砼裂缝原因分析及其控制措施.ppt

砼裂缝原因分析及其控制措施,裂缝是砼工程中最常见的一种缺陷。这里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0.05以上。由于砼是由水泥、掺合料、外加剂与水配制的胶结材料将分散的砂石经搅拌粘结在一起的工程材料，硬结的砼含固相、液相、气相，是一种多元、多相、非均质水泥基复合材料，同时砼又是弹性模量较高而抗拉强度较低的材料，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力往往会大于该龄期砼的抗拉强度，导致砼发生裂缝。工程实际调查表明，80%以上的砼裂缝属于非荷载裂缝。伴随着商品砼及泵送砼的推广应用，建筑工程中非荷载裂缝的出现呈上升趋势，已受到整个社会的广泛关注。 砼产生裂缝的原因多种多样，通常是砼体积变化时受到约束，或者由于荷载作用时砼内产生的拉应力过大而引起的。下面针对砼产生裂缝的类型、产生的原因加以分析和总结，并提出相应的裂缝控制措施供施工过程中予以参考。,1、裂缝的类型及原因分析,1.1塑性沉降裂缝 在新拌砼中，由于普通砼的浆体密度低于骨料，因而骨料在浆体中有下沉趋势，而浆体中水泥颗粒密度又大于粉煤灰并且远大于水，从而使浆体中的粉煤灰和水向上漂移而产生沉降与离析、泌水现象。骨料下沉和水分上升会在水平钢筋底部和粒骨料底部积聚水分，干后形成空隙，还会是砼接近表面的部分由于粉煤灰组分多而降低强度。当下沉的固定颗粒遇到水平钢筋或受到侧面模板的磨擦阻力时，就会与周围的砼形成沉降差，在砼顶部表面形成塑性沉降裂缝。砼的坍落度越大，越容易发生塑性沉降裂缝。,1.2.塑性收缩裂缝 砼在初凝前由于水分蒸发，砼内部水分不断向表面迁移，形成砼在塑性阶段体积收缩。一般砼的塑性收缩约为1%，坍落度大的砼（大流动性砼）的塑性收缩量可达2%。当施工时温度高，相对湿度低时，砼内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，砼表面失水干缩受下面砼的约束，表面会出现不规则的塑性收缩裂缝。此种塑性收缩裂缝在砼初凝前及时拌压或二次振捣可愈合，如不及时处理并蓄水养护，就可能发展为贯通性有害裂缝。近年来大多采用泵送砼施工，为便于泵送与浇筑，在施工现场任意加水现象时有发生。随意加水不仅使砼水灰比变大，降低砼强度，且极易产生塑性收缩裂缝，因此在施工时应严加控制。,1.3.水化收缩及自生干缩裂缝 水泥在水化反应过程中，水化产物的绝对体积同水化前的水泥与水的体积之和相比有所减少的现象称水化收缩。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的水泥收缩量约为1%2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩，初凝后则已形成的水泥石骨架内生成孔隙。在水泥继续水化过程中不断消耗水分导致毛细孔中水分自由减少，湿度降低，在外部养护水分供应不充分的情况下，砼内部产生自干燥现象。自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起砼内部自干燥收缩。由于常态砼中的水胶比较高，砼内部有较为充裕的水分，在养护较好的情况下毛细管中很少出现缺少水分干燥现象，因而很少发生自生干燥收缩。对于水胶比小于0.35的砼，初凝后水化收缩与自生干缩率可达0.01%0.03%，因此，对于水胶比低的砼，应在初凝是时水泥石结构未达到很密实的情况下及时饱水养护，否则极易产生砼自内而外的自生干缩裂缝。,1.4.温度胀缩裂缝 砼浇筑后，水泥在水化过程中产生的水化热使砼内部温度升高。根据试验和施工经验可知，一般为100kg水泥可使砼内部温度升高10左右，加上砼的入模温度，在23d内,砼内部的最高温度,在23d内,砼内部的最高温度可达5080.而砼的线性膨胀系数约为1010-6,既温度每升高或降低10,砼会产生0.01%的线性膨胀或收缩。经验表明,砼内部温度与砼表面温度之差大于25,或砼表面温度与环境气温之差大于25时,即会出现肉眼可见的温差收缩裂缝,这种情况在大体积砼施工时最容易出现,这也就是大体积砼表面需要及时覆盖保温保湿材料养护的原因。,1.5.