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1、大体积混凝土裂缝的产生和防护大体积混凝土裂缝的产生和防护 制作者：陈亮制作者：陈亮 裂缝的发生机理裂缝的发生机理 裂缝的原因及分类裂缝的原因及分类 裂缝的检测与修补裂缝的检测与修补 什么是混凝土裂缝什么是混凝土裂缝 施工时的注意事项施工时的注意事项 什么是混凝土裂缝？什么是混凝土裂缝？ 混凝土的微观裂缝为一般混凝土所固有，因混凝土的微观裂缝为一般混凝土所固有，因 为混凝土是由水泥浆体水化硬化后的水泥石为混凝土是由水泥浆体水化硬化后的水泥石 与砂、石骨料组成，它们的物理力学性能并与砂、石骨料组成，它们的物理力学性能并 不一致，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而不一致，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而
2、混凝土中的骨料则限制了水泥浆体的自由收混凝土中的骨料则限制了水泥浆体的自由收 缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开 始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微 裂缝裂缝。 裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺 陷。陷。通常通常所说的裂缝是指肉眼可见的宏观裂所说的裂缝是指肉眼可见的宏观裂 缝，而不是微观裂缝，其宽度应在缝，而不是微观裂缝，其宽度应在0.05mm0.05mm 以上。以上。 n n 混凝土内部不连续，具有诸多微小裂缝、空洞、孔道、混凝土内部不连续，具有诸多微小裂缝、空洞、孔道、 疏松
3、等缺陷。疏松等缺陷。 裂缝发生的机理 混凝土出现宏观裂缝的原因多种多样，通常是因混凝土发混凝土出现宏观裂缝的原因多种多样，通常是因混凝土发 生体积变化时受到约束，或因受到荷载作用时，在混凝土生体积变化时受到约束，或因受到荷载作用时，在混凝土 内引起过大拉应力（或拉应变）而产生裂缝内引起过大拉应力（或拉应变）而产生裂缝。 当拉应力大于当拉应力大于混凝土的混凝土的抗拉强度时，在抗拉强度时，在裂缝裂缝正正交方向交方向产生产生 混凝土裂缝混凝土裂缝 。也就是说，即使没有外部荷载作用，或者即也就是说，即使没有外部荷载作用，或者即 使混凝土发生体积变化时没有受到外部的约束，混凝土内使混凝土发生体积变化时没
4、有受到外部的约束，混凝土内 部已经有了微裂缝，但是这些微裂缝在不大的外力或变形部已经有了微裂缝，但是这些微裂缝在不大的外力或变形 作用下是稳定的，当外力或变形作用较大时，这些粘结面作用下是稳定的，当外力或变形作用较大时，这些粘结面 上微裂缝就会发展，当外力或变形作用更大时，微裂缝就上微裂缝就会发展，当外力或变形作用更大时，微裂缝就 会扩展穿过硬化后的水泥石，逐渐发展成可见的宏观裂缝会扩展穿过硬化后的水泥石，逐渐发展成可见的宏观裂缝 。 受力裂缝的发展受力裂缝的发展 弥散状裂缝弥散状裂缝 裂缝延伸发展裂缝延伸发展 裂缝互相贯通裂缝互相贯通 延伸发展成为表面裂缝延伸发展成为表面裂缝 多数轻微细小的
5、宏观裂缝，对工程结构的多数轻微细小的宏观裂缝，对工程结构的 承载能力、使用功能和耐久性不会有大的承载能力、使用功能和耐久性不会有大的 影响，只是有损结构的外观，引起对工程影响，只是有损结构的外观，引起对工程 质量的疑虑。当可见的宏观裂缝较宽较深质量的疑虑。当可见的宏观裂缝较宽较深 时，会影响结构的抗渗性能，导致水分及时，会影响结构的抗渗性能，导致水分及 有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝 土的自然老化，从而损害工程结构的承载土的自然老化，从而损害工程结构的承载 能力、使用功能和耐久性。能力、使用功能和耐久性。 8 原材料和 配合比 水泥量、水泥强度、水泥活
6、性、水胶比、骨料粒径、骨料含 泥量、掺合料、外加剂等混凝土本身性能起决定性作用。 设计缺陷 结构体型、结构设缝、局部配镜不足、配筋方式不当、保护 层厚度不够、环境条件选择不当等设计合理与否对裂缝状态 具有重要影响。 施工质量 混凝土搅拌、运输、浇注、振捣、养护，模板拆除时间，预 应力施工时机，施工接檫处理，压抹、施工季节。 使用环境 耐久性 严重超载、疲劳荷载等非设计工况、改变结构用途、改造结 构形式、结构超期服役而抗力退化、侵蚀环境下结构长期使 用、没有及时维护需定期更换的构件。 影响因素 B B C C D D 裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的；就其裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的
7、；就其 在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝 、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝 等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的 、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间 可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之 后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因，可分为荷后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因，可分为荷 载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动
8、、静荷载 的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀 沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变 等变形因素引起的裂缝。等变形因素引起的裂缝。 裂缝产生的原因概括分类如下面所示：裂缝产生的原因概括分类如下面所示： 一、与结构设计及受力荷载有关的一、与结构设计及受力荷载有关的 1 1、在设计荷载范围内，超过设计荷载范围或设计未、在设计荷载范围内，超过设计荷载范围或设计未 考虑到的作用考虑到的作用 2 2、地震、台风作用等、地震、台风作用等 3 3、构件断面尺寸不足、钢筋用量不足、配置位置不、构件断面尺寸不足、钢筋
9、用量不足、配置位置不 当当 4 4、结构物的沉降差异、结构物的沉降差异 5 5、次应力作用、次应力作用 6 6、对温度应力和混凝土收缩应力估计不足、对温度应力和混凝土收缩应力估计不足 二、与使用及环境条件有关的二、与使用及环境条件有关的 1 1、环境温度、湿度的变化、环境温度、湿度的变化 2 2、结构构件各区域温度、湿度差异过大、结构构件各区域温度、湿度差异过大 3 3、冻融、冻胀、冻融、冻胀 4 4、内部钢筋锈蚀、内部钢筋锈蚀 5 5、火灾或表面遭受高温、火灾或表面遭受高温 6 6、酸、碱、盐类的化学作用、酸、碱、盐类的化学作用 7 7、冲击、振动影响、冲击、振动影响 三、与材料性质和配合比
