混凝土裂纹产生原因及处理.ppt

1、第四章混凝土裂缝的防治：1 .前言混凝土是由砂石骨料、水泥、水和其他外部材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、变形和约束等一系列问题，硬化混凝土中存在许多微孔、气穴和微裂缝。正是由于这些初始缺陷，混凝土呈现出一些非均质性特征。微裂缝通常是无害的裂缝，不损害混凝土的承载力、防渗等使用功能。然而，混凝土在受到荷载和温差作用后，微裂缝会不断扩展和连接，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，这在混凝土工程中常被称为裂缝。混凝土建筑和构件通常会出现裂缝。由于裂缝的存在和发展，内部钢筋等材料会发生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载力、耐久性和抗渗性，影响建筑物的外观和使用寿命。在严重的情况下，它会威胁到人们的生

2、命和财产安全。许多工程事故都是由裂缝的不稳定发展引起的。现代科学研究和大量混凝土工程实践证明，混凝土工程中的裂缝在一定范围内是不可避免的，也是可以接受的，但只有采取有效措施，才能将损伤程度控制在一定范围内。钢筋混凝土规范也明确规定1。有些结构在不同条件下允许有一定宽度的裂缝。但在施工中，应尽可能采取有效措施控制裂缝的发生，以避免裂缝或尽可能减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的产生，从而保证工程质量。产生裂缝的原因很多，如变形引起的裂缝，如温度变化、收缩、膨胀和不均匀沉降引起的裂缝；外部荷载引起的裂缝；有因维护环境不当和化学作用等造成的裂缝。在实际工程中，我们应该区别对待，根据实际情况解决

3、问题。2.混凝土工程中常见的裂缝及预防。1.干缩裂缝及其预防。干缩裂缝通常在混凝土养护后一段时间内或混凝土浇筑后一周左右出现。水泥浆中水的蒸发会产生干缩，这种收缩是不可逆的。干缩裂缝主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同造成的不同变形引起的：混凝土受外界条件影响，表面水分流失过快，变形大，内部湿度变化小，大的表面干缩变形受混凝土内部约束，产生较大的拉应力和裂缝。相对湿度越低，水泥浆体的收缩越大，越容易产生收缩裂缝。干缩裂缝大多是表面平行或净浅裂缝，宽度为0。05-0。2 mm，这在大体积混凝土的平面部分是常见的，并且在薄梁板中沿短方向分布。收缩裂缝通常影响混凝土的抗渗性，引起钢筋腐蚀，影响混凝土

4、的耐久性，并在水压作用下产生水力劈裂，从而影响混凝土的承载力等。混凝土的干缩主要与混凝土的水灰比、水泥的组成、水泥的用量、骨料的性能和用量、外加剂的用量等有关。主要预防措施，一是选择收缩较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，减少水泥用量。其次，水灰比对混凝土的干缩影响很大，水灰比越大，干缩越大。因此，在混凝土配合比设计中应尽可能控制水灰比的选择，同时应加入适当的减水剂。第三，严格控制混凝土搅拌和施工的配合比，混凝土用水量不得大于配合比设计的用水量。第四，加强混凝土的早期养护，适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时，有必要延长混凝土保温和涂养护剂养护的时间。第五，混凝土结构应设置适当的缩缝。

5、塑性收缩裂缝及其塑性收缩裂缝一般出现在干燥炎热的天气或多风的天气，裂缝大多中间较宽，两端较薄，长度不同，相互不连贯。较短的裂缝一般为2030厘米长，较长的裂缝可达23毫米宽和15毫米宽。主要原因是：混凝土在终凝前强度很小或没有强度，或者混凝土刚终凝，强度很小。由于高温或强风的影响，混凝土表面失水过快，导致毛细管内产生较大的负压，使混凝土体积急剧收缩。此时，混凝土的强度无法抵抗其自身的收缩，从而导致裂缝。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。主要的预防措施，一是选择早强的硅酸盐或干缩值较小的普通硅酸盐水泥。第二，严格控制水灰比，加入高效减水剂，增加

6、混凝土的坍落度和和易性，减少水泥用量和用水量。第三，浇筑混凝土前，均匀洒水湿润基础和模板。第四，在终凝前及时覆盖塑料薄膜或湿草垫和麻屑，保持混凝土表面湿润，或在混凝土表面喷洒养护剂进行养护。第五，在高温多风的天气，应及时设置和维护遮阳挡风设施。3.沉降裂缝及防治，沉降裂缝是由结构基础不均匀、软土引起的不均匀沉降，或不真实的回填或浸水引起的；或由于模板刚度不足，模板支撑间距过大，或支撑底部松动，特别是在冬季，当模板支撑在冻土上时，冻结后会产生不均匀沉降，导致混凝土结构产生裂缝。这些裂缝大部分是深裂缝或穿透裂缝，其趋势与下沉有关，下沉通常沿垂直于地面的方向或以3045的角度发展。大沉降裂缝往往有一

