混凝土裂缝判断和处理2

混凝土裂缝判断和处理 江西省建筑材料工业科学研究设计院吴金国高级工程师工检中心主任二0一六年五月 裂缝的分类 裂缝的产生的原因 裂缝的检测分析 裂缝的修复 结构加固 课程内容 3 混凝土内部不连续 具有诸多微小裂缝 空洞 孔道 疏松等缺陷 裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷 通常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 05mm以上 混凝土出现宏观裂缝的原因多种多样 通常是因混凝土发生体积变化时受到约束 或因受到荷载作用时 在混凝土内引起过大拉应力 或拉应变 而产生裂缝 建筑结构产生裂缝 荷载裂缝 几率20 变形裂缝 几率80 混凝土的变形类型与开裂 自由收缩 相向变形 不裂 限制收缩 背向变形 开裂 自由膨胀 背向变形 开裂 限制膨胀 相向变形 不裂 裂缝 当拉应力大于混凝土的抗拉强度时 在裂缝正交方向产生混凝土裂缝 裂缝 我们在九江艺术中心从应力应变做裂缝控制的研究 采取裂缝控制措施1 掺加抗裂纤维胀剂 2 后浇膨胀加强带构造 3 在楼板外角上下层放置放射状钢筋 裂缝 某工程开裂应力 抗拉关系图 混凝土结构裂缝分类 塑性裂缝温度裂缝收缩裂缝干燥收缩自干燥收缩 塑性裂缝 混凝土表面 泌水速率 蒸发速率 开裂 最大允许水分蒸发速率 ACI305建议 对泌水速率介于0 5 1 5kg m2 h的普通混凝土 最大允许蒸发速率为1 0kg m2 h 但对现代普通混凝土 特别是高强高性能混凝土 W B小 同时掺有高细度的硅灰 粉煤灰 矿粉等 泌水量小 在较小水分蒸发速率的环境下 比如0 2 0 7kg m2 h 塑性收缩裂缝依然有可能出现 养护的重要性 养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用 判断养护是否良好的标准 首先 必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率 其次 必须在初凝之前开始养护 表面潮湿不是无需养护的理由 我们等不到表面发白 温度裂缝 混凝土硬化期间由于水化放热使内部温度升高 到达温峰后降温时产生受约束的收缩变形 形成拉应力 当拉应力超过抗拉强度时 出现开裂 温差收缩水泥水化热 300 350kJ kg 混凝土的绝热温升40 55 C T 10 1 10 5 冷缩值ST T 1 10 4 T 25 则ST 2 2 5 10 4 绿地中央广场混凝土底板的温升曲线 温差 冬季施工 C40水泥用量260kg m3粉煤灰用量94kg m3矿粉78kg m3水胶比0 36 绿地中央广场混凝土底板的温升曲线 温升 最厚处9米承台 唐宁街混凝土底板的温升曲线 布管 夏季施工 唐宁街混凝土底板的温升曲线 温差 唐宁街混凝土底板的温升曲线 温升 省高院混凝土底板的温升曲线 温升 夏季施工 混凝土内部湿度变化导致的体积变化 干燥收缩 混凝土在未饱和空气中向外界散失水分而产生的收缩 100g水泥浆体 可蒸发水分约6ml混凝土C 300kg m3 可蒸发水分约18ml水泥砂浆干缩值约0 1 0 2 水泥混凝土180天自由干缩值约0 04 0 06 在与外界没有水分交换的条件下 混凝土内部自干燥作用引起的宏观体积收缩 自收缩 水化过程中水化产物的绝对体积减少 硅酸盐水泥的水化收缩约7 如果混凝土C 300kg m3 减缩值21 27L m3初凝以前水化收缩表现为塑性收缩 初凝以后则导致自干燥收缩产生 水化反应进行过程中 一部分拌合水由化学反应消耗 一部分填充凝胶孔 当水灰比较大时 凝胶孔基本上充满水 自身收缩很小 水灰比较小时 凝胶孔内部只有部分充满水 形成弯月面 外界的压力使水泥浆体收缩 