夯实等, 使沉降均匀;对扩大基础, 建议对下部结构联成一体, 并尽量对基底进行技术处理, 尽可能减少不均匀的沉陷。新建基础的承载能力要比原有基础适当提高;加强横向连接, 降低沉降对新旧接缝处受力的影响。

2.3 采取合适的施工措施。

合适的施工方法不仅能降低混凝土内的最高温度, 还能减小混凝土的内外温差, 有效地降低温度裂缝的产生, 达到控制裂缝的目的。在混凝土施工过程中, 为了有效降低混凝土的内外温差, 常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。采用二次振捣技术 (浇灌后的混凝土) , 在振动界限以前, 给予二次振捣, 改善混凝土强度, 提高抗裂性。把混凝土的温度降低到一定程度, 使之产生的温差小, 从而产生的拉应力小于混凝土抗拉强度, 可以避免混凝土开裂。

2.4 增加养生措施。

刚浇筑的混凝土、强度低、抵抗变形能力小, 如遇到不利的温湿度条件, 其表面容易发生有害的冷缩和干缩裂缝。保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度, 防止表面裂缝的发生。

3 处理混凝土裂缝方法

3.1 表面处理法:

沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料, 一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布, 深度未达到钢筋表面的裂缝。

3.2 填充法:

施工时, 先将槽内碎片清除, 必要时涂底层结合料, 填充后待填充料充分固化, 再用砂轮或抛光机将表面磨光。

4 结束语

在桥梁混凝土施工过程中, 一定要严格施工管理, 采用合理科学的施工措施, 正确选择原材料, 就可以提高混凝土抗拉能力, 避免桥梁裂缝的产生, 确保施工质量

参考文献

[1]徐继光, 赵莉.高速公路桥梁施工技术.中国高新技术企业.2009.

混凝土道面早期非荷载裂缝探讨 篇5

1混凝土的初始缺陷及危害

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加剂混合而成的非均质脆性材料。在混凝土施工中, 由于施工操作不当、本身变形、多余水分蒸发和承受约束等一系列原因, 硬化成形的混凝土中会存在着大量的微孔隙、微气穴和微裂缝, 通常把混凝土的这种特性称作混凝土的初始缺陷。客观的说, 微裂缝通常是一种无害裂缝不会影响混凝土的承重、防渗及其他使用功能。但是混凝土抗拉强度较低, 特别是在混凝土硬化早期抗拉强度更低, 当混凝土受到拉应力作用之后, 微裂缝就会不断的扩展和连通最终形成可见裂缝, 会对混凝土结构产生非常不利的影响。

2早期非荷载裂缝的种类及成因

2.1干缩裂缝

在混凝土硬化过程中, 由于水泥水化物的体积比原来物质的体积小, 加上游离水的蒸发使水泥凝胶体失水而紧缩, 随着混凝土体积收缩产生拉应力, 当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时就会产生干缩裂缝。另外, 混凝土表面水分挥发较大体积收缩也大, 但是内部湿度变化小体积收缩也小, 造成混凝土内外不均匀收缩, 也会加剧混凝土表面的干裂。混凝土的这种硬化收缩的特性会使混凝土更加密实, 与钢筋之间的握裹更牢固, 但过大的收缩就会使混凝土产生干缩裂缝。

2.2温度裂缝

受外部环境温度的影响, 混凝土在硬化过程中表面温度降低较快体积收缩快。由于水化放热使混凝土内部聚集了较多的热量, 具有较高的温度体积收缩较慢, 加之混凝土又是热的不良导体就会造成混凝土内外温差较大, 产生较大的不均匀收缩。这种不均匀收缩使混凝土表面产生拉应力, 当拉应力大于当时的混凝土抗拉强度时就会使混凝土产生温度裂缝。

2.3沉降裂缝

混凝土浇筑后水泥和骨料会下沉, 同时引起泌水, 当粗骨料遇到钢筋、预埋件、大的粗骨料的局部约束或阻挡, 或相邻之间产生过大沉降时, 形成混凝土局部竖向体积缩小, 使该处产生较大的拉应力或剪应力则会形成裂缝, 这种在水泥和骨料沉降过程中发生的裂缝就称为沉降裂缝。沉降裂缝一般在浇筑后1～3 小时产生, 属硬化前裂缝, 发现后应迅速进行处理。可重新加压抹平使裂缝闭合, 能达到一定效果。