7、定的错位，裂缝的宽度往往与沉降成正比。裂缝宽度受温度变化的影响较小。基础变形稳定后，沉降裂缝趋于稳定。主要预防措施，首先，软土和填土地基应在上部结构施工前压实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使基础受力均匀。三是防止基础在混凝土浇筑过程中被水浸泡。第四，拆模时间不宜过早，注意拆模顺序。第五，在冻土上设置模板时应采取一些预防措施。4.温度裂缝及其预防。温度裂缝通常发生在大体积混凝土表面或温差变化较大的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热(当水泥用量为350550 kg/m3时，每立方米混凝土将释放1750027500kJ的热量，使混凝土内部温度上

8、升到70左右甚至更高)。由于混凝土体积较大，大量的水化热在混凝土中积累，不易消散，导致内部温度急剧上升，混凝土表面迅速散热，从而形成较大的内外温差。较大的温差造成内外不同程度的热胀冷缩，从而在混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明，当混凝土本身的温差达到2526时，混凝土中的拉应力约为10MPa)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会出现裂缝，这种情况经常发生在混凝土施工的中后期。在混凝土施工中，当温差变化较大，或混凝土受到寒潮袭击时，会导致混凝土表面温度急剧下降，产生收缩。受混凝土内部的约束，表面收缩的混凝土会产生很大的拉应力和裂缝，通常只发生在混凝土表面的较浅范围内。温度裂缝的

9、趋势通常是不规则的，大规模的结构裂缝高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常中间厚两端薄，但冷缩裂缝厚度不明显。这种裂缝的出现会引起钢筋腐蚀、混凝土碳化，降低混凝土的抗冻融性、抗疲劳性和抗渗性。主要的预防措施，一是尽量选择低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是降低水泥消耗，尽可能控制在450公斤/立方米以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。第四，改善骨料级配，添加粉煤灰或高效减水剂，降低水泥用量和水化热。第五，改进混凝土搅拌工艺，在传统“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土浇筑温度。第六，在混凝土中加入一定量的具有减水、塑化、缓凝等功能的外加剂，可以改善混凝

10、土拌合物的流动性和保水性，降低水化热，延缓热峰出现时间。第七，在高温季节浇筑时，可采用设置遮阳板等辅助措施来控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。(8)大体积混凝土的温度应力与结构尺寸有关。混凝土结构尺寸越大，温度应力越大。因此，有必要合理安排施工工艺，分层分块浇筑，以利于散热，减少约束。九、在大体积混凝土内设置冷却管，用冷水或冷空气冷却，以减小混凝土内外温差。十是加强混凝土温度的监测，及时采取降温和保护措施。十一是预留温度收缩缝。十二是减少约束。浇筑混凝土前，建议在基岩和旧混凝土上铺设约5毫米厚的砂垫层，或使用沥青和其他材料进行油漆。十三是加强混凝土养护。混凝土浇筑完成后，及时用湿草帘和麻

11、片覆盖，注意洒水养护，适当延长养护时间，确保混凝土表面缓慢冷却。寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，防止寒潮侵袭。十四、混凝土中配有少量钢筋或掺有纤维材料，以将混凝土的温度裂缝控制在一定范围内。5.化学反应引起的裂缝及其预防。碱骨料反应和钢筋腐蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的化学反应裂缝。混凝土搅拌后，会产生一些碱性离子，与一些活性骨料反应，吸收周围环境中的水分，从而增加体积，导致混凝土酥脆、膨胀和开裂。这种裂缝通常出现在混凝土结构的服役期，一旦出现就很难补救，因此在施工过程中应采取有效措施加以预防。主要预防措施，一是选择碱活性小的砂骨料。其次，选择低碱水泥和低碱或无碱外加剂。第三，选择

12、合适的外加剂抑制碱骨料反应。对于其他裂缝，由于混凝土浇筑和振捣不良或钢筋保护层薄，有害物质进入混凝土造成钢筋腐蚀，腐蚀后的钢筋体积膨胀，导致混凝土膨胀开裂。这些裂纹大多是纵向裂纹，沿钢筋位置出现。通常的预防措施是保证钢筋保护层的厚度。第二，混凝土级配要好。第三，混凝土浇筑应振捣密实。第四，钢筋表面涂防腐漆。3.裂缝处理：裂缝的出现不仅会影响结构的整体性和刚度，还会造成钢筋腐蚀，加速混凝土碳化，降低混凝土的耐久性、抗疲劳性和抗渗性。因此，应根据裂缝的性质和具体情况，区别对待，及时处理，确保建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要包括以下方法：表面修补、灌浆、封堵、结构加固、混凝土置换、电化学腐

