质量通病-混凝土裂缝产生的原因分析

质量通病—混凝土裂缝产生的原因分析及

预防措施

摘要:建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝由表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部散热条件不同,温度外底内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉引力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属于有害裂缝

关键词: 混凝土、裂缝、产生、现象、原因、措施

正 文

建筑工程质量通病是指建筑工程中经常发生的、普遍存在的一些工程质量问题。由于其量大面广,因此对建筑工程质量危害大。混凝

土是一种非均质脆性材料,由骨料、水泥石以及存留其中的气体和水组成。在高温和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不到见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;而是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。反之,肉眼看的见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的,只是应将其控制在符合规范要求范围内,以不致于发展到有害裂缝。混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是有外荷载引起的,只是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;而是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,只是有温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部、结构与结构之间,都会受到相互影响、相互制约,这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为内约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称之为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形,主

要是因温差和收缩而产生的。

建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝由表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部散热条件不同,温度外底内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉引力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属于有害裂缝。

高强度的混凝土早期收缩较大,这是由于高强度混凝土中以30%~60%矿物细掺和料代替水泥,高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%,水胶比为0.25~0.40,改善了混凝土的微观结构,给高强混凝土带来许多优良特性,但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩,主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂缝的时间可以作为判断裂纹原因的参考;塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现;温度收缩裂纹大约在浇筑后2h到10h出现;自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天;干燥收缩裂缝出现在接近一年龄期内。

裂缝按产生的原因有:外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、

动荷载)引起的裂缝;物理因素(包括温度、湿度变化、不均沉降冻胀等)引起的裂缝;化学因素(包括钢筋锈蚀、化学反应膨胀等)引起的裂缝;施工操作(如制作、脱模、养护、预应力张拉、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。

按裂缝的方向、形状有:水平裂缝、垂直裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝、龟裂以及放射状裂缝等。按裂缝深浅有:表面裂缝、深进裂缝和贯穿裂缝等。

1.1.1塑性收缩裂缝

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。

2、原因分析

(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

(2) 使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的粉砂,或混凝土水灰比过大。

(3) 混凝土水灰比过大,模板、垫层过于干燥,吸水大。

(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。

3、预防措施

(1)配置混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小孔隙率和砂率;同时要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。

(2)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分。

(3)混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日暴晒。

(4)在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

(5)在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使水分不易蒸发。

(6)加挡风设施,先浇筑墙体后做地面,以降低混凝土表面的风速。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.2 沉降收缩裂缝

3、预防措施

(1)配置混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小孔隙率和砂率;同时要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。

(2)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分。

(3)混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日暴晒。

(4)在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

(5)在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使水分不易蒸发。

(6)加挡风设施,先浇筑墙体后做地面,以降低混凝土表面的风速。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.2 沉降收缩裂缝

1、现象

裂缝多沿结构上表面钢筋通厂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、原因分析、

混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落,挤出水分、空气,表面呈现沁水,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,或混凝土本身各部位相互沉降量相差过大而造成的裂缝。

3、预防措施

(1)加强混凝土配置和施工操作控制,不使水灰比、砂率、坍落度过大;振捣要充分,但避免过度。

(2)对于截面相差较大的混凝土构筑物,可先浇筑较深部位,静停2~3h,待沉降稳定后,在与上部薄截面混凝土同时浇筑,以避免沉降过大导致裂缝。

(3)适当增加混凝土保护层的厚度。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃

布进行封闭处理。

1.1.3 凝缩裂缝

1、现象

混凝土表面呈现碎小的六角形花纹装裂缝,裂缝很浅,常在初凝期间出现。

2、原因分析

混凝土过度的抹平压光,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、预防措施

(1)混凝土表面刮抹应限制到最少程度。

(2)防止混凝土表面撒干水泥刮抹,如表面粗糙,可撒较稠水泥砂浆在压光。

4、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。

1.1.4 碳化收缩裂缝

1、 现象

在结构的表面,呈现花纹装,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完后数月或更长时间.

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的龟裂,在空气相对湿度较小(30%~50%)的干燥环境中最为显著。有时在密不透风的地方,使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。

3、 预防措施

(1) 避免过度振捣混凝土,不使表面形成砂浆层,同时加强养护,提高表面温度。

(2) 避免在不通风的地方采用火炉加热保温。

4、 治理方法

(1)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砂浆进行处理。

(2)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.5 干燥收缩裂缝

1、现象

裂缝为表面性的,宽度较细,多在0.05~0.2mm之间。走向纵横交错,没有规律性,裂缝分布不均。相对较薄的梁、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位或块体边缘,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。

2、原因分析

(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;或者平卧薄型构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。

(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。

(3)采用含泥量大的粉砂配置混凝土,收缩大,抗拉强度低。

(4)混凝土经过度振捣,表面形成水泥含沙量较多的砂浆层,收缩量增大。

(5)后张法预应力构件露天生产后长久不张拉等。

3、预防措施

(1)混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大;提高粗骨料含量,以降低干缩量;严格控制沙石含泥量,避免使用过量粉砂;混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后,终凝前,进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量。

(2)加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件,可覆盖草垫,草袋,避免暴晒,并定期适当喷水,保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖,避免发生过大湿度变化。

(3)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的

水分。混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,

防止强风吹袭和烈日暴晒。在气温高、湿度低或风速大的天气施工,

混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土

宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使

水分不易蒸发。

4、治理方法

(1)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砂浆进行处理。

(2)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃

布进行封闭处理。

1.1.6 温度裂缝

1、现象

表面温度裂缝走向无一定规律;梁板类或长度尺寸较大的结构构件,

裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝纵横交错。深进的或贯穿的温度

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 0.05mm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

上宽下窄状,但个别也有上窄下宽情况,遇顶部或底板配筋较多的结

构,有时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。

2、原因分析

(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度差较大。当温度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很低,因而出现裂缝。但这种温度差极在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此,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。

(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起的。当大体积混凝土基础,墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇筑时温度很高,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,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与刚度较大的柱、基础约束,或预制构件浇筑在台座或台座伸缩缝处,因温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。

(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,使混凝土表面急速降温,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。

3.预防措施

一般结构、构件预防措施:

(1) 合理选择原材料和配合比,采用级配良好的石子;砂、石含泥量控制在规定范围内;在混凝土中掺加减水剂,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。

(2) 细长结构、构件,采取分段间隔浇筑,或适当设置施工缝或间断缝,以减少约束应力。

(3) 预制构件与台座或胎膜间以及重叠生产构件之间应涂刷隔离效果较好的隔离剂,以防止粘接;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。

(4) 在结构薄弱部位及孔洞四角、多孔板板面,适当配置必要的细直径温度筋,使对称均匀分布,以提高极限拉伸值。

(5) 蒸汽养护结构、构件时,控制升温速度不大于15℃/h;降温速度不大于10℃/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) 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范围以内。混凝土浇筑后裸露表面及及时喷水养护,夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂能力。冬季应适当延长保温和脱模时间,使缓慢降温,以防温度骤变,温差过大引起裂缝。基础部分及早回填保温保湿,减少温度收缩裂缝。

1.1.7沉陷裂缝

1.现象

沉陷裂缝多属进深或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°~45°角方向发展。较大的贯穿性沉陷裂缝,往往上下或左右有一段的错距,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成正比。