2.4其他原因裂缝

道面混凝土早期非荷载裂缝产生的内因与外部条件非常复杂, 除了以上所分析的原因, 还有设计、材料、管理和施工不规范等原因, 我们将这些原因造成的裂缝统称为其他原因裂缝。主要现归纳如下。

(1) 碱骨料反应:

混凝土的粗骨料中夹杂着活性氧化硅时, 如果混凝土所用的水泥又含有较多的碱就可能发生碱骨料反应, 在骨料表面会生成一种复杂的碱——硅酸凝胶。这种凝胶具有吸水无限膨胀性, 由于凝胶被混凝土包围, 当凝胶吸水膨胀时会把混凝土胀裂形成裂缝。所以要严格按规范要求控制水泥含碱量。

(2) 基层质量原因:

有时为了追赶工期, 在基层养护龄期未满的情况下就开始面层混凝土施工, 面层混凝土施工后基层收缩仍继续进行, 这种收缩变形使面层混凝土产生较大的拉应力从而形成裂缝。另外, 由于管理水平和施工水平的原因, 基层平整度、密实度达不到规范的要求, 使面层混凝土厚薄不均或厚度不够, 形成薄弱环节产生应力集中。在这些薄弱环节受到较大的拉应力时就会出现裂缝或断板的现象。

(3) 设计配合比原因:

混凝土配合比设计和原材料的选择不当是产生裂缝的又一重要原因, 实践表明水泥标号的选择、水灰比的大小、灰浆用量、粗骨料颗粒直径的选择均会对混凝土的收缩产生较大的影响。一般来讲, 水泥标号大、水灰比大、灰浆用量多、粗骨料直径小的混凝土会发生较大的收缩, 易产生收缩裂缝。

(4) 施工配合比原因:

施工配合比直接采用设计配合比, 没有考虑砂石含水率计算施工配合比致使水灰比过大;由于水灰比控制不严格致使水灰比忽大忽小使混凝土产生不均匀收缩;第一盘混凝土搅拌前未按要求清理搅拌斗以及未用同配合比水泥浆润湿搅拌斗。

(5) 振捣操作不当:

不当的振捣操作会对混凝土的密实性和均匀性产生较大影响。漏振会使混凝土不够密实抗拉强度降低;过振会使混凝土产生离析分层收缩不均, 产生较大的内应力;振捣棒抽撤太快会使混凝土中空气含量增大。这些不规范操作均会影响到混凝土早期抗拉强度的发展, 必须采取有效措施加以控制。

(6) 切缝不及时:

混凝土道面切缝不及时是裂缝甚至断板产生的最重要原因之一, 这种裂缝一般发生在道面板抗拉强度较低或承受拉应力较大的部位, 由于纵向受拉较大故这种裂缝多沿分仓缝横向发生。

(7) 养护不及时:

养护不及时会使混凝土产生较大的温度裂缝和干缩裂缝。冬季施工时混凝土表面相对于内部温度降低较快产生不均匀收缩易使混凝土表面产生温度裂缝;夏季施工时风吹日晒造成混凝土表面水分蒸发速度过快超出了泌水速度而产生干缩裂缝。

(8) 关键节点未做配筋处理:

基层强度、厚度有差异处, 角隅处, 预留孔洞处会出现应力集中与收缩集中, 不配置钢筋易出现裂缝;道面盖被扩建升级工程施工中, 新老基础交接处会出现收缩不均, 不配置钢筋易产生裂缝。

(9) 其他不当操作:

模板漏浆、钢筋受踩踏下移、大风天气、施工缝的留置和处理不当等均会使道面混凝土产生裂缝或断板。

3各种裂缝的预防措施

道面混凝土早期非荷载裂缝的产生并非一个单纯的技术问题, 在很大程度上是工程项目管理水平的问题。混凝土早期非荷载裂缝的控制重在预防, 贵在主动控制, 良好的预防措施和施工组织方案可以有效防止裂缝的产生。主要应从如下几个方面预防。

3.1原材料选择方面

水泥标号应与混凝土的强度相匹配, 一般按照水泥标号:混凝土强度=2:3的标准选择, 可以有效防止干缩裂缝的产生;按照规范的要求严格控制水泥的碱含量, 防止碱骨料反应;在满足骨料级配的情况下, 适当提高粗骨料粒径及其含量并按规范控制含泥量。