干燥收缩裂缝 砼在硬化后,内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水,导致砼由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于砼的抗拉强度时，砼就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。砼的干燥收缩是从施工阶段撤除养护开始的，早期的干燥收缩比较细微，往往不为人们所注意。随着时间的推移，砼中水分的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。一般砼90d干燥率为0.04%0.06%，而流动性砼为0.06%0.08%，这是砼结构较普遍地发生裂缝的主要原因。干燥收缩裂缝在潮湿条件下可以逐渐缩减愈合，因此，如果裂缝宽度不大于规定指标，对结构不致构成危害。,1.6.原材料选用不当产生的裂缝 配制砼的原材料选用不当也可能导致砼产生裂缝。如水泥的C3A含量高，含碱量高或水泥细度过大都会使拌合物需水量增大，早期水化加快，使得早期水化热集中，导致发生早期水化收缩，处理不当时较易出现塑性收缩裂缝，助长自生干燥裂缝和温差裂缝的发展。如果所用水泥温度过高砼拌合物温度也高，特别在夏季施工时，极易产生塑性收缩裂缝。骨料的温度也不宜过高，实验数据表明，骨料温度从30降低至10，拌制同样坍落度的砼，拌合水约减少20kg/m3，温度高的砼拌合物水化速度快，坍落度损失大，浇筑后易产生塑性收缩等裂缝。另外，砂、石含泥量大也是导致早期裂缝的因素，砂、石含泥量每增加2%3%，水泥浆体的收缩率增加10%20%，同时降低水泥石与骨料的粘结强度，不仅易产生塑性收缩裂缝，且容易出现贯通性有害裂缝。粉煤灰若遇高钙灰，一定要做净浆安定性实验，以避免过多的游离cao造成砼因安定性不良膨胀开裂。,1.7.施工措施不当产生的裂缝 1.7.1.浇筑工艺不当产生的裂缝 墙体等垂直构件分层浇筑时，如浇筑速度太快，下层砼在硬化初期可能发生沉降，产生横向裂缝。如两层间浇筑相距时间太长，则会产生冷缝。当浇筑梁、柱接点部位时也会产生沉降裂缝。 1.7.2.振捣工艺不当产生的裂缝 振捣不足部位的砼构造比较疏松，拆模后易出现蜂窝、麻面，过振部位则粗骨料下沉，表面泌浆、泌水，中间砂浆富集，易由表及里发生塑性裂缝和干缩裂缝。有时工地为减少拆、装泵管次数，将砼拌合物集中下料，用震动棒赶料，使大量浆体被赶走，粗骨料留在原处，导致砼结构不均匀，浆体多的部位易出现塑性受缩裂缝和干缩裂缝。,1.7.3.养护不足引起的裂缝 砼浇筑后如不及时进行养护，易产生塑性收缩裂缝和早期干缩裂缝，特别是水泥用量大的高强度等级砼和在高温、干燥气候条件下浇筑的平板结构砼，如不及时养护，极易出现早期收缩裂缝。在烈日暴晒和大风天气，砼浇筑后如不及时覆盖养护，有时砼表面较快硬结，形成一层硬壳，硬壳上的裂缝已经抹压不动，而下部的砼尚未达到处凝，也极易产生贯通性有害裂缝。 大体积砼施工时,应同时重视保温和保湿,通过测温工艺,随时掌握砼不同深度的降温过程,确保砼内部温度与其表面温度以及表面温度与气温温差小于25时保温层厚度不增加或在温差大于25时撤除保温材料,就会出现温差收缩裂缝.墙体和柱子等竖向构件在拆除模板后,若砼温度较高,如浇冷水养护或受冷风吹,也会产生温差裂缝,应及时喷涂养护剂或采取包裹浇水养护.地下构筑物掺膨胀剂的墙体,由于钙矾石结晶需要大量水分,如不用麻袋覆盖饱水养护,必须发生垂直收缩裂缝,严重时发展为贯通性收缩裂缝.,1.7.4.模板支撑架沉降或失稳引起的砼裂缝 现浇砼梁与板,在砼浇筑完成后,由于模板支撑架基础出现下沉或支撑体系发生失稳,必须引起梁、板砼产生贯通性有害裂缝,而且这种贯通性裂缝是有规则的出现,对砼结构危害很大,必须进行处理. 1.7.5.施工荷载裂缝 砼浇筑后,在强度和弹性模量均不很高的情况下,过早的施加超过砼承载能力的施工荷载,或在砼强度尚未达到设计要求时就过早拆除底模板,使砼结构过早承受荷载,导致砼在受拉区出现不能愈合的裂缝.,2、裂缝控制措施,2.1材料和配合比方面的控制措施 为了控制砼结构的有害裂缝，应妥善选定组成材料和配合比，以使所配制的砼除符合设计和施工所要求的性能外，还应具有抵抗开裂所需要的功能。 