2、原因分析

(1)结构、构件下面的地基软硬不均,或局部存在松软土,未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基局部产生不均匀沉降而引起的裂缝。

(2)现场平卧生产的预制构件,底模部分在回填土上,养护时浸水局部下沉,由于侧向刚度很差,在弦、腹杆或梁的上侧面常出现裂缝。

(3)结构各部荷载悬殊,未做必要的加强处理,混凝土浇筑后因地基受力不均,产生不均匀生产,造成结构应力集中,而导致出现裂缝。

(4)模板刚度不够,模板支撑不牢,支撑间距过大或支撑在松软土上;以及过早拆模,也导致不均匀沉陷裂缝出现。

(5)冬季施工,模板支架支承载冻土层上,上部结构未达到规定强度时地层化冻下沉,使结构下垂或产生裂缝。

3.预防措施

(1)对软硬地基、软松土、填土地基应进行必要的夯实加固。

(2)避免直接在较深的松软土或填土上平卧生产较薄的预制构件;或经压夯实加固处理后作预制场地。

(3)模板应支撑牢固,保证整个支撑系统有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能过早,应规定执行。

(4)结构各部荷载悬殊的结构,适当增设构造钢筋,以避免不均匀下沉,造成应力集中而出现裂缝。

(5)构件制作场周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护浸泡地基。

(6)模板支架一般不应支承载冻胀性土层上,如确实不可避免,则应加垫板,作好排水,覆盖好保温材料。

4.治理方法

不均匀沉陷裂缝对结构的承载能力、整体性、耐久性有较大的影响,因此,应根据裂缝的部位和严重程度,会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理。

1.1.8 张拉裂缝

1、 现象

预应力大型屋面板、墙板、槽型板常在上表面或端头出现裂缝,预应力吊车梁、桁架等则在端头出现裂缝。板面裂缝多为横向,在板角部位呈45°角度;端横肋靠近纵肋部位的裂缝,基本平行于肋高;纵肋端头裂缝呈斜向。此外,预应力吊车梁、桁架等构件的端头锚固区,常出现沿预应力筋方向的纵向裂缝,并断断续续延伸一定长度范围,矩形梁有时贯通全梁。桁架端头有时还出现垂直裂缝,其中拱形桁架上弦往往产生横向裂缝。

2、 原因分析

(1) 预应力板类构件表面裂缝,主要是预应力筋放张后,由于肋的刚度差,当控制力偏高时,受压后产生反拱,使板面受拉,加上板面与纵肋收缩不一致,也使板面受拉,两种应力值叠加,当超过混凝土抗拉强度,便会出现横向裂。

(2) 板面四角斜裂缝是由于端横肋对纵肋压缩变形的牵制作用,使板面产生空间挠曲,因而在四角区出现对角线方向拉应力,加上收缩作用而引起裂缝。

(3) 预应力大型屋面板端头裂缝是由于放张后,肋端头受到压缩变形,而胎膜阻止其变形,造成板角受拉,横肋端部受剪,因而将横肋与纵肋交接处拉裂。;另外,在纵肋端头部位,预应力钢筋产生的剪应力和放松引起的拉应力均为最大,从而因主拉应力较大引起斜向裂缝。

(4) 预应力吊车梁、桁架、托架等端头沿预应力方向的纵向水平裂缝,主要是构件端部节点尺寸不够喝为配置足够的横向钢筋网片或钢箍,当张拉时,由于垂直预应力钢筋方向的“劈裂拉应力”而引起裂缝出现。此外,混凝土振捣不密实,张拉时混凝土强度偏低,以及张拉力超过规定等,都会引起这类裂缝出现。

(5) 拱形屋架上弦裂缝主要是因下弦预应力筋张拉应力过大,屋架向上拱起较多,使上弦受拉而在顶部产生裂缝。

3、 预防措施

(1) 严格控制混凝土配合比,加强混凝土振捣,保证混凝土的密实性和强度。

(2) 预应力张拉或放松时,混凝土必须达到规定的强度。操作时,控制应力应准确,并应缓慢放松预应力钢筋。

(3) 模胎端部加弹性垫层,或减缓模胎端头角度,并选用有效隔离剂,以防止或减少卡模现象。

(4) 板面适当施加预应力,使纵肋预应力钢筋引起的反拱减小,提高板面抗裂度。

(5) 在吊车梁、桁架、托架等构件的端部节点处,增配箍筋或钢筋网片,并保证预应力钢筋外围混凝土有一定的厚度。

4、 治理方法

轻微的张拉裂缝在结构受荷载后会逐渐闭合,基本上部影响承载力,可以不处理或采取涂刷环氧胶泥、粘贴环氧玻璃布等方法进行封闭处理。严重的裂缝,将明显降低结构刚度,应根据具体情况,采取预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍加固等方法处理。

1.1.9 化学反应裂缝

1、 现象

(1) 在梁、柱结构或构件表面出现与钢筋平行的纵向裂缝;板式构件在板底面沿钢筋位置出现裂缝,缝隙中并夹有斑黄色锈迹。

(2) 混凝土表面呈现块状崩裂,裂缝无规律性。

(3) 混凝土出现不规则的崩裂,裂缝呈大网格状,中心突出,向四周扩散,在浇筑完半年或更长时间发生。

(4) 混凝土表面出现大小不等的圆形或类圆形崩裂、剥落,类似“出豆子”,内有白黄色颗粒,多在浇筑后两个月左右出现。

2、 原因分析

(1) 混凝土内掺有氯化物外加剂,或以海沙做集料,或用海水拌制混凝土,使钢筋产生电化学腐蚀,铁锈膨胀而把混凝土账裂。有的保护层过薄,碳化深度超过保护层,在水的作用下,亦使钢筋锈蚀膨胀造成这类裂缝。

(2) 混凝土中氯酸三钙受硫酸盐或镁盐的侵蚀,产生难溶而有体积增大的反应物,使混凝土体积膨胀而出现裂缝。

(3) 混凝土骨料中含有蛋白石、硅质或镁质岩等活性氧化硅与高碱水泥中的碱反应成碱硅酸凝胶,吸水后体积膨胀而使混凝土崩裂。

(4) 水泥中含游离氧化钙过多,在混凝土硬化后,继续水华,发生发生固相体积增大,体积膨胀,使混凝土出现豆子似的崩裂,多发生自土法生产的水泥中。

3、 预防措施

(1) 冬期施工混凝土中掺加氯化物量严格控制在允许范围内,并参加适量阻锈迹;采用海沙做细集料时,氯化物含量应控制在砂重的0.01%以内;在钢筋混凝土结构中避免用海水拌制混凝土;适当增厚保护层或对钢筋涂防腐蚀涂料,对混凝土加密封外罩;混凝土采用级配良好的石子,使用低水灰比,加强振捣,以降低渗透率,阻止电腐蚀作用。

(2) 采用含氯酸三钙少的水泥,或掺加火山灰掺料,以减轻硫酸盐或镁盐对水泥的作用;或对混凝土表面进行防腐,以阻止对混凝土的侵蚀;避免采用含硫酸盐或镁盐的水拌制混凝土。

