专题培训：裂缝

专题培训：混凝土裂缝成因、控制措施及修补方法前言混凝土的裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的，有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致，但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。一、裂缝分类1.混凝土收缩裂缝2.温度裂缝3.碱骨料反应膨胀裂缝4.地基不均匀沉降形成的裂缝5.钢筋锈蚀造成混凝土绽裂6.外部作用力造成的混凝土裂缝7.设计上对房屋的设计和构造处理不当而引起的裂缝二.裂缝成因1.混凝土收缩裂缝a、塑性收缩裂缝混凝土浇筑成型后由于重力的作用，粗骨料及水泥颗粒比重大逐渐沉降；水分相对轻上浮至混凝土上表面而形成泌水。水泥净浆浮至混凝土表面产生外分层即素浆层；水泥浆浮至粗骨料下形成内分层。混凝土的泌水造成塑性收缩是一种无法抑制的变形，由于塑性收缩而产生的外观体积变化达到2.0％，结构的表面外露部分、尤其是混凝土地坪表面、楼板表面很容易出现塑性收缩裂缝。b．干燥收缩裂缝当混凝土所在环境的相对湿度100％时，混凝土表面水分便开始蒸发出来，即产生干燥收缩。混凝土于燥收缩开裂主要是由于毛细管压力造成。混凝土中的毛细管孔隙在混凝土干燥过程中逐渐失水，使毛细管壁产生变形，产生较大的毛细管压力，混凝土即产生体积收缩。如果混凝土中用水量增大、水灰比增大、毛细管孔壁也增多，混凝土收缩也增大。混凝土发生收缩变形时由于周围有较大约束，内部产生拉应力，当拉应力超过混凝土此时的抗拉强度时就出现收缩裂缝。c．自身收缩裂缝混凝土自身收缩属于化学收缩，是由水泥水化物体积小于原来水泥和水的体积。当水灰比0．5时。混凝土自身收缩与干燥相比可忽略不计；但当水灰比0．35时，体内湿度很快降低到80％以下，特别是高强混凝土其自身收缩值更大，成为开裂的主要原因。如果同温度收缩叠合在一起时危害程度将更大。d．碳化收缩裂缝碳化收缩是大气中的CO2在存在水的条件下与水泥水化产物生成CaCOn硅胶、铝胶和游离水而引起的收缩。产生收缩的原因是这些游离水的蒸发。碳化作用产生游离水，这些游离水蒸发使毛细管张力引起浆体收缩。碳化作用的实质是碳酸对水泥石的腐蚀作用，碳化收缩是由于碳化作用产生游离水引起的，浆体在充分于燥和饱和水的场合都不易产生碳化作用。碳化收缩均发生在混凝土表面，影响最大的是相对湿度。2．温度应力裂缝a.混凝土内部温度应力主要出现在大体积混凝土中。水泥水化放热使结构体中心很快升温。在短期内出现温峰，随后逐渐下降；在升温、降温过程中，混凝土构件内外部产生温度梯度形成温度应力。当升、降温速度过快时，产生的温度梯度就越大，由此形成的应力就越大，当应力超过混凝土的极限拉应力时，混凝土开裂，且很容易形成贯穿性的裂缝。b.外部环境温度变化造成的应力一般出现在后期，混凝土所处的环境温度变化太大，尤其是昼夜温差大或者冷热冲击频繁的环境，混凝土构件长时间处于冷热交替的环境中（热胀冷缩），造成疲劳损伤（及产生裂缝）。3.碱骨料反应膨胀裂缝碱骨料反应主要有两种：碱-碳酸盐反应，碱-硅酸盐反应。目前世界上发现的均为碱-硅酸盐反应。主要是由于水泥水化时产生碱（CaO、Na2O）与集料中的活性二氧化硅发生的反应，生成产物体积膨胀，当产物吸水后膨胀加剧，同时加快碱骨料反应速度。造成混凝土表面绽裂，致使混凝土剥落。4.不均匀沉降形成的裂缝（不作重点，了解）当地基发生不均匀沉降后，沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移，从而使砌体中产生附加的拉力或剪力，当这种附加内力超过砌体的强度时，砌体中便产生相对裂缝。这中裂缝一般都是斜向的，且多发生在门窗洞口上下。这种裂缝的特点是：（1）裂缝一般呈倾斜状，说明系因砌体内拉应力过大而使墙体开裂；（2）裂缝较多出现在纵墙上，较少出现在横墙上，说明纵墙的抗弯刚度相对较小；（3）在房屋空间刚度被削弱的部位，裂缝比较集中。5.钢筋锈蚀造成混凝土绽裂（不作重点，了解）混凝土中钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。