3.2混凝土拌制方面

混凝土水灰比不能生搬硬套设计配合比, 要结合砂石含水率认真计算施工配合比并及时更新;拌制混凝土要严格控制水灰比, 防止水灰比过大或忽大忽小;在每天的第一盘混凝土宜采用减半石混凝土。

3.3模板工程方面

模板要组合紧密严禁漏浆, 以防水泥浆流失产生裂缝;纵向分仓缝设拉杆时, 模板拉杆孔不宜过大以防漏浆。在大量施工实践中, 常采用在模板之间的结合缝处干铺油毡的做法防止漏浆取得了良好的效果。

3.4振捣工序方面

振捣是混凝土施工中重要的一环, 关系到混凝土的密实性和均匀性。严禁漏振和过振, 振捣棒要快插慢拔, 技术交底时要交代清楚振捣棒的作用半径、振捣时间和正确的操作方法。

3.5做面工序方面

混凝土道面板做面工序宜采用二次抹面技术, 以排除泌水和混凝土内部的水分和气泡, 可以有效防止沉降裂缝和收缩裂缝的产生。

3.6切缝工序方面

混凝土道面板达到一定强度后要及时切缝, 以防止道面板收缩量过大而产生不规则裂缝或断板。从工程实践来看, 当混凝土强度达到设计强度的25——30%便可以切缝, 夏季施工一般不超过12小时。

3.7养护工序方面

混凝土浇筑完成后一定时间内要及时养护, 保持适宜的温度和湿度, 防止混凝土超冷、内外温差过大和水分蒸发过快以避免温度裂缝和干缩裂缝的产生。夏季养护要覆盖浸水草垫经常浇水保持草垫润湿, 冬季要及时采取冬季施工措施覆盖保温草垫并保证足够的养护龄期。

3.8其他方面

当前, 我国混凝土道面工程多是在原有道面基础上的盖被扩建升级, 在盖被施工中经常遇会到道面板跨建在原道面和新基础上的情况, 这种道面板须配筋处理。另外, 在角隅、预留孔洞等应力集中处也要配筋, 并保证钢筋的正确放置位置。另一个值得注意的问题是, 在未设挡风篷的情况下强风天气禁止混凝土施工。

荷载裂缝治理方法 篇6

1 钢筋混凝土桥梁非荷载裂缝类型及形成原因

1.1 混凝土收缩裂缝

1)混凝土收缩裂缝产生的根本原因主要是由水化过程中体积缩小的化学收缩、自由水蒸发干燥引起体积缩小的物理收缩、空气中二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应产生碳酸钙,使水分蒸发体积缩小的碳化收缩三种情况所造成。

2)收缩裂缝类型及形成原因:a.混凝土表面龟裂产生收缩裂缝:这类裂缝多数是混凝土构件表层由于施工时养护不当,导致混凝土表面失去水分、产生干缩现象所造成的。这类裂缝深度一般不深,大多数深度不会超过混凝土中钢筋保护层的厚度。b.不同性质材料引起的收缩裂缝:在片石或块石基础上浇筑钢筋混凝土墩台,片石或块石基础不收缩,而混凝土墩台身要产生收缩,两者由于材料的不同而产生收缩的差值,片石或块石基础阻止墩台身混凝土收缩而在横向方向产生拉应力,当此时的拉应力大于该时段的混凝土极限拉应力时,就会在墩台身产生竖向裂缝。这类裂缝一般为上面细下面宽,当混凝土墩台身体积较厚时,由于表层收缩大而内部收缩小,此类表层裂缝比较宽而内部裂缝比较细,一般情况下不会贯通。 在事先浇筑好的混凝土承台上再浇筑薄壁的混凝土墙身时,由于第一次事先浇筑好的混凝土龄期长一些,其混凝土的收缩已完成一部分,后期收缩要比较小一些,但后来浇筑的薄壁墙身收缩显然要大于事先浇筑的承台后期收缩量,从而产生收缩差,导致裂缝的产生。这类裂缝由于墙体比较薄,所以裂缝一般情况下是贯通的。