(3) 防止采用含活性氧化硅的骨料配置混凝土,或采用低碱性水泥或掺火山灰的水泥配置混凝土,降低碱化物质和活性硅的比例,以控制化学反应的产生。

(4) 加强水泥的检验,防止使用含游离氧化钙多的水泥配制混凝土,或经处理后使用。

4、 治理方法

钢筋锈蚀膨胀裂缝,应把主筋周围含盐混凝土凿除,铁锈以喷砂法清除,然后用喷浆或加围套方法修。

1.1.10

1、 冻胀裂缝 现象

结构、构件表面沿主筋、箍筋方向出现宽窄不一的裂缝,深度一般到主筋。后张法预应力构件,沿预应力筋孔道方向出现纵向裂缝。

2、 原因分析

(1) 冬期施工结构混凝土结构、构件未保温,混凝土早期遭受冻结,将表层混凝土冻胀,解冻后,钢筋部位变形仍不能恢复,而出现裂缝、剥落。

(2) 冬期进行预应力孔道灌浆,未采取保温措施,或保温不善,孔道内灰浆含游离水分较多,受冻胀后体积膨胀,沿预应力筋方向孔道薄弱部位账裂。

3、

(1) 预防措施 结构、构件在冬期施工,配置混凝土应采用普通水泥,降低水灰比,并掺加适量早期抗冻剂,以提高早期强度。对混凝土进行蓄热

保温或加热养护,直至达到40%设计强度。

(2) 避免在冬期进行预应力构件孔道灌浆,必须灌浆时,应在灰浆中掺加早强型防冻减水剂,或掺加气剂,防止水泥沉淀产生游离水,灌浆后进行加热养护,直至达到规定强度

4、 治理方法

对一般裂缝可用环氧胶泥封闭;对较深较宽裂缝,用环氧砂浆补或在加贴环氧玻璃布处理;对较严重的裂缝,应将剥落疏松部分凿去,加焊钢丝网后,重新浇筑一层细石混凝土,并加强养护。

1.1.11

1、现象

结构、构件制作、起模、运输、拼装、堆放、吊装过程中,由于各种原因而产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的深进的或贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构构件更容易出现。裂缝的深度、部位和走向都随产生的原因而异、裂缝宽度、深度和长度不一,无一定规律性。

2、原因分析

(1)用木模浇筑的结构或构建,浇筑混凝土前模板未浇水湿透,或隔离剂失效,模板与混凝土粘接,模板大量吸水膨胀,常沿通长将柱,梁角拉裂。

(2)结构或构件成型或拆模时,受到剧烈振动,或大量施工荷载作用;起模只撬一角,或用猛烈震动的办法脱模;胎膜刚度不够,起吊脱模时受扭;构件过早拆模,混凝土强度不够,常导致出现沿钢筋的纵向

或横向裂缝。构件翻转脱模时,因受振动过大,或地面沙子摊铺不平,也常使混凝土开裂。

(3)后张预应力构件或多孔板成孔时,如抽芯过早,芯管弯曲,托管支架不平稳,抽管速度过快,转动方向不一致,不均匀,常使混凝土塌陷或出现裂缝。抽芯过晚,芯管与混凝土粘接,混凝土容易被拉裂。

(4)构件运输、堆放时,支撑垫木位置不当,上下垫木不在一条直线上或悬挑过长;运输时构件受到剧烈的颠簸、冲击或急转弯产生扭转;拼装时,屋架倾斜,支撑不牢下沉或倾倒,都可能使构件发生裂缝。

(5)构件起吊时,由于混凝土与底模粘连;吊点位置不当,起模时构件受力不均或受扭;吊装时,桁架等侧向刚度差的构件,侧向未采取临时加固措施;安装时下放速度太快或突然刹住,使动量转变成冲击荷载,构件相反,也常使构件出现纵向、横向或斜向裂缝。

3、预防措施

(1)浇筑混凝土前应对模板浇水湿透,或用蒸汽蒸1~2h。

(2)结构构件成型或拆模防止受到剧烈冲击、振动,脱模应使构件受力均匀。翻转模板生产构件时,应在平整、坚实的铺砂的地面上进行翻转,脱模应平稳,避免振动。

(3)预留构件孔洞的芯管应平直,预埋前应除锈刷油;混凝土浇筑后,要定时转动钢管,抽芯管时间以手指按压混凝土表面不显印痕为宜,抽管时应平稳缓慢均匀,转动方向一致。

(4)预制构件胎膜应选用有效的隔离剂,起模前先用千斤顶均匀松

动,在平缓起吊,防止构件受力不均或受扭。

(5)混凝土构件堆放场地应平整,并按其受力特点设置垫块;重叠堆放时,垫块应在一条竖线上。同时,板、柱构件应作好标志,避免倒放、反方;运输时,构件之间应设垫木并互相绑牢,防止晃动、碰撞、急转弯和急刹车。拼装时要用支架撑牢,防止斜放或支撑失稳倾倒。

(6)屋架、柱、薄腹梁、支架等大型构件吊装,应按规定设置吊点;对于屋架等侧向刚度差的构件,要用脚手杆横向加固,并设牵引绳,防止吊装过程中晃动、颠簸、碰撞。同时,下放要平稳,防止下放速度太快和急刹车。

4、治理方法

纵向裂缝对结构承载力的影响远比横向裂缝为小,一般可采取水泥浆或环氧胶泥进行修补;当缝较宽时,应先沿缝凿成八字形凹槽,在用水泥砂浆或环氧胶泥嵌补。构件边角纵向裂缝处的松散混凝土应剔除,然后用水泥砂浆或细石混凝土修补。

由于运输、堆放、吊装等原因引起的表面较细的横向裂缝,可先将裂缝处清洗干净,待干燥后用环氧胶泥进行表面涂刷或粘贴环氧玻璃布封闭。当裂缝较深时,可根据受力情况,采用灌注环氧或甲凝浆液、包钢丝网水泥或钢板套箍等方法处理。裂缝贯穿整个断面的构件,不得使用。

1.2.1 大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速度、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸

强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。 1.2.1.1降低水泥水化热。包括: 混凝土的热量主要来自水泥水化热, 因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;精心设计混凝土配合比, 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术, 减少每立方米混凝土中的水泥用量, 以达到降低水化热的目的; 选用适宜的骨料, 施工中根据现场条件尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料;选用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期强度, 减少用水量; 严格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量, 将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内, 一般以7~9cm 为最佳;夏季施工时, 在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水, 强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时, 采用保温措施进行养护;如技术条件允许, 可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块, 减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。

1.2.1.2 降低混凝土入模温度。包括: 浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温, 尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土, 或在混凝土拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温, 在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施, 以降低混凝土拌和物的入模温度; 掺加相应的缓凝型减水剂; 在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。

1.2.1.3 加强施工中的温度控制。包括: 在混凝土浇筑之后, 做好混凝土的保温保湿养护, 以使混凝土缓缓降温, 充分发挥其徐变特性, 减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒, 注意保湿; 冬季应采取措

施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度变化; 采取长时间的养护, 确定合理的拆模时间, 以延缓降温速度, 延长降温时间, 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测, 以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内, 基面温差和基底面温差均控制在20℃以内, 并及时调整保温及养护措施, 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大, 以有效控制有害裂缝的出现; 合理安排施工程序, 混凝土在浇筑过程中应均匀上升, 避免混凝土堆积高差过大。在结构完成后及时回填土, 避免其侧面长期暴露。

1.2.1.4改善约束条件, 削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层, 如技术条件许可, 施工时宜采用刷热沥青作为滑动层, 以消除嵌固作用, 释放约束应力。