2.1.1材料 水泥 水泥宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥；对于大体积砼，宜采用中低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。对防裂抗渗要求较高的砼，所用水泥的C3A含量不宜大于8%。水泥使用时的温度不宜超过60 所用水泥应分别符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175）、矿渣硅酸盐水泥、灰山质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥（GB1344）、和中热硅酸盐水泥、地热矿渣硅酸盐泥（GB200）的规定。, 骨料 对砼用的骨料应符合普通砼用砂质量标准及检验方法（JGJ52）和普通砼用碎石或卵石质量标准及检验方法（JGJ53）及其他国家现行有关标准的规定，且应优选洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的粗骨料，砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于1%。如砼结构在潮湿环境中，特别是室外及地下工程，其砼应采用非碱性骨料，或采用低碱水泥，以控制砼的含碱量。 骨料宜堆放于棚内，防止太阳直晒或雨雪淋湿，以免影响砼拌合物的温度或水胶比。同时还应注意骨料的硫酸盐含量不应超过标准的规定。, 掺合料 为改善砼性能，特别是泵送砼和大体积砼应在其中掺入矿物掺合料，所有矿物掺合料分别符合用于水泥和砼中的粉煤灰（GB1596）和用于水泥和砼中的粒化高炉矿渣粉（GB/T18046）的规定。粉煤灰应使用级以上粉煤灰，粉煤灰掺量不宜超过水泥掺量的30%，对现浇楼板不宜超过20%；当配置大体积砼和高性能砼时，粉煤灰的掺量可根据试验结果适当提高。 外加剂 外加剂应选用正规厂家生产的合格产品，应分别符合砼外加剂（GB8076）、砼泵送剂（JC4733）和砼膨胀剂（JC476）的规定，并按照砼外加剂应用技术规范（GB50119）的规定进行施工；选用外加剂时，必须根据工程具体情况先做水泥适应性实验和实际效果实验。 水 砼拌合用水应符合砼拌合用水标准（JGJ63）的规定，最好采用饮用自来水，以消除水中有害物质对砼质量的影响。,2.1.2.配合比 砼配合比除应按普通砼配合比设计规程（JGJ55）的规定，根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外，坍落度和干缩率还应满足施工的要求。 在满足施工要求的前提下，尽量采用较小的砼坍落度；基础、梁、楼板、屋面用的砼坍落度宜小于120，柱、墙用的砼坍落度宜小于150；砼采用泵送时，砼的坍落度根据泵送高度宜控制在180左右，但不宜超过200。 用水量不宜大于180kg/m3。, 普通强度的砼水泥用量宜为270450kg/m3，高强砼不宜大于550kg/m3（含替代水泥的矿物掺合料）。 水胶比应采用较小的水胶比，砼水胶比不宜大于0.6；在满足工作性要求的前提下，应采用较小的砂率。 对于大体积砼在设计配合比时应考虑采取如下几个方面的防裂措施：尽量采用水化热低的水泥；优化砼配合比，提高骨料含量；尽量减少单方砼的水泥用量；延长评定砼强度等级的龄期；掺矿物掺合料替代部分水泥；采用高性能减水剂和泵送剂，延长砼的处凝时间，将砼的处凝时间可延长至68个小时，延缓水化热的释放时间。,2.2.施工方面的控制措施 2.2.1.钢筋砼工程施工时，事先要妥善制定好能满足控制有害裂缝产生的施工组织设计，相关的技术方案和质量控制措施，并应进行技术交底，切实贯彻执行。在各个工序、各个环节配备相应技能的熟练人员，按施工组织计划进行施工。,2.2.2.模板的安装及拆除 模板及其支撑架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工机具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载，以及上层结构施工时产生的荷载。模板支撑架不能凭经验进行搭设，要经过专门设计，进行承载力和稳定性实验，防止因支撑架承载力不足或失稳造成模板下沉，引起砼产生裂缝。 安装的模板必须构造紧密，确保不漏浆，不影响砼均匀性及强度发展，并能保证构件正确规整。 