混凝土裂缝成因及分类.docx
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1、混凝土裂缝成因及分类1引言混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农 林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过 程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观,更危 及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。近 年来,随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化, 使得这一问题变得更为突出。然而,混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的 现象大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结 构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝 问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的
2、措施,将裂缝的有 害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、 控制措施以及修补方法作一些浅要分析。2混凝土裂缝的分类2-1按裂缝的成因划分根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。结构性裂缝 由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外 荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。气液的环境下引起的,它包括混凝土自身的腐蚀以及钢筋的锈蚀。这类裂 缝往往是由于混凝土不密实所导致的,它们通常与干缩裂缝、温度裂缝等 共同作用,导致裂缝不断扩展,最终削弱结构的耐久性。控制的措施主要 是做好混凝土表面及钢筋的防腐处理,出现裂缝,应及时修补。
3、此外,若混凝土骨料中存在碱活性成分、水泥中MgO含量过高(5%)或 UEA等膨胀剂掺量过多,则会因发生碱骨料反应或MgO的水化反应,生 成膨胀性的凝胶,造成混凝土膨胀开裂,形成的多为网状或不规则裂缝。此类裂缝往往在结构竣工几年后才出现,因为上述化学反应极为缓慢。防 治的关键是消除或降低混凝土中此类物质的存在。4裂缝的处理混凝土结构一旦开裂应立即在鉴定的基础上采取相应的措施。目前,常用 的修补方法有表面封闭法、压力灌浆法及填堵法口网。4-1表面封闭法针对宽度小于02mm的微裂缝,可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透 性防水剂涂刷于裂缝表面,以恢复其防水性和耐久性。该法施工简单,但 仅适用于浅裂缝。
4、工艺流程:表面刷毛并冲洗一嵌补表面缺损(可用环氧胶泥或乳胶水 泥)一选材涂复。施工要点;由于涂层较薄,应选用粘结力强且不宜老化的材料;对 活动裂缝,应采用延伸率较大的弹性材料;涂复均匀,不得有气泡。4-2压力灌浆法针对宽度大于03mm且深度较大的裂缝,可将化学灌浆材料(如聚氨酯、 环氧树脂或水泥浆液)通过压力灌浆设备注入到裂缝深处,以恢复结构整 体性、防水性及耐久性。Q)工艺流程:凿槽T埋设浆嘴一封缝-密封检查T配制浆液T灌浆T封孔 一灌浆质量检查。施工要点:灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好的树脂类材料,通常 选用环氧树脂;对于宽度大于2mm的特大裂缝可采用水泥类材料,对 于活动性裂缝宜采用经
5、稀释的环氧树脂或聚氨酯;化学灌浆压力控制 在020-4MPa,水泥浆灌浆压力控制在040-8MPa,增大压力并不提高 灌浆速度,也不利于灌浆效果;灌浆后,待浆液初凝而不外渗时,方可拆 下灌浆嘴(盒、管)。4-3填堵法针对宽度大于05mm的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝,可沿裂缝将混凝土凿 成,U型或V”型槽,然后嵌填修补材料,以恢复防水性、耐久性或部分恢复 结构整体性。工艺流程:凿槽T基层处理(混凝土去污、钢筋除锈)一涂刷结合剂(环氧树脂浆液)一嵌填修补材料T面层处理。施工要点:嵌填材料可视具体情况选用环氧树脂、环氧砂浆、聚合 物水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥或沥青油膏;对于锈蚀裂缝,先对钢筋彻底 除锈,再涂
6、防锈涂料。混凝土裂缝问题是项技术难题,长期困扰工程界。近年来,随着高早强型 水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的 提高、大体积混凝土的涌现,在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出, 甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和 温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面 采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化 热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。非结构性裂缝由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀 和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时 引起的内应力造成的。从国内外的研究
7、资料以及大量的工程实践看,非结 构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80%,其中以收缩裂缝为主导15。2-2按裂缝产生的时间划分施工期间出现的裂缝24包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥 收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期 冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。使用期间出现的裂缝4包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介 质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起 的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。23按裂缝的形状划分裂缝按形状可分为4:纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢 筋锈蚀作用引起:横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用
8、、温差作 用引起;剪切裂缝,由于竖向荷载或震动位移引起;斜向裂缝、八字形 或倒八字形裂缝,常见于墙体混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温 差作用引起;X形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间 的撞击作用或者地震荷载作用引起;各种不规则裂缝,如反复冻融或火 灾等引起的裂缝。此外,还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂 缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。24按裂缝的发展状态划分根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为以下两类:稳定裂缝这种裂缝不影响持久应用,包括两类。一类是在运动过程 中可以自愈合的裂缝,常见于一些新建的防水工程中,这是由于裂缝处水 泥
9、颗粒在渗漏过程中与水进一步化合,析出Ca(0H)2晶体且部分 Ca(0H)2又与溶解在水中的C02发生碳化反应形成CaC03结晶,两者形 成的凝胶物质将胶合裂缝封闭,从而渗漏停止,裂缝达到自愈。另一类是 处于稳定运动中的裂缝汝口在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭 合的裂缝。不稳定裂缝这种裂缝将产生不稳定性的扩展,影响结构物的持久使 用,应视其扩展部位,采取相应的措施。3混凝土常见裂缝的成因与控制措施3-1收缩裂缝收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。 我们知道,混凝土是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌 合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工
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