1.2.1.5提高混凝土的抗拉强度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量过大, 不仅增加混凝土的收缩, 而且降低混凝土的抗拉强度, 对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下, 中砂含泥量控制在2%以下, 减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响; 改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法; 加强早期养护, 提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量; 在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋, 以改善应力分布, 防止裂缝的出现。

1.3.1 大体积混凝土裂缝控制的理论计算

工程实例:××标段××号桥墩直径为1.2m, 混凝土及其原材料各种原始数据及参数为:

一是C30 混凝土采用P.S32.5 矿渣硅酸盐水泥, 其配合比为: 水: 水泥: 砂: 石子:粉煤灰( 单位kg) =158: 298: 707: 1204: 68( 每立方米混凝土质量比) , 砂、石含水率分别为3%、0%, 混凝土容重为2 440kg/m3。

二是各种材料的温度及环境气温: 水18℃, 砂、石子23℃, 水泥25℃, 粉煤灰25℃, 环境气温20℃。

1.3.2 混凝土温度计算

( 1) 混凝土拌和温度计算: 公式T0=∑TimiCi/∑miCi 可转换为:T0=[0.9 (mcTc+msTs+mgTg+mfTf) +4.2Tw(mw - Psms - Pgmg) +C1 ( PsmsTs +PgmgTg) -

C2( Psms+Pgmg) ]÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) ]

式中: T0 为混凝土拌和温度; mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、粉煤灰单位用量( kg) ; Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的温度( ℃) ; Ps、Pg—砂、石含水率(%) ; C1、C2—水的比热容(KJ/Kg•K) 及溶解热(KJ/Kg) 。

当骨料温度>0℃时, C1=4.2, C2=0; 反之C1=2.1, C2=335。

本实例中的混凝土拌和温度为:T0=[0.9 ( 298×25+707 ×23+1204 ×23+68×25) +4.2×18 ( 158- 707×3%)

+4.2×3%×707×23]÷[4.2×158+0.9( 298+707+1204+68) ]=21.02℃。

( 2) 混凝土出机温度计算: 按公式T1=T0- 0.16( T0- Ti)式中: T1—混凝土出机温度( ℃) ; T0—混凝土拌和温度( ℃) ; Ti—混凝土搅拌棚内温度( ℃) 。

本例中, T1=21.02- 0.16×( 21.02- 25) =21.7℃。

( 3) 混凝土浇筑温度计算: 按公式TJ=T1-

( α•τn+0.032n)•( T1- TQ)

式中: TJ—混凝土浇筑温度( ℃) ; T1—混凝土出机温度( ℃) ; TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温( ℃) ;τn—混凝土自开始运输至浇筑完成时间( h) ; n—混凝土运转次数。

α—温度损失系数( /h)本例中, 若τn取1/3, n 取1, α取0.25,则:

TJ=21.7- ( 0.25×1/3+0.032×1) ×( 21.7-25) =22.1℃( 低于30℃)

1.3.2 混凝土的绝热温升计算

Th=W0•Q0/(C•ρ)

式中:W0—每立方米混凝土中的水泥用量( kg/m3) ; Q0—每公斤水泥的累积最终热量(KJ/kg) ; C—混凝土的比热容取0.97(KJ/kg•k) ; ρ—混凝土的质量密度( kg/m3)

Th=( 298×334) /( 0.97×2440) =42.1℃3.3 混凝土内部实际温度计算

Tm=TJ+ξ•Th

式中: Tj—混凝土浇筑温度; Th—混凝土最终绝热温升; ξ—温降系数查建筑施工手册, 若混凝土浇筑厚度3.4m。则:ξ3取0.704,ξ7取0.685,ξ14 取0.527,ξ21 取0.328。

本例中: Tm(3)=22.1+0.704×42.1=51.7℃;Tm

(7)=22.1+0.685×42.1=50.9℃; Tm (14)=22.1+0.527×42.1=44.3℃; Tm(21)=22.1+0.328×42.1=35.9℃。

1.3.4 混凝土表面温度计算

Tb(τ)=Tq+4h’(H- h’) ΔT(τ)/H2式中: Tb(τ)—龄期τ时混凝土表面温度( ℃) ; Tq—龄期τ时的大气温度( ℃) ; H—混凝土结构的计算厚度(m) 。

按公式H=h+2h’计算, h—混凝土结构的实际厚度(m); h’—混凝土结构的虚厚度(m): h’=K•λ/βK—计算折减系统取0.666,λ—混凝土导热系数取2.33W/m•K。

β—模板及保温层传热系数(W/m2•K):

β值按公式β=1/( ∑δi/λi+1/βg) 计算,δi—模板及各种保温材料厚度(m) ;λi—模板及各种保温材料的导热系数

(W/m•K) ;βg—空气层传热系数可取23W/m2•K。

ΔT(τ)—龄期τ时,混凝土中心温度与外界气温之差(℃): ΔT(τ)=Tm(τ)- Tq,

若保护层厚度取0.04m, 混凝土灌注高度为7m, 则:

β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h’=K•λ/β=0.666×2.33/

1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×1.1=9.2(m)若Tq 取20℃, 则: ΔT(3)=51.7- 20=31.7℃

ΔT(7)=50.9- 20=30.9℃

ΔT(14)=44.3- 20=24.3℃

ΔT(21)=35.9- 20=15.9℃

则: Tb(3)=20+4×1.1(9.2- 1.1)×31.7/9.22=33.3℃

Tb (7)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×30.9/9.22=33.0℃

Tb (14)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×24.3/9.22=30.2℃

Tb (21)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×15.9/9.22=26.7℃

1.3.5 混凝土内部与混凝土表面温差计算

ΔT(τ)s=Tm(τ)- Tb(τ)

本工程实例中:

ΔT(3)s=51.7- 33.3=18.4( ℃)

ΔT(7)s=50.9- 33.0=17.9( ℃)

ΔT(14)s=44.3- 30.2=14.1( ℃)

ΔT(21)s=35.9- 26.7=9.3( ℃)

若不掺加粉煤灰, 其它条件不变, 为保证混凝土强度相同, 则该配合比设计为:水: 水泥: 砂: 石子( 单位kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步骤计算, 各龄期混凝土内表温差为: ΔT(3), s=22.1℃,

ΔT(7), s=21.5℃,ΔT(14), s=16.0℃, ΔT(21), s=11.2℃

注释:

文章中所列数据和符号均按《建筑安装工程质量检验评定标准》和其他新规范,标准进行。文章内容紧密结合相应规范,符合新规范要求。

参考文献:

1、建筑安装工程质量检验评定标准。

2、中华人民共和国国家标准、建筑工程施工质量验收统一标准(GB 50300—2001),中国建筑工业出版社,1999

3、毛鹤琴等编、工程建设质量控制 中国建筑工业出版社

4、简明施工手册1986版 (第二版)中国建筑工业出版社

5、建筑工程质量通病防治手册 (第二版)中国建筑工业出版社

6、建筑施工手册 (第四版)中国建筑工业出版社

质量通病—混凝土裂缝产生的原因分析及

预防措施

摘要:建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝由表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部散热条件不同,温度外底内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉引力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属于有害裂缝