1.2 施工不当形成非荷载裂缝

施工不当的表现形式较多,例如模板变形漏浆、钢筋受踩踏变形下移、不按规范施工、天气恶劣等均会使钢筋混凝土桥梁产生裂缝或桥面板断裂的现象。此种非荷载裂缝的产生是由于混凝土在刚浇筑、振捣,抹面压光后,混凝土在自重作用下仍有继续下沉、收缩的趋势,此时受到钢筋混凝土结构中钢筋阻碍或模板约束就会产生裂缝。这类裂缝一般为表层浅裂缝,但是裂缝宽度一般大于混凝土收缩所引起的裂缝。

1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝

1)表现形式。

钢筋锈蚀引起裂缝的形态一般是沿钢筋走向即顺筋方向的。对混凝土构件来说,实际上在钢筋锈蚀早期,混凝土构件内部已有裂缝产生,只不过在外部观察不到,外部尚未产生裂缝。这时候检查人员可以使用小锤轻敲,听发出的声音,如果有空壳声则表示内部已有裂缝产生,钢筋有可能已经锈蚀,然后把混凝土凿开进行检查,如果内部已经出现裂缝,应用手摸裂缝边缘,如果有明显的高差感觉,表明混凝土构件内部存在膨胀源,应对其进行及时处理。

2)形成原因。

钢筋混凝土保护层不足,空气中的二氧化碳进入混凝土中,与氢氧化钙发生反应生成中性的碳酸钙,由碱性变成中性,造成混凝土碳化。当混凝土保护层全被碳化后,就会失去碱性保护,这时候外界的腐蚀物质就会渗入到钢筋表面而使钢筋锈蚀,随着锈蚀程度的不断加深,体积将不断增大,最终就会胀裂混凝土保护层,导致此处的混凝土脱落破坏。

1.4 骨料膨胀引起的裂缝

1)表现形式。

混凝土中如果含有硫酸盐、氧化镁的骨料,或者生石灰缓慢水化膨胀都会使混凝土构件产生裂缝发生破坏,这类裂缝的进展是由表及里的。

2)形成原因。

a.混凝土骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅,当含量大于一定比例时,可能会对混凝土构件产生破坏;b.混凝土中碱含量超过一定量,对混凝土构件可能会产生损害;c.水的用量较大时将会降低混凝土强度和抗渗性、抗冻性。这类骨料膨胀引起的裂缝一般是在桥梁工程竣工数年后才会发生。

1.5 温度裂缝

1)表现形式。

温度裂缝发生在梁上,大多数为表面裂缝;发生在板上时,大多数为贯穿裂缝;发生在长度较大的结构或梁板式结构上时,裂缝大多数为平行于短边;裂缝发生在大面积结构上时,裂缝大多数为纵横交错;此种裂缝宽度一般在0.5 mm以下,且沿结构全长方向没有太大变化。

2)形成原因。

钢筋混凝土结构会随着温度的变化而将产生热胀冷缩的变形,这种温度变形受到约束时,在混凝土内部就会产生拉应力,当此拉应力达到混凝土的抗拉强度极限值时,就会产生混凝土温度裂缝。

2 钢筋混凝土桥梁非荷载裂缝的危害

2.1 收缩裂缝的危害

混凝土收缩裂缝会导致截面的有效面积减小,影响结构耐久性。钢筋混凝土空心板梁铰缝处混凝土收缩产生裂缝后,如果桥面铺装层钢筋配筋率较少时,桥面多数会产生沿梁长顺桥向的裂缝,从而降低桥梁横桥向的整体性,大大降低桥梁的承载能力,带来一定的安全隐患;如果空心板梁封头板混凝土砂浆收缩引起裂缝,将会有水渗入,使空腔内聚积大量水,造成桥梁自重增加,钢筋锈蚀,导致桥梁破环。

2.2 施工不当形成非荷载裂缝的危害

施工不当的表现形式较多,其产生的危害也不同。例如漏振会使混凝土不够密实抗拉强度降低;过振会使混凝土产生离析分层收缩不均,产生较大的内应力;不当的振捣操作会对混凝土的密实性和均匀性产生较大影响等。这些不规范操作均会影响到混凝土早期抗拉强度的发展,必须采取有效措施加以控制。