10、有关的三、与材料性质和配合比有关的 1 1、水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高）、水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高） 2 2、水泥非正常膨胀（游离、水泥非正常膨胀（游离CaOCaO、游离、游离MgOMgO、含碱量、含碱量 过高）过高） 3 3、水泥的水化热、水泥的水化热 4 4、骨料含泥量过大、骨料含泥量过大 5 5、骨料级配不良、骨料级配不良 6 6、使用了碱活性骨料或风化、使用了碱活性骨料或风化岩石岩石 7 7、混凝土收缩、混凝土收缩 8 8、混凝土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水、混凝土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水 胶比大、砂率大等）胶比大、砂率大等） 9 9、选用
11、的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当、选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当 1010、外加剂、硅灰等掺合料掺量过大、外加剂、硅灰等掺合料掺量过大 四、与施工有关的四、与施工有关的 1 1、拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混凝土），搅拌时间不、拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混凝土），搅拌时间不 足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长 2 2、泵送时增加了用水量、水泥用量、泵送时增加了用水量、水泥用量 3 3、浇筑顺序有误，浇筑不均匀（振动赶浆、钢筋过密）、浇筑顺序有误，浇筑不均匀（振动赶浆、钢筋过密） 4 4、捣实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混凝土表面强、捣
12、实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混凝土表面强 度过低就进行下一道工序度过低就进行下一道工序 5 5、连续浇筑间隔时间过长，接茬处理不当、连续浇筑间隔时间过长，接茬处理不当 6 6、钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动、钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动 7 7、钢筋保护层厚度不、钢筋保护层厚度不够够8 8、滑模工艺不当（拉裂或塌陷）、滑模工艺不当（拉裂或塌陷） 9 9、模板变形、模板漏浆或渗水、模板变形、模板漏浆或渗水 1010、模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当、模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当 1111、硬化前遭受扰动或承受荷载、硬化前遭受扰动或承受荷载 1212、
13、养护措施不当或养护不及时、养护措施不当或养护不及时 1313、养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害、养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害 1414、混凝土表面抹压不及时、混凝土表面抹压不及时 1515、大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温、大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温 度差异过大度差异过大 裂缝裂缝成因多样性成因多样性 裂缝 硬化前 硬化后 初期凍害 塑性 施工时沉降 移動 物理的 化学的 温度 构造 塑性乾燥裂缝 沉降裂缝 模板的移動 地基沉降、变形 收缩性骨料 干燥收缩 龟裂 钢筋的腐食 碱骨料反应 碳化 凍結融解 气温变化 初期温度收缩 突发荷载
14、变形 设计荷载 外部约束 温差 内部约束 施工时的注意事项施工时的注意事项 预防混凝土裂缝的方法 预防混凝土裂缝的方法 1.1.设计方面。在设计上要注意到那些容易开裂的部位设计方面。在设计上要注意到那些容易开裂的部位, , 如深基与浅基、高低跨处等如深基与浅基、高低跨处等, ,应考虑到由于地基的差异沉应考虑到由于地基的差异沉 降或结构原因而引起的薄弱环节降或结构原因而引起的薄弱环节, ,在设计中加以解决。在在设计中加以解决。在 构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下, ,钢钢 筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。筋直径越细、间距越小则对
15、预防开裂越有利。 2.2.施工方案与预防方面。采取良好的施工方案与预防施工方案与预防方面。采取良好的施工方案与预防 措施措施, ,对控制混凝土裂缝着很大的关系。施工方案主要应对控制混凝土裂缝着很大的关系。施工方案主要应 确定一定的浇筑量确定一定的浇筑量, ,施工缝间距、位置及构造、浇筑时间施工缝间距、位置及构造、浇筑时间 、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割, ,最好最好 是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除 控制一次浇筑厚度外控制一次浇筑厚度外, ,分层位置即水平施工缝设留位置
16、也分层位置即水平施工缝设留位置也 应加以注意。一般来说应加以注意。一般来说, ,应尽量留在变截面处应尽量留在变截面处, ,或远离受拉或远离受拉 钢筋部位而设在混凝土的受拉区钢筋部位而设在混凝土的受拉区, ,确定浇筑时间的原则应确定浇筑时间的原则应 尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季 施工施工, ,则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。 3.3.施工质量方面。由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在施工质量方面。由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在 95%95%以上以上, ,如果在施工阶段控制住了裂缝如果在施工阶段控制住了裂缝, ,则在使用阶段开裂的则在使用阶段开裂的 可能性也就小了。因此可能性也就小了。因此, ,施工阶段是裂缝预防的主要阶段施工阶段是裂缝预防的主要阶段, ,在施在施 工阶段要注意以下几个问题工阶段要注意以下几个问题: :混凝土要有合适的配合比混凝土要有合适的配合比, ,选择合选择合 适的配合比适