关键词: 混凝土、裂缝、产生、现象、原因、措施

正 文

建筑工程质量通病是指建筑工程中经常发生的、普遍存在的一些工程质量问题。由于其量大面广,因此对建筑工程质量危害大。混凝

土是一种非均质脆性材料,由骨料、水泥石以及存留其中的气体和水组成。在高温和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不到见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;而是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的、不贯通的。反之,肉眼看的见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的,只是应将其控制在符合规范要求范围内,以不致于发展到有害裂缝。混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是有外荷载引起的,只是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;而是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,只是有温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部、结构与结构之间,都会受到相互影响、相互制约,这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为内约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称之为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形,主

要是因温差和收缩而产生的。

建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝由表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部散热条件不同,温度外底内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉引力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属于有害裂缝。

高强度的混凝土早期收缩较大,这是由于高强度混凝土中以30%~60%矿物细掺和料代替水泥,高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%,水胶比为0.25~0.40,改善了混凝土的微观结构,给高强混凝土带来许多优良特性,但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩,主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂缝的时间可以作为判断裂纹原因的参考;塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现;温度收缩裂纹大约在浇筑后2h到10h出现;自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天;干燥收缩裂缝出现在接近一年龄期内。

裂缝按产生的原因有:外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、

动荷载)引起的裂缝;物理因素(包括温度、湿度变化、不均沉降冻胀等)引起的裂缝;化学因素(包括钢筋锈蚀、化学反应膨胀等)引起的裂缝;施工操作(如制作、脱模、养护、预应力张拉、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。

按裂缝的方向、形状有:水平裂缝、垂直裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝、龟裂以及放射状裂缝等。按裂缝深浅有:表面裂缝、深进裂缝和贯穿裂缝等。

1.1.1塑性收缩裂缝

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。

2、原因分析

(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

(2) 使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多,或使用过量的粉砂,或混凝土水灰比过大。

(3) 混凝土水灰比过大,模板、垫层过于干燥,吸水大。

(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。

3、预防措施

(1)配置混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小孔隙率和砂率;同时要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。

(2)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分。

(3)混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日暴晒。

(4)在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

(5)在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使水分不易蒸发。

(6)加挡风设施,先浇筑墙体后做地面,以降低混凝土表面的风速。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.2 沉降收缩裂缝

3、预防措施

(1)配置混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的石子,减小孔隙率和砂率;同时要振捣密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。

(2)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分。

(3)混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日暴晒。

(4)在气温高、湿度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

(5)在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使水分不易蒸发。

(6)加挡风设施,先浇筑墙体后做地面,以降低混凝土表面的风速。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.2 沉降收缩裂缝

1、现象

裂缝多沿结构上表面钢筋通厂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、原因分析、

混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落,挤出水分、空气,表面呈现沁水,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,或混凝土本身各部位相互沉降量相差过大而造成的裂缝。

3、预防措施

(1)加强混凝土配置和施工操作控制,不使水灰比、砂率、坍落度过大;振捣要充分,但避免过度。

(2)对于截面相差较大的混凝土构筑物,可先浇筑较深部位,静停2~3h,待沉降稳定后,在与上部薄截面混凝土同时浇筑,以避免沉降过大导致裂缝。

(3)适当增加混凝土保护层的厚度。

4、治理方法

(1)如混凝土任保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,在加强覆盖养护。

(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砂浆进行处理。

(3)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃

布进行封闭处理。

1.1.3 凝缩裂缝

1、现象

混凝土表面呈现碎小的六角形花纹装裂缝,裂缝很浅,常在初凝期间出现。

2、原因分析

混凝土过度的抹平压光,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、预防措施

(1)混凝土表面刮抹应限制到最少程度。

(2)防止混凝土表面撒干水泥刮抹,如表面粗糙,可撒较稠水泥砂浆在压光。

4、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。

1.1.4 碳化收缩裂缝

1、 现象

在结构的表面,呈现花纹装,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完后数月或更长时间.

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的龟裂,在空气相对湿度较小(30%~50%)的干燥环境中最为显著。有时在密不透风的地方,使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。

3、 预防措施

(1) 避免过度振捣混凝土,不使表面形成砂浆层,同时加强养护,提高表面温度。

(2) 避免在不通风的地方采用火炉加热保温。

4、 治理方法

(1)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砂浆进行处理。

(2)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

1.1.5 干燥收缩裂缝

1、现象

裂缝为表面性的,宽度较细,多在0.05~0.2mm之间。走向纵横交错,没有规律性,裂缝分布不均。相对较薄的梁、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位或块体边缘,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。

2、原因分析

(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;或者平卧薄型构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。

(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。

(3)采用含泥量大的粉砂配置混凝土,收缩大,抗拉强度低。

(4)混凝土经过度振捣,表面形成水泥含沙量较多的砂浆层,收缩量增大。

(5)后张法预应力构件露天生产后长久不张拉等。

3、预防措施

(1)混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大;提高粗骨料含量,以降低干缩量;严格控制沙石含泥量,避免使用过量粉砂;混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后,终凝前,进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量。

(2)加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件,可覆盖草垫,草袋,避免暴晒,并定期适当喷水,保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖,避免发生过大湿度变化。

(3)浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的

水分。混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,

防止强风吹袭和烈日暴晒。在气温高、湿度低或风速大的天气施工,

混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土

宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂,或覆盖塑料薄膜或湿草袋,使

水分不易蒸发。

4、治理方法

(1)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砂浆进行处理。

(2)对于预制构件,也可以在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃

布进行封闭处理。

1.1.6 温度裂缝

1、现象

表面温度裂缝走向无一定规律;梁板类或长度尺寸较大的结构构件,

裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝纵横交错。深进的或贯穿的温度

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 0.05mm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

上宽下窄状,但个别也有上窄下宽情况,遇顶部或底板配筋较多的结

构,有时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。

2、原因分析

(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度差较大。当温度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很低,因而出现裂缝。但这种温度差极在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此,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。

(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起的。当大体积混凝土基础,墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇筑时温度很高,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,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用;框架结构的梁、墙板、基础梁,由于与刚度较大的柱、基础约束,或预制构件浇筑在台座或台座伸缩缝处,因温度变形受到约束,降温时也常出现这类裂缝。

(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,使混凝土表面急速降温,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。

3.预防措施

一般结构、构件预防措施:

(1) 合理选择原材料和配合比,采用级配良好的石子;砂、石含泥量控制在规定范围内;在混凝土中掺加减水剂,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。

(2) 细长结构、构件,采取分段间隔浇筑,或适当设置施工缝或间断缝,以减少约束应力。

(3) 预制构件与台座或胎膜间以及重叠生产构件之间应涂刷隔离效果较好的隔离剂,以防止粘接;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。

(4) 在结构薄弱部位及孔洞四角、多孔板板面,适当配置必要的细直径温度筋,使对称均匀分布,以提高极限拉伸值。

(5) 蒸汽养护结构、构件时,控制升温速度不大于15℃/h;降温速度不大于10℃/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) 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范围以内。混凝土浇筑后裸露表面及及时喷水养护,夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂能力。冬季应适当延长保温和脱模时间,使缓慢降温,以防温度骤变,温差过大引起裂缝。基础部分及早回填保温保湿,减少温度收缩裂缝。

1.1.7沉陷裂缝

1.现象

沉陷裂缝多属进深或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°~45°角方向发展。较大的贯穿性沉陷裂缝,往往上下或左右有一段的错距,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成正比。