2.3 钢筋锈蚀引起的裂缝的危害

钢筋锈蚀后钢筋截面减小,易产生应力集中,增加脆性,粘结力减弱,承载能力降低;预应力钢筋锈蚀后,在高应力作用下会加快锈蚀,产生应力腐蚀现象。

2.4 骨料膨胀引起的裂缝的危害

骨料膨胀后会使截面削弱,降低承载能力;骨料膨胀产生的裂缝处易渗水,造成钢筋锈蚀,混凝土破损,降低耐久性与承载能力,可能会出现突然破坏。

2.5 温度裂缝的危害

如果连续梁预留伸缩缝的伸缩量过小或堆积于支座处的杂物没有及时清理,使伸缩缝和支座失灵等,当温度急剧变化时,结构伸长受到约束,就会产生温度裂缝,严重者还可能造成墩台的破坏。如果桥梁结构的箱形梁产生温度也会造成破坏。冬季施工时也容易产生温度裂缝对结构产生破坏。

3 处治方法

3.1 收缩裂缝处治方法

对于收缩裂缝,一般采用裂缝封闭方法解决,利用低黏度且具有良好渗透性的修补胶液,封闭裂缝通道。同时加强混凝土浇筑后的养护工作,采用补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土是在普通混凝土中按规定比例掺入有效膨胀剂,可防止产生收缩裂缝。

3.2 施工不当形成裂缝处治方法

在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形沟槽,然后用改性环氧树脂或弹性材料充填,并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。

3.3 钢筋锈蚀引起的裂缝处治方法

采取封闭混凝土裂缝,隔离水及腐蚀性物质,防止钢筋继续锈蚀,掺入阻锈剂,防止钢筋继续锈蚀,对锈蚀钢筋彻底除锈,如果缺失严重的进行补焊钢筋,弥补钢筋锈损,与原设计要求相符,然后用混凝土进行浇筑补强;还可以采用粘贴钢板或碳纤维布的补强措施,增加整体的刚度。

3.4 骨料膨胀引起的裂缝处治方法

防止混凝土碱骨料反应应采用综合手段,从根本上加以解决。具体为:选用含碱量低的水泥,不使用碱活性大的骨料,在混凝土中掺入适量的火山灰活性细掺料,选用不含碱或含碱量低的化学外加剂等;还可以采用复合纤维混凝土,增强混凝土抗渗性,阻止水分的侵入。

3.5 温度裂缝处治方法

预防温度裂缝的主要措施是合理设置温度伸缩缝,在混凝土组成材料中掺入适量的磨细粉煤灰,减少水化热,加强混凝土养护,严格控制升温和降温速度。同时尽量避免冬季施工、注意日照、年温差、骤然降温或冬季施工措施不当等导致混凝土桥梁产生温度裂缝。

4结语

通过对钢筋混凝土桥梁非荷载裂缝形成原因与处治方法的分析,我们可以看到,桥梁的非荷载裂缝的成因涉及到许多方面的因素,非常复杂,当桥梁产生裂缝后,应从各方面进行细致地调查测试及详尽地分析,找出其产生的主要原因,分析裂缝的性质及其对结构的危害性,在了解成因的基础上采用有效的维修措施,减轻或消除病害,保证桥梁的正常安全运行。

参考文献

荷载裂缝治理方法 篇7

混凝土结构是工业与民用建筑中广泛应用的结构型式, 由于混凝土是非均质的多相复合材料, 对抗拉甚为敏感。混凝土非荷载裂缝是一个从未间断的质量通病。实际工程表明:20%的混凝土结构裂缝主要由荷载引起, 80%的混凝土结构裂缝主要与非荷载变形有关。

2非荷载裂缝

指未受外加荷载, 由于混凝土自身变形或结构变形受到约束产生拉应力导致的裂缝。根据非荷载裂缝形成的原因, 可分为以下几种典型类型。

2.1 塑性沉降裂缝

混凝土骨料沉降时受到钢筋阻碍而产生的裂缝。这种裂缝出现在混凝土浇注后的塑性状态, 走向为沿着梁及板上面的钢筋, 主要是混凝土坍落度大、沉陷过高所致。在施工过程中若模板绑扎不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。

预防措施: (1) 在满足施工前提下尽可能减小混凝土坍落度; (2) 保证混凝土均质性, 搅拌运输卸料前先高速运转30秒, 然后反转卸料; (3) 施工过程中不能漏振、过振, 使混凝土离析分层和随意加水。

2.2 塑性收缩裂缝

混凝土在凝结前, 表面因失水较快而产生的收缩。一般在干热或大风天气出现, 主要原因是混凝土在终凝前没有强度或强度很小, 或混凝土刚终凝而强度小时, 受高温或较大风力影响, 混凝土表面失水过快, 造成毛细管中产生较大负压而使混凝土体积急剧收缩, 此时混凝土强度无法抵抗其本身收缩, 导致其开裂。

