混凝土材料裂缝的成因和控制

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1、论文摘要现在工程中砼裂缝问题是个普遍存在、但是又不够被重视的问题,本论文从设计、材料、施工现场养护及其他方面对混砼常见的一些裂缝的成因进行了分析。从控制的角度来避免混凝土裂缝的产生,如还是产生裂缝则需采用适当方式来修补开裂的混凝土,以下论文为参考相关文献和本人从事工程经验提出相应的裂缝产生的原因、控制及处理方法。关键词:混凝土,裂缝, 成因, 控制, 处理方法。目 录一、概述1(一)混凝土裂缝的定义1二、混凝土裂缝的成因1(一)设计原因1(二)材料原因1(三)配合比原因1(四)施工及现场养护原因1(五)其他原因(温度、湿度、环境等)2三、裂缝的控制措施2(一)减轻温度应力2(二)改善约束条件2

2、(三)拆模时机适当、注意养护2(四)适当加筋3(五)适当外加剂3(六)混凝土的早期养护4(七) 环境影响4四、混凝土裂缝的处理4(一)表面修补法4(二)灌浆、嵌缝封堵法4(三)结构加固法5(四)混凝土置换法5五、案例分析5(一)案例概述5(二)裂缝的表现形式5(三)产生裂缝的原因和危害5(四)处理措施6(五)以后施工过程中裂缝的防治措施6六、结论6(一)混凝土裂缝产生的主要原因6(二)混凝土裂缝主要控制措施7(三)混凝土裂缝主要处理措施7混凝土材料裂缝的成因和控制一、概述(一)混凝土裂缝定义混凝土结构工程的裂缝,是一个技术难点,他的定义就是由于混凝土的收缩或温度变形等原因引起裂缝的或是由荷载引

3、起的受力裂缝。对于裂缝应需从设计、材料、配合比、施工、环境、养护等方面采取措施加以控制。二、混凝土裂缝的成因(一) 设计原因 1、设计中构造钢筋配置过少或过大、过多等引起构件裂缝。2、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、混凝土是一种脆性材料,抗拉强度比抗压强度小的多,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。2、水泥品种对混凝土的收缩影响较大,对纯熟料水泥,水泥净浆收缩主要取决于C3A、SO3、石膏的含量及水泥细度等, C3A 含量大,细度较细的

4、水泥收缩较大;石膏的含水量不足的水泥,具有较大的收缩;水泥中SO3 的含量对混凝土收缩也具有显着的影响。在工程中,要根据混凝土工程特点或所处环境条件,应优先选用哪种水泥,从而尽可能避免裂缝的产生。3、骨料也是影响混凝土干缩的主要因素之一。粗骨料体积含量越大,混凝土收缩越小,就商品混凝土而言,在保证混凝土性能的情况下,增加粗骨料的含量,选用连续级配好,针片状颗粒含量不宜大于10,含泥量少的骨料,可以减小混凝土收缩,预防混凝土裂缝的产生。细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好,并采取脱水、排水、遮盖和加强管理等综合措施,保证含水率稳定,人工砂饱和面干的含水率不已超过6 。(三) 配合比原因在商品混凝土原

5、材料一定的情况下,配合比对混凝土收缩裂缝产生有重要影响,主要是单位水泥用量,水灰比,砂率等。以我们现在使用的最常见商品混凝土为例,水灰比宜为0.40.6,砂率宜为3 8 4 5 ,最小水泥用量宜为300kg/m3。因此,不良原配合比会产生混凝土收缩加大, 引起开裂。(四) 施工及现场养护原因 1、现场浇捣砼时,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,导致裂缝的产生。 2、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,易产生裂缝。3、连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。4、高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝

6、土收缩值大。 5、对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。 6、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。 7、现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。 8、现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。 9、现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。 (五)其他原因(温度、湿度、环境等) 1、温度因素:混凝土硬化期间内部温度会上升,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

7、超出混凝土的抗啦能力时,即会出现裂缝。2、湿度因素:许多混凝土的内部湿度变化很小或较慢,但表面湿度可能变化较大或剧烈。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。3、环境因素:在标准养护条件下,砼硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到,现场砼养护越接近标准条件,砼开裂可能性就越小。三、裂缝的控制措施(一)减轻温度应力为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件方面着手。一是控制温度。措施如下: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;拌合混凝土

8、时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;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;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。(二)改善约束条件合理地分缝、分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,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。(三)拆模时机适当

9、,注意防护在混凝土的施工中,为了增加模板的周转率减少模板使用周期,往往要求尽早拆模。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。(四)适当加筋1、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

10、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715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100200 kg/cm2。因此,在混凝土中要想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,但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。(五)使用外加

11、剂1、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。2、主要作用: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20世纪60年代就已被国际上所确认。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%。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是减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形是提高水泥浆与骨料的粘结力,提

12、高混凝土抗裂性能。是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。减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。是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。是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。是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试验,比单纯地靠改善外部条件,会更加简捷、经济。(六)混凝土的早期养护1、主要目的在于保持适宜的温湿条件

13、,以达到如下效果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;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。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:防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;防止混凝土超冷,应该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;防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。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,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求。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的影响。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该时期的养护。(七)环境影响注意施工的季节,环境的温湿度及气象变化对混凝土变形性能的影响,严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系,应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土,中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。注意暴雨中不能浇灌混凝土。四、混凝土裂缝的处理前面已列举了裂缝的成因、控制,但如果还是出现裂缝,那么必须采取事后的修

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