2、原因分析

(1)结构、构件下面的地基软硬不均,或局部存在松软土,未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基局部产生不均匀沉降而引起的裂缝。

(2)现场平卧生产的预制构件,底模部分在回填土上,养护时浸水局部下沉,由于侧向刚度很差,在弦、腹杆或梁的上侧面常出现裂缝。

(3)结构各部荷载悬殊,未做必要的加强处理,混凝土浇筑后因地基受力不均,产生不均匀生产,造成结构应力集中,而导致出现裂缝。

(4)模板刚度不够,模板支撑不牢,支撑间距过大或支撑在松软土上;以及过早拆模,也导致不均匀沉陷裂缝出现。

(5)冬季施工,模板支架支承载冻土层上,上部结构未达到规定强度时地层化冻下沉,使结构下垂或产生裂缝。

3.预防措施

(1)对软硬地基、软松土、填土地基应进行必要的夯实加固。

(2)避免直接在较深的松软土或填土上平卧生产较薄的预制构件;或经压夯实加固处理后作预制场地。

(3)模板应支撑牢固,保证整个支撑系统有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能过早,应规定执行。

(4)结构各部荷载悬殊的结构,适当增设构造钢筋,以避免不均匀下沉,造成应力集中而出现裂缝。

(5)构件制作场周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护浸泡地基。

(6)模板支架一般不应支承载冻胀性土层上,如确实不可避免,则应加垫板,作好排水,覆盖好保温材料。

4.治理方法

不均匀沉陷裂缝对结构的承载能力、整体性、耐久性有较大的影响,因此,应根据裂缝的部位和严重程度,会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理。

1.1.8 张拉裂缝

1、 现象

预应力大型屋面板、墙板、槽型板常在上表面或端头出现裂缝,预应力吊车梁、桁架等则在端头出现裂缝。板面裂缝多为横向,在板角部位呈45°角度;端横肋靠近纵肋部位的裂缝,基本平行于肋高;纵肋端头裂缝呈斜向。此外,预应力吊车梁、桁架等构件的端头锚固区,常出现沿预应力筋方向的纵向裂缝,并断断续续延伸一定长度范围,矩形梁有时贯通全梁。桁架端头有时还出现垂直裂缝,其中拱形桁架上弦往往产生横向裂缝。

2、 原因分析

(1) 预应力板类构件表面裂缝,主要是预应力筋放张后,由于肋的刚度差,当控制力偏高时,受压后产生反拱,使板面受拉,加上板面与纵肋收缩不一致,也使板面受拉,两种应力值叠加,当超过混凝土抗拉强度,便会出现横向裂。

(2) 板面四角斜裂缝是由于端横肋对纵肋压缩变形的牵制作用,使板面产生空间挠曲,因而在四角区出现对角线方向拉应力,加上收缩作用而引起裂缝。

(3) 预应力大型屋面板端头裂缝是由于放张后,肋端头受到压缩变形,而胎膜阻止其变形,造成板角受拉,横肋端部受剪,因而将横肋与纵肋交接处拉裂。;另外,在纵肋端头部位,预应力钢筋产生的剪应力和放松引起的拉应力均为最大,从而因主拉应力较大引起斜向裂缝。

(4) 预应力吊车梁、桁架、托架等端头沿预应力方向的纵向水平裂缝,主要是构件端部节点尺寸不够喝为配置足够的横向钢筋网片或钢箍,当张拉时,由于垂直预应力钢筋方向的“劈裂拉应力”而引起裂缝出现。此外,混凝土振捣不密实,张拉时混凝土强度偏低,以及张拉力超过规定等,都会引起这类裂缝出现。

(5) 拱形屋架上弦裂缝主要是因下弦预应力筋张拉应力过大,屋架向上拱起较多,使上弦受拉而在顶部产生裂缝。

3、 预防措施

(1) 严格控制混凝土配合比,加强混凝土振捣,保证混凝土的密实性和强度。

(2) 预应力张拉或放松时,混凝土必须达到规定的强度。操作时,控制应力应准确,并应缓慢放松预应力钢筋。

(3) 模胎端部加弹性垫层,或减缓模胎端头角度,并选用有效隔离剂,以防止或减少卡模现象。

(4) 板面适当施加预应力,使纵肋预应力钢筋引起的反拱减小,提高板面抗裂度。

(5) 在吊车梁、桁架、托架等构件的端部节点处,增配箍筋或钢筋网片,并保证预应力钢筋外围混凝土有一定的厚度。

4、 治理方法

轻微的张拉裂缝在结构受荷载后会逐渐闭合,基本上部影响承载力,可以不处理或采取涂刷环氧胶泥、粘贴环氧玻璃布等方法进行封闭处理。严重的裂缝,将明显降低结构刚度,应根据具体情况,采取预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍加固等方法处理。

1.1.9 化学反应裂缝

1、 现象

(1) 在梁、柱结构或构件表面出现与钢筋平行的纵向裂缝;板式构件在板底面沿钢筋位置出现裂缝,缝隙中并夹有斑黄色锈迹。

(2) 混凝土表面呈现块状崩裂,裂缝无规律性。

(3) 混凝土出现不规则的崩裂,裂缝呈大网格状,中心突出,向四周扩散,在浇筑完半年或更长时间发生。

(4) 混凝土表面出现大小不等的圆形或类圆形崩裂、剥落,类似“出豆子”,内有白黄色颗粒,多在浇筑后两个月左右出现。

2、 原因分析

(1) 混凝土内掺有氯化物外加剂,或以海沙做集料,或用海水拌制混凝土,使钢筋产生电化学腐蚀,铁锈膨胀而把混凝土账裂。有的保护层过薄,碳化深度超过保护层,在水的作用下,亦使钢筋锈蚀膨胀造成这类裂缝。

(2) 混凝土中氯酸三钙受硫酸盐或镁盐的侵蚀,产生难溶而有体积增大的反应物,使混凝土体积膨胀而出现裂缝。

(3) 混凝土骨料中含有蛋白石、硅质或镁质岩等活性氧化硅与高碱水泥中的碱反应成碱硅酸凝胶,吸水后体积膨胀而使混凝土崩裂。

(4) 水泥中含游离氧化钙过多,在混凝土硬化后,继续水华,发生发生固相体积增大,体积膨胀,使混凝土出现豆子似的崩裂,多发生自土法生产的水泥中。

3、 预防措施

(1) 冬期施工混凝土中掺加氯化物量严格控制在允许范围内,并参加适量阻锈迹;采用海沙做细集料时,氯化物含量应控制在砂重的0.01%以内;在钢筋混凝土结构中避免用海水拌制混凝土;适当增厚保护层或对钢筋涂防腐蚀涂料,对混凝土加密封外罩;混凝土采用级配良好的石子,使用低水灰比,加强振捣,以降低渗透率,阻止电腐蚀作用。

(2) 采用含氯酸三钙少的水泥,或掺加火山灰掺料,以减轻硫酸盐或镁盐对水泥的作用;或对混凝土表面进行防腐,以阻止对混凝土的侵蚀;避免采用含硫酸盐或镁盐的水拌制混凝土。