模板的支撑立柱应置于坚实的地面上，并应有足够的强度、刚度和稳定性，按模板计算结果，加设水平及竖直方向剪刀撑，防止支撑沉陷，引起模板变形，使浇筑成型的砼产生贯通的有害裂缝。, 模板及其支撑架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。拆除模板时，不应对楼层形成局部过大的施工荷载。 底模及其支撑架拆除时的砼强度应符合设计要求的拆模强度，其强度是否达到设计要求的拆模强度，要以同条件试块的试验结果为依据。 后浇带模板的支顶和拆除要特别引起重视，由此造成的缺陷应予以特别注意。后浇带模板及支架在拆除后，须严格按施工技术方案对两侧构件加设临时支撑。,2.2.3.砼施工要求 砼的制备和运输 应优先采用预拌砼，其质量应符合预拌砼（GB/T14902）的规定。 对品质、种类相同的砼，原则上要在同一预拌砼厂订货，如工程所需砼方量较大，一家供货方不能保证供应时，可在两家或两家以上的预拌砼厂订货，但应保证各预拌砼厂所用的主要材料及配合比相同，制备工艺条件基本相同。 施工时要事先制订好关于砼制备的技术操作规程和质量控制措施。, 运输砼时，应当保证砼拌合物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送频率应能保证砼施工的连续性。 运至浇筑地点砼的坍落度应符合施工要求，当有分层离析时，应进行二次搅拌，搅拌时间由试验确定，严禁向运输到浇筑地点的砼中任意加水。 由搅拌、运输到浇筑入模，当气温不高于25时，持续时间不宜大于90min，当气温高于25时，持续时间不宜大于60min。, 砼的浇筑 为了获得匀质密实的砼，浇筑时要考虑结构的浇筑区域、构件类别、钢筋配置状况以及砼拌合物的品质，选用适当的机具和浇筑方法。 浇筑砼之前，要认真检查模板及其支架、钢筋及其保护层厚度、预埋件位置、尺寸，确认无误后，方可进行浇筑。同时还应检查对浇筑砼有无障碍（钢筋或预埋管线过密），必要时予以修整。 砼的一次浇筑量要适应各环节的适应能力，以保证砼的连续浇筑，防止出现冷缝。 对现场浇筑的砼要进行监控，运抵现场的砼的坍落度不能满足施工要求时，应立即予以退货，严禁在浇筑地点随意加水。 浇筑墙、柱等较高构件时，一次浇筑高度以砼不高析为准，每次浇筑高度不超过500，振平密实后再浇筑上层砼，浇筑时要注意振捣到位，使砼充满端头角落。, 当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时，先浇筑墙、柱，待砼沉实后，再浇筑梁和楼板。当楼板和梁一起浇筑时，先浇筑梁再浇筑楼板。 浇筑的砼要填充到钢筋、埋没物周围及模板内各角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振，更不得用振捣器拖赶砼。 分层浇筑时，要注意使上、下层砼一体化。应在下一层砼处凝前将上一层砼浇筑完毕，在浇筑上层砼时，须将振捣器插入下一层砼5左右以便形成整体。 由于砼的泌水、骨料下沉，易产生塑性收缩裂缝，此时应对砼表面进行压实抹光，抹压次数不少于二遍。在浇筑砼时，若遇高温、太阳暴晒、大风天气，浇筑砼后应立即用塑料布覆盖，避免砼表面水分蒸发太快，出现干缩裂缝。, 对于大体积砼，应控制浇筑后砼的内外温差，砼表面与环境温差不超过25。为达到这一要求，可采用以下几种施工技术措施： A.砼配合比设计时，在满足砼强度等级要求的前提下，应尽量降低水泥用量，掺入粉煤灰等掺合物，以替代相同数量的水泥，降低水化热，并应采取水化热低的水泥。 B.降低砼的入模温度。例如在拌制砼时可采用加冰屑或冰水降温，对粗细骨料进行覆盖以降低骨料温度或用湿麻袋对输送管进行覆盖等措施来降低砼的入模温度。 C.在砼表面采用可靠的保温、保湿措施。可采用先盖一层塑料布进行保湿，再在其上覆盖一层或多层麻袋片进行保温，以确保砼内外温差小于25。在寒冷天气时，可考虑采取搭设临时保温棚的措施来进行保温。 D.可采用冷却水管降低砼内部温度。, 板类（含底板）砼面层浇筑完毕后，应在处凝后、终凝前进行二次抹压。为保证砼的密实度，将砼砼中的水泡和气泡排除干净，可采用二次振捣的方法对处凝后的砼进行二次振捣，或者在终凝前采用滚筒滚压的方法来增加砼的密实度。同时在初凝前用木抹抹压，最后用棕刷进行拉毛处理。 应按设计要求合理设置后浇带，后浇带砼的浇筑时间应符合设计要求，当设计无要求时，后浇带应在其两侧砼龄期至少6周后再行浇筑，