预防措施: (1) 浇注混凝土后要及时覆盖养护, 增加环境湿度; (2) 在满足和易性的前提下尽量减小坍落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。

2.3 干燥收缩裂缝

混凝土凝结硬化后, 由于内部孔隙失水干燥而引起体积收缩, 这种体积收缩变形受到约束, 进而产生干燥收缩裂缝。一般有两类:一为放射状或不规则龟纹裂缝, 一为每隔一定距离有一条裂缝。有时两类裂缝同时出现。干燥收缩裂缝因约束条件、配筋形式不同, 形状也不同。

预防措施:在确保混凝土浇注均匀、振捣密实前提下, 采用较少的拌合水量, 较小的水灰比, 较好的骨粒级配及较小的坍落度, 较低的拌合温度, 加强保湿养护, 都有助于减低混凝土的干缩性。

2.4 自收缩裂缝

水泥水化作用放出大量水化热, 使混凝土内部温度升高, 引起混凝土自干燥, 造成混凝土体积减小, 同时也受到外部条件约束, 引起混凝土自收缩, 导致裂缝产生。这种收缩与外界湿度变化无关, 而是由于内部水分被水化反应所消耗形成的。当混凝土处于塑性状态时, 自收缩对结构不会产生危害。但对水灰比低的高强混凝土, 凝结硬化后仍有大量自收缩, 在内约束下产生裂缝。

预防措施:在工程允许的情况下, 大力推广使用矿渣水泥混凝土或掺粉煤灰的混凝土, 能有效预防自收缩裂缝。

2.5 温度裂缝

混凝土因温度变化产生的胀缩变形受到约束时, 会在混凝土结构内部产生温度应力, 当该应力超过抗拉强度时, 便产生温度裂缝。温度裂缝分为温升裂缝和温降裂缝。

温度变形的热源来自环境的热传导及太阳辐射传热或水泥的水化反应热。温度变形的大小与传热量、材料比热容、温度膨胀系数、变形约束度及材料变形模量有关。

预防措施: (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) 合理地分缝分块。

2.6 沉降裂缝

建筑物地基处理不满足规范要求或承载力不足, 而上部建筑物压力作用将产生沉降变形。若地基沉降不均匀, 会在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂。沉降裂缝一般出现在湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、软弱土等承载力不足且不均匀地基上的建筑物中, 当承载力均匀, 但所受荷载差别过大, 建筑物刚度差别悬殊, 也会因不均匀沉降导致裂缝发生。

地基沉降裂缝具有底层重、上层轻, 外墙重、内墙轻, 开洞墙重、实体墙轻等特点。且大多为斜向裂缝, 少数为竖向和水平向裂缝。

预防措施: (1) 对软弱土层应按设计要求进行处理。基土严禁用淤泥、腐朽土、冻土、耕植地、膨胀土和含有有机物质大于8%的土作为填土, 填土应分层夯 (压) 实; (2) 设置沉降缝。

2.7 徐变裂缝

结构在内应力作用下, 除瞬时弹性变形外, 其变形值随时间延长而增加的现象称为徐变变形, 简称徐变。受弯构件因徐变作用, 其长期变形值可增加2倍～3倍, 因变形量加大而使受拉区混凝土承受拉应力, 造成裂缝出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失, 降低结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区。

预防措施:在条件许可情况下, 优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期可产生一定的预压应力, 而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力, 减少混凝土内的拉应力, 提高混凝土的抗裂能力。

2.8 钢筋锈蚀裂缝

混凝土处于腐蚀环境或在空气中二氧化碳作用下, 内部的碱含量不断被消耗, 使混凝土因中性化而碱度降低, 中性化深度超过钢筋保护层厚, 会使钢筋锈蚀膨胀, 导致开裂。此外, 氯离子对钢材有强烈的腐蚀作用, 因此, 当混凝土中含有过量氯离子, 或建筑物处在氯离子介质环境中, 也易产生钢筋锈蚀裂缝。钢筋锈蚀裂缝多为纵向顺筋裂缝, 这种裂缝严重者将破坏钢筋与混凝土间的粘结力。