13、蚀通常的处理措施是在混凝土表面涂上水泥浆、环氧胶泥或油漆、沥青和其他防腐材料。为了防止混凝土在各种作用的影响下开裂，通常可以采取在裂缝表面粘贴玻璃纤维布等措施。灌浆和嵌缝法，灌浆法主要适用于对结构完整性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补。它利用压力设备将胶凝材料压入混凝土裂缝中，使胶凝材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而达到堵漏加固的目的。常用的胶结材料包括水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯和其他化学材料。密封法是裂缝密封中最常用的方法之一，它通常沿着裂缝凿槽并用塑料或刚性止水材料填充裂缝以密封裂缝。常用的塑料材料有聚氯乙烯水泥、塑料油膏、丁基橡胶等；常用的刚性防水材料是聚合物水泥砂浆。

14、3.结构加固法，当裂缝影响混凝土结构的性能时，有必要考虑采用加固法处理混凝土结构。结构加固常用的方法有：增大混凝土结构的截面面积、在构件的四角包裹钢筋、采用预应力钢筋、粘贴钢板、增加支点钢筋和喷射混凝土钢筋等。混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的有效方法。这种方法是先移除损坏的混凝土，然后用新的混凝土或其他材料替换。常用的替代材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。5.电化学保护方法，电化学防腐是利用介质中外加电场的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土的环境状态，钝化钢筋，达到防腐的目的。阴极保护、氯盐萃取和碱回收是化学保护中三种常用而有效的方法。该方法的优点是受环境因素影响

15、小，适用于钢筋和混凝土的长期防腐，既可用于开裂结构，也可用于新结构。6.仿生自愈法是一种新的裂缝治疗方法，它模仿生物组织自动分泌某种物质到受伤部位来治愈受伤部位的功能。在混凝土的传统组分中加入一些特殊组分(如液芯纤维或含粘结剂的胶囊)，形成混凝土智能仿生自愈神经网络系统。当混凝土出现裂缝时，会分泌一些液体核心纤维，使裂缝再次愈合。裂缝是混凝土结构中常见的现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗性，影响建筑物的使用功能，还会引起钢筋腐蚀、混凝土碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载力，因此有必要认真研究和区别对待混凝土裂缝，采取合理的方法进行处理。 并采取各种有效的预防措施，防止裂缝的出现和发展，

16、确保建筑物和构件的安全和稳定。由于混凝土结构裂缝特别是早期裂缝的频繁发生，近年来在会议和期刊上有大量关于裂缝和裂缝控制的文章。 工程第一线的大量工程技术人员以自己的经验和体会，为控制裂缝的发展提供了许多宝贵的经验。然而，大多数文章讨论的是混凝土配合比和施工质量控制。在实际工程中，经常会出现施工单位埋怨搅拌站，搅拌站埋怨外加剂的情况，希望找到一种“无裂缝混凝土配合比”，或者什么外加剂能使混凝土无裂缝。由于混凝土材料本身的特性，结构中没有永不开裂的混凝土。问题是要正确判断什么是有害裂缝，什么是无害裂缝，与混凝土的耐久性有什么关系，以及如何尽可能少地控制裂缝。20多年前，混凝土结构在竣工前甚至拆模时

17、很少出现不可接受的裂缝，但近年来，早期裂缝问题升温，引起了许多人的苦恼。到底发生了什么？许多人指责目前的施工人员和施工质量(如维护不足)。尽管存在这一问题，但影响开裂的因素非常复杂，而且往往不是由单一因素造成的。控制裂缝不仅仅是施工人员和混凝土生产商的事情，还涉及到设计、混凝土及其原材料的生产、施工甚至监理和业主(开发商、业主或政府监管人员)的责任。我们应该承认每个人都需要改进吗？例如，一个省会城市的开发商指责当地一个搅拌站的技术人员说，“你不就是带着泥浆吗？”这难道不是他需要提高自身素质的表现吗？为了提高混凝土的质量(请注意强度不能代表质量)，每个人都有必要了解混凝土开裂的根本原因以及他们应该如何解决这个问题。也就是说，我们应该有整体主义的概念。混凝土是一种非均质的复杂多相复合材料，其