(3) 防止采用含活性氧化硅的骨料配置混凝土,或采用低碱性水泥或掺火山灰的水泥配置混凝土,降低碱化物质和活性硅的比例,以控制化学反应的产生。

(4) 加强水泥的检验,防止使用含游离氧化钙多的水泥配制混凝土,或经处理后使用。

4、 治理方法

钢筋锈蚀膨胀裂缝,应把主筋周围含盐混凝土凿除,铁锈以喷砂法清除,然后用喷浆或加围套方法修。

1.1.10

1、 冻胀裂缝 现象

结构、构件表面沿主筋、箍筋方向出现宽窄不一的裂缝,深度一般到主筋。后张法预应力构件,沿预应力筋孔道方向出现纵向裂缝。

2、 原因分析

(1) 冬期施工结构混凝土结构、构件未保温,混凝土早期遭受冻结,将表层混凝土冻胀,解冻后,钢筋部位变形仍不能恢复,而出现裂缝、剥落。

(2) 冬期进行预应力孔道灌浆,未采取保温措施,或保温不善,孔道内灰浆含游离水分较多,受冻胀后体积膨胀,沿预应力筋方向孔道薄弱部位账裂。

3、

(1) 预防措施 结构、构件在冬期施工,配置混凝土应采用普通水泥,降低水灰比,并掺加适量早期抗冻剂,以提高早期强度。对混凝土进行蓄热

保温或加热养护,直至达到40%设计强度。

(2) 避免在冬期进行预应力构件孔道灌浆,必须灌浆时,应在灰浆中掺加早强型防冻减水剂,或掺加气剂,防止水泥沉淀产生游离水,灌浆后进行加热养护,直至达到规定强度

4、 治理方法

对一般裂缝可用环氧胶泥封闭;对较深较宽裂缝,用环氧砂浆补或在加贴环氧玻璃布处理;对较严重的裂缝,应将剥落疏松部分凿去,加焊钢丝网后,重新浇筑一层细石混凝土,并加强养护。

1.1.11

1、现象

结构、构件制作、起模、运输、拼装、堆放、吊装过程中,由于各种原因而产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的深进的或贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构构件更容易出现。裂缝的深度、部位和走向都随产生的原因而异、裂缝宽度、深度和长度不一,无一定规律性。

2、原因分析

(1)用木模浇筑的结构或构建,浇筑混凝土前模板未浇水湿透,或隔离剂失效,模板与混凝土粘接,模板大量吸水膨胀,常沿通长将柱,梁角拉裂。

(2)结构或构件成型或拆模时,受到剧烈振动,或大量施工荷载作用;起模只撬一角,或用猛烈震动的办法脱模;胎膜刚度不够,起吊脱模时受扭;构件过早拆模,混凝土强度不够,常导致出现沿钢筋的纵向

或横向裂缝。构件翻转脱模时,因受振动过大,或地面沙子摊铺不平,也常使混凝土开裂。

(3)后张预应力构件或多孔板成孔时,如抽芯过早,芯管弯曲,托管支架不平稳,抽管速度过快,转动方向不一致,不均匀,常使混凝土塌陷或出现裂缝。抽芯过晚,芯管与混凝土粘接,混凝土容易被拉裂。

(4)构件运输、堆放时,支撑垫木位置不当,上下垫木不在一条直线上或悬挑过长;运输时构件受到剧烈的颠簸、冲击或急转弯产生扭转;拼装时,屋架倾斜,支撑不牢下沉或倾倒,都可能使构件发生裂缝。

(5)构件起吊时,由于混凝土与底模粘连;吊点位置不当,起模时构件受力不均或受扭;吊装时,桁架等侧向刚度差的构件,侧向未采取临时加固措施;安装时下放速度太快或突然刹住,使动量转变成冲击荷载,构件相反,也常使构件出现纵向、横向或斜向裂缝。

3、预防措施

(1)浇筑混凝土前应对模板浇水湿透,或用蒸汽蒸1~2h。

(2)结构构件成型或拆模防止受到剧烈冲击、振动,脱模应使构件受力均匀。翻转模板生产构件时,应在平整、坚实的铺砂的地面上进行翻转,脱模应平稳,避免振动。

(3)预留构件孔洞的芯管应平直,预埋前应除锈刷油;混凝土浇筑后,要定时转动钢管,抽芯管时间以手指按压混凝土表面不显印痕为宜,抽管时应平稳缓慢均匀,转动方向一致。

(4)预制构件胎膜应选用有效的隔离剂,起模前先用千斤顶均匀松

动,在平缓起吊,防止构件受力不均或受扭。

(5)混凝土构件堆放场地应平整,并按其受力特点设置垫块;重叠堆放时,垫块应在一条竖线上。同时,板、柱构件应作好标志,避免倒放、反方;运输时,构件之间应设垫木并互相绑牢,防止晃动、碰撞、急转弯和急刹车。拼装时要用支架撑牢,防止斜放或支撑失稳倾倒。

(6)屋架、柱、薄腹梁、支架等大型构件吊装,应按规定设置吊点;对于屋架等侧向刚度差的构件,要用脚手杆横向加固,并设牵引绳,防止吊装过程中晃动、颠簸、碰撞。同时,下放要平稳,防止下放速度太快和急刹车。

4、治理方法

纵向裂缝对结构承载力的影响远比横向裂缝为小,一般可采取水泥浆或环氧胶泥进行修补;当缝较宽时,应先沿缝凿成八字形凹槽,在用水泥砂浆或环氧胶泥嵌补。构件边角纵向裂缝处的松散混凝土应剔除,然后用水泥砂浆或细石混凝土修补。

由于运输、堆放、吊装等原因引起的表面较细的横向裂缝,可先将裂缝处清洗干净,待干燥后用环氧胶泥进行表面涂刷或粘贴环氧玻璃布封闭。当裂缝较深时,可根据受力情况,采用灌注环氧或甲凝浆液、包钢丝网水泥或钢板套箍等方法处理。裂缝贯穿整个断面的构件,不得使用。

1.2.1 大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速度、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸

强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。 1.2.1.1降低水泥水化热。包括: 混凝土的热量主要来自水泥水化热, 因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;精心设计混凝土配合比, 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术, 减少每立方米混凝土中的水泥用量, 以达到降低水化热的目的; 选用适宜的骨料, 施工中根据现场条件尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料;选用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期强度, 减少用水量; 严格控制混凝土的塌落度。在现场设专人进行塌落度的测量, 将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内, 一般以7~9cm 为最佳;夏季施工时, 在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水, 强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时, 采用保温措施进行养护;如技术条件允许, 可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块, 减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。

1.2.1.2 降低混凝土入模温度。包括: 浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温, 尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土, 或在混凝土拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温, 在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施, 以降低混凝土拌和物的入模温度; 掺加相应的缓凝型减水剂; 在混凝土入模时, 还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。

1.2.1.3 加强施工中的温度控制。包括: 在混凝土浇筑之后, 做好混凝土的保温保湿养护, 以使混凝土缓缓降温, 充分发挥其徐变特性, 减低温度应力。夏季应坚决避免曝晒, 注意保湿; 冬季应采取措

施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度变化; 采取长时间的养护, 确定合理的拆模时间, 以延缓降温速度, 延长降温时间, 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强测温和温度监测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测, 以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25℃以内, 基面温差和基底面温差均控制在20℃以内, 并及时调整保温及养护措施, 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大, 以有效控制有害裂缝的出现; 合理安排施工程序, 混凝土在浇筑过程中应均匀上升, 避免混凝土堆积高差过大。在结构完成后及时回填土, 避免其侧面长期暴露。