二氧化碳和氯离子是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要和最常遇见的环境介质，因此混凝土中钢筋锈蚀机理主要有两种：即混凝土碳化和氯离子的侵入。在适宜的条件下（充足氧的供应、适宜的湿度（RH＝60～80％），产生锈蚀，体积膨胀，导致混凝土绽裂6.外部作用力造成的混凝土裂缝（不作重点，了解）a.用来支撑底模的钢管，刚度不够，或者未按要求设置足够数量的钢管，导致混凝土由于自重作用，局部下沉，底部形成拉应力，当拉应力大于混凝土自身极限抗拉应力时，底部表面开裂，这种裂缝多出现在梁上，左右对称斜向裂缝。b.混凝土成型后，过早上荷载，早期混凝土强度较低，承载力不足，产生裂缝，此类裂缝多出现在板上7.设计上对房屋的设计和构造处理不当而引起的裂缝（不作重点，了解）有一些砌体结构的房屋的设计是套用图纸，应用时未经校核；有时参考了别的图纸，但荷载增加了或截面减少了而未作计算；有的虽然作了计算，但因少算或漏算荷载，使实际设计的砌体承载力不足；有的虽然进行了墙体总的承载力计算，但忽视了墙体高厚比和局部承压的计算。如果砌体的承载力不足，则在荷载作用下将出现各种裂缝，以致出现压碎、断裂、倒塌等现象，这类裂缝的出现，很可能导致结构的失效。三、控制措施对于收缩裂缝应采取措施：1.混凝土材质控制a.由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，故应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水胶比。b.严格控制砂石含泥量。砂石的含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。同时在满足泵送、施工的条件下，砂石骨料的粒径应当尽可能大一些,以达到减少收缩的目的。c.控制砂率。砂率过高意味着细骨料多,粗骨料少,仍然起到增加收缩的作用,对抗裂不利。同时砂石的吸水率应尽可能小一些,以利于降低收缩。d.当水灰比不变时,水和水泥的用量,即水泥浆量对于泵送状态及收缩都有显著影响。在满足强度的情况下，水胶比不变时，尽量减小胶凝材料用量，减少混凝土收缩。e.水泥宜选用低水化热（用粉煤灰水泥、矿渣水泥或低收缩水泥（普通硅酸盐水泥及粉煤灰水泥）。f.掺合料的选择，宜采用“双掺技术”。采用此技术，可以提高混凝土的可泵性，降低用水量，使混凝土密实度增加,收缩变形有所减少,泌水量下降,坍落度损失减少，同时还可以明显的延缓水化热峰值的出现,降低温度峰值。2.施工工艺a.振捣：依据布料顺序，分区、分层振捣。按规范快插慢拔，至混凝土表面泛灰浆，不冒泡。b.混凝土振捣密实外，中心工作是新浇筑混凝土的养护。混凝土浇筑结束后，立即进行保温、保湿养护，同时还要注意防风。温度裂缝采取措施：（a）.对于大体积混凝土除了要采取以上几点外，还应考虑混凝土混凝土入模温度，混凝土绝热温升。同时还要进行测温工作，密切关注混凝土内部温度的变化，以便调整养护方式、方法。除了注意温升、温差外,更应注意降温速度,只要降温速度缓慢(1～3℃),里表温差在缓慢降温条件下,超过允许值一些也是可以的。还要做到尽快回填，土是最佳的养护介质,地下工程混凝土施工完毕应尽快回填。（b）.对于冷热交替频繁的环境，应采用耐高温混凝土，宜采用石英砂、碎石宜采用火成岩，水泥宜采用铝酸盐水泥。四、修补措施1.表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏2.填充法用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（＞0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。3.灌浆法此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。主要材料：环氧树脂4.结构补强法因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。谢谢！！