预防措施: (1) 严格控制混凝土中的含氯量; (2) 提高混凝土的密实性, 宜掺用高效减水剂;掺用硅灰和阻锈剂 (如亚硝酸钙) 也有助于防蚀; (3) 混凝土表面防护层是阻止水、气渗入并预防钢筋锈蚀的有效手段; (4) 将环氧树脂细粉通过静电喷涂在钢筋纯净表面上, 使形成一层粘结牢固、均匀致密的保护膜, 以阻止钢筋锈蚀

2.9 化学反应膨胀裂缝

指混凝土内部因化学反应产生局部不均匀的膨胀, 在内约束下, 导致混凝土开裂。主要包括水泥安定性不良裂缝、碱骨料反应裂缝和钙矾石膨胀裂缝等。

水泥安定性不良裂缝, 指当水泥中氧化镁、三氧化硫、游离氧化钙含量超标时, 混凝土会产生体积膨胀, 而引起裂缝。安定性不良的水泥是废品, 因此, 由此导致的裂缝在实际中很少发生。

碱骨料反应裂缝, 指混凝土内水泥的碱性氧化物含量较高时, 与集料中所含的活性物质产生化学反应, 并在集料表面生成一层复杂的碱—硅酸凝胶, 这种凝胶吸收周围环境中的水后体积膨胀3倍以上, 造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间, 对结构的安全可靠性具有很大影响, 严重者宽度可达数厘米。

预防措施:控制水泥含碱量和骨料活性氧化硅含量, 掺加活性矿物掺合料, 掺加碱骨料反应抑制剂。

混凝土中钙矾石生成时, 体积膨胀2.5倍。一般情况下, 钙矾石在混凝土凝结前生成, 不会产生裂缝。但混凝土凝结硬化后仍有大量钙矾石生成时, 会产生很大的膨胀应力导致开裂。当混凝土结构处于硫酸盐或微生物腐蚀环境下, 无机硫酸盐及微生物代谢产生的生物硫酸盐都会与混凝土中的氢氧化钙反应生成石膏, 并进一步生成钙矾石, 产生膨胀裂缝。

预防措施:采用硫酸盐水泥, 提高混凝土密实度, 掺加引气剂和矿物掺合料;加大混凝土保护层。

3结束语

混凝土结构裂缝是一个带普遍性的技术问题。我们应针对混凝土结构裂缝的成因, 贯彻预防为主的原则, 加强设计施工及使用等方面的管理, 最大程度地减少混凝土裂缝的产生, 确保结构安全和避免不必要的损失。 [ID:3817]

摘要：混凝土非荷载裂缝是一个从未间断的质量通病, 也是一个倍受关注的技术课题。本文比较全面地分析了混凝土结构非荷载裂缝产生的原因, 并给出了相应的预防措施。

关键词：混凝土结构,非荷载裂缝,产生原因,预防措施

参考文献

[1]王铁梦, 工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社.1997.

[2]王铁梦, 建筑物的裂缝控制.上海科技出版社.1989

[3]徐有林, 混凝土结构中裂缝的类型及影响.工程质量.2001

[4]富文权, 韩素芳, 混凝土工程裂缝分析与控制.中国铁道出版社.2002

荷载裂缝治理方法 篇8

1 试验概况

1.1 试件设计

本试验设计制作了9根混凝土强度等级为C70的高强钢筋混凝土梁(fc=60.2 N/mm2,ft=6.68 N/mm2～7.16 N/mm2,Ec=43 000 N/mm2),采用Ⅳ级钢筋(fy=660 N/mm2,Es=201.1 N/mm2),实际尺寸、配筋及试验类型见表1。

1.2 试验内容

1.2.1 静载试验

从低、中配筋率两组梁中各抽出一片做静载试验,确定其极限承载力Nu。做静载试验时,一般5次加载,估计开裂和破坏前适当加密,每一级均量测混凝土应变、钢筋应变、裂缝宽度及荷载数值。

1.2.2 疲劳试验

采用固定最小应力和最大应力水平的等幅正弦波加载。施加疲劳荷载的最大值为0.3Mu～0.4Mu(Mu为梁的极限弯矩),循环特征值ρf=Mmin/Mmax分别为0.3,0.4,0.5三种,配筋率高的梁做疲劳试验的最大值为0.4Mu(Mu为配筋率为1.023%试件的破坏弯矩)。