1.2.1.4改善约束条件, 削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层, 如技术条件许可, 施工时宜采用刷热沥青作为滑动层, 以消除嵌固作用, 释放约束应力。

1.2.1.5提高混凝土的抗拉强度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量过大, 不仅增加混凝土的收缩, 而且降低混凝土的抗拉强度, 对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下, 中砂含泥量控制在2%以下, 减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响; 改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法; 加强早期养护, 提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量; 在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋, 以改善应力分布, 防止裂缝的出现。

1.3.1 大体积混凝土裂缝控制的理论计算

工程实例:××标段××号桥墩直径为1.2m, 混凝土及其原材料各种原始数据及参数为:

一是C30 混凝土采用P.S32.5 矿渣硅酸盐水泥, 其配合比为: 水: 水泥: 砂: 石子:粉煤灰( 单位kg) =158: 298: 707: 1204: 68( 每立方米混凝土质量比) , 砂、石含水率分别为3%、0%, 混凝土容重为2 440kg/m3。

二是各种材料的温度及环境气温: 水18℃, 砂、石子23℃, 水泥25℃, 粉煤灰25℃, 环境气温20℃。

1.3.2 混凝土温度计算

( 1) 混凝土拌和温度计算: 公式T0=∑TimiCi/∑miCi 可转换为:T0=[0.9 (mcTc+msTs+mgTg+mfTf) +4.2Tw(mw - Psms - Pgmg) +C1 ( PsmsTs +PgmgTg) -

C2( Psms+Pgmg) ]÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf) ]

式中: T0 为混凝土拌和温度; mw、mc、ms、mg、mf—水、水泥、砂、石子、粉煤灰单位用量( kg) ; Tw、Tc、Ts、Tg、Tf—水、水泥、砂、石子、煤灰的温度( ℃) ; Ps、Pg—砂、石含水率(%) ; C1、C2—水的比热容(KJ/Kg•K) 及溶解热(KJ/Kg) 。

当骨料温度>0℃时, C1=4.2, C2=0; 反之C1=2.1, C2=335。

本实例中的混凝土拌和温度为:T0=[0.9 ( 298×25+707 ×23+1204 ×23+68×25) +4.2×18 ( 158- 707×3%)

+4.2×3%×707×23]÷[4.2×158+0.9( 298+707+1204+68) ]=21.02℃。

( 2) 混凝土出机温度计算: 按公式T1=T0- 0.16( T0- Ti)式中: T1—混凝土出机温度( ℃) ; T0—混凝土拌和温度( ℃) ; Ti—混凝土搅拌棚内温度( ℃) 。

本例中, T1=21.02- 0.16×( 21.02- 25) =21.7℃。

( 3) 混凝土浇筑温度计算: 按公式TJ=T1-

( α•τn+0.032n)•( T1- TQ)

式中: TJ—混凝土浇筑温度( ℃) ; T1—混凝土出机温度( ℃) ; TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温( ℃) ;τn—混凝土自开始运输至浇筑完成时间( h) ; n—混凝土运转次数。

α—温度损失系数( /h)本例中, 若τn取1/3, n 取1, α取0.25,则:

TJ=21.7- ( 0.25×1/3+0.032×1) ×( 21.7-25) =22.1℃( 低于30℃)

1.3.2 混凝土的绝热温升计算

Th=W0•Q0/(C•ρ)

式中:W0—每立方米混凝土中的水泥用量( kg/m3) ; Q0—每公斤水泥的累积最终热量(KJ/kg) ; C—混凝土的比热容取0.97(KJ/kg•k) ; ρ—混凝土的质量密度( kg/m3)

Th=( 298×334) /( 0.97×2440) =42.1℃3.3 混凝土内部实际温度计算

Tm=TJ+ξ•Th

式中: Tj—混凝土浇筑温度; Th—混凝土最终绝热温升; ξ—温降系数查建筑施工手册, 若混凝土浇筑厚度3.4m。则:ξ3取0.704,ξ7取0.685,ξ14 取0.527,ξ21 取0.328。

本例中: Tm(3)=22.1+0.704×42.1=51.7℃;Tm

(7)=22.1+0.685×42.1=50.9℃; Tm (14)=22.1+0.527×42.1=44.3℃; Tm(21)=22.1+0.328×42.1=35.9℃。

1.3.4 混凝土表面温度计算

Tb(τ)=Tq+4h’(H- h’) ΔT(τ)/H2式中: Tb(τ)—龄期τ时混凝土表面温度( ℃) ; Tq—龄期τ时的大气温度( ℃) ; H—混凝土结构的计算厚度(m) 。

按公式H=h+2h’计算, h—混凝土结构的实际厚度(m); h’—混凝土结构的虚厚度(m): h’=K•λ/βK—计算折减系统取0.666,λ—混凝土导热系数取2.33W/m•K。

β—模板及保温层传热系数(W/m2•K):

β值按公式β=1/( ∑δi/λi+1/βg) 计算,δi—模板及各种保温材料厚度(m) ;λi—模板及各种保温材料的导热系数

(W/m•K) ;βg—空气层传热系数可取23W/m2•K。

ΔT(τ)—龄期τ时,混凝土中心温度与外界气温之差(℃): ΔT(τ)=Tm(τ)- Tq,

若保护层厚度取0.04m, 混凝土灌注高度为7m, 则:

β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h’=K•λ/β=0.666×2.33/

1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×1.1=9.2(m)若Tq 取20℃, 则: ΔT(3)=51.7- 20=31.7℃

ΔT(7)=50.9- 20=30.9℃

ΔT(14)=44.3- 20=24.3℃

ΔT(21)=35.9- 20=15.9℃

则: Tb(3)=20+4×1.1(9.2- 1.1)×31.7/9.22=33.3℃

Tb (7)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×30.9/9.22=33.0℃

Tb (14)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×24.3/9.22=30.2℃

Tb (21)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×15.9/9.22=26.7℃

1.3.5 混凝土内部与混凝土表面温差计算

ΔT(τ)s=Tm(τ)- Tb(τ)

本工程实例中:

ΔT(3)s=51.7- 33.3=18.4( ℃)

ΔT(7)s=50.9- 33.0=17.9( ℃)

ΔT(14)s=44.3- 30.2=14.1( ℃)

ΔT(21)s=35.9- 26.7=9.3( ℃)

若不掺加粉煤灰, 其它条件不变, 为保证混凝土强度相同, 则该配合比设计为:水: 水泥: 砂: 石子( 单位kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步骤计算, 各龄期混凝土内表温差为: ΔT(3), s=22.1℃,

ΔT(7), s=21.5℃,ΔT(14), s=16.0℃, ΔT(21), s=11.2℃

注释:

文章中所列数据和符号均按《建筑安装工程质量检验评定标准》和其他新规范,标准进行。文章内容紧密结合相应规范,符合新规范要求。

参考文献:

1、建筑安装工程质量检验评定标准。

2、中华人民共和国国家标准、建筑工程施工质量验收统一标准(GB 50300—2001),中国建筑工业出版社,1999

3、毛鹤琴等编、工程建设质量控制 中国建筑工业出版社

4、简明施工手册1986版 (第二版)中国建筑工业出版社

5、建筑工程质量通病防治手册 (第二版)中国建筑工业出版社

6、建筑施工手册 (第四版)中国建筑工业出版社


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