2 疲劳裂缝计算

大量试验观测表明,在疲劳荷载作用下,钢筋混凝土构件的刚度下降、裂缝开展的一个重要原因是钢筋与混凝土之间粘结力的退化和两者之间相对滑移的增长。

钢筋混凝土梁平均裂缝宽度的计算模式为:

ωm=∫${}_0^{l{}_{cr}}$εsxdx (1)

其中,lcr为平均裂缝间距;εsx为钢筋应变。由前述可知,在疲劳荷载作用下,在一个裂缝区段内仍符合平截面假定,故疲劳荷载作用N次后的钢筋应变为:

ε${}_s^f$=(h0-xf)×ε${}_c^f$/xf (2)

其中,xf为疲劳荷载作用N次后的受压区高度;ε${}_c^f$为疲劳荷载作用N次后,疲劳上限荷载作用下的混凝土应变。在施加疲劳荷载前的静载作用下,钢筋应变为εs=(h0-x)×εc/x,令εfs/εs=ϕNs,由于在疲劳荷载作用下,梁受压区高度变化不大,可认为xf=x,则有:

ϕNs=ε${}_{c{\rm N}}^f$/εc=ϕN (3)

其中,ϕN为疲劳荷载作用下混凝土应变增大系数。如果假定裂缝间各区段钢筋应变分布形式不改变,则由式(1),式(2),式(3)得:

最大裂缝宽度公式也可采用类似的形式,如下式:

ωfmax=ϕN×ωmax (5)

静载作用下的最大裂缝宽度和平均裂缝宽度可采用与规范相衔接的公式,如下式所示:

ωmax=αcrϕσss(2.7c+0.08d/ρte)v/Es,

ωm=αcϕσss(2.7c+0.08d/ρte)v/Es。

3 疲劳刚度计算

试验证明,在疲劳荷载作用下,平截面假定仍然成立,则截面的平均曲率可用下式计算:

φ${}_m^f$=(ε${}_{cm}^f$+ε${}_{sm}^f$)/h0 (6)

其中,ε${}_{cm}^f$为混凝土的平均应变;ε${}_{sm}^f$为钢筋的平均拉应变;φfm为平均曲率,则截面的平均抗弯刚度为:

B${}_m^f$=M/φ${}_m^f$=Mh0/(ε${}_{cm}^f$+ε${}_{sm}^f$) (7)

在加载至疲劳荷载上限的静载作用下,梁内钢筋和混凝土的应力远低于其屈服强度,受压区混凝土采用三角形应力分布,由裂缝截面上的力矩平衡可以得到:

在施加疲劳荷载后,梁内钢筋和混凝土应变随荷载循环次数的增加逐渐变大,但都在弹性范围以内,故受压区混凝土的简化图式也可采用三角形分布,并且忽略截面上拉区混凝土的应力。施加疲劳荷载后,钢筋应变和混凝土应变均随荷载循环次数增大,但在一个裂缝区段内仍符合平截面假定,故疲劳荷载作用N次后的钢筋应变为:

ε${}_s^f$=(h0-xf)×ε${}_c^f$/xf。

令ε${}_s^f$/εs=ϕNs,由于在疲劳荷载作用下,梁受压区高度变化不大,可认为xf=x,则有:

ϕNs=ε${}_{c{\rm N}}^f$/εc=ϕN。

其中,ϕN为疲劳荷载作用下的混凝土压应变增大系数。则可以得到:

ε${}_{sm}^f$=ϕHε${}_s^f$=ϕHϕNεs,ε${}_{cm}^f$=ε${}_c^f$=ϕNεc (9)

把式(4)代入式(2),式(3)得到疲劳刚度的计算式:

B${}_m^f$=EsAsηh02/ϕN(ϕH+2αEβcr) (10)

其中,各系数的意义和计算方法同文献[3]。

万次

4 试验值与计算值的比较

文中进行了9根高强钢筋混凝土梁的疲劳试验来验证以上公式的合理性。如表2所示为部分高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下裂缝宽度的计算值与试验值,如表3所示为本次部分试验梁的疲劳刚度计算值与试验值的比较,从表中可以看出,结果符合良好。

参考文献

[1]中国土木工程学会高强混凝土委员会.高强混凝土结构设计与施工指南[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.6.

[2]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,2001.241-253.

[3]GBJ 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[4]卢建峰,蒋永生,梁书亭.高强钢筋高强混凝土梁刚度的试验研究[J].东南大学学报,1996(11):109-114.