自收缩与干缩的异同点 相同点 均由于水的迁移所引起 不同点 1 自收缩不失重 干缩伴随水分散失 2 自收缩是各向同性的 干缩由表及里 3 水灰比降低时 干缩减小 自收缩增大 4 覆盖后 或拆模前 不发生干缩 而自收缩必须通过湿养护才能减小 常规收缩试验测定结果是干燥收缩与自收缩的叠加 主要是干燥收缩 普通混凝土主要产生干燥收缩 自生收缩不超过50微应变 占总测定值的10 左右 干燥收缩是引起普通混凝土开裂的主要原因之一 在高强混凝土中 自生收缩可达数百微应变 占总收缩量的一半左右 不可忽视 自收缩与干缩的异同点 裂缝问题案例分析 裂缝类型出现的时间 塑性裂缝 开始几个小时温度裂缝 一天到两 三个星期干燥裂缝 几周或者甚至几个月后 假想混凝土结构中的内部裂缝 塑性裂缝 路面和板 钢筋混凝土板 塑性裂缝的三种形式 在板边缘近似45度的对角线裂缝 任意分布的网状裂缝 沿钢筋排列或其它物理特征裂缝 钢筋混凝土楼板下部显示的塑性裂缝 不是沉降裂缝 板厚度为150mm 防止措施 养护 早期养护 二次抹压 配合比设计 混凝土缓凝不宜过长 考虑使用引气剂掺入纤维 纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力 聚丙烯纤维效果好于钢纤维 假想混凝土结构中的内部裂缝 温度裂缝 外部约束 内部约束 G 外部约束 厚墙主要原因 水化热过大次要原因 快速冷却H 内部约束 厚板主要原因 较大的温度梯度次要原因 快速冷却出现时间 1天到2 3周大部分情况下 混凝土中心温度在约7 14d冷却至环境温度 温度收缩裂缝主要出现在这段时间 最可能出现在内部温度从高峰下降10 20度时形成 几周或几月后形成的裂缝不是温度收缩裂缝 假想混凝土结构中的内部裂缝 长期干燥收缩 最常见的位置 路面和墙防止措施 减少用水量和增强养护出现的时间 几周或几月 预拌混凝土结构裂缝产生的原因 变形作用引起的混凝土结构开裂的原因很复杂 涉及到结构设计 材料组成 施工技术 环境状态等诸多因素 混凝土材料本身的组成与性质的变化 以及随之而来的施工技术变化是现代混凝土结构容易开裂的重要原因 1 水泥质量指标的变更 混凝土强度等级的提高和外加剂的应用 砂石资源短缺引起的质量波动 是导致混凝土裂缝增多的直接材料因素 过去与现实的对比 水泥 2 泵送施工技术的应用 对材料提出的高可泵性 从而要求高流动性 高砂率 高浆骨比 是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素 配合比 3 传统的混凝土浇筑方式和养护措施 超常规的施工进度要求 特别是现场加水问题 是导致混凝土裂缝增多的施工因素 4 非荷载裂缝控制的设计基础 设计理论缺少系统研究 从而缺乏相应有效的设计措施 是导致混凝土裂缝增多的设计因素 对传统普通混凝土 业已形成的设计理论和措施 增设构造钢筋 设缝等已能较好地控制非荷载裂缝 对现代普通混凝土 当采用了这些措施 甚至掺膨胀剂等技术后 裂缝问题依然严重 5 监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及控制措施的事前关注不足 特别是理解上尚存在一定差距 是导致混凝土裂缝增多的管理因素 裂缝控制理念和目标 从零开始 形成坚实而稳固的一体 设计 材料 施工 管理 材料选择材料的质量控制设计控制结构缝的布置控制缝设计构造措施施工质量和管理施工技术措施 系统的调查和检测 调查 钢筋腐蚀状况 中性化状况 氯离子含有量 碱骨料反应 钢筋位置 剥离或浮起 混凝土强度和结构物抗力 检测 结构设计资料 建材资料 构件检测 缺陷检测 裂缝检测和分析 案例 关于楼板案例 设计方面 关于楼板厚度 配筋问题 应进行对承载力 刚度 裂缝进行复核计算建材方面 应复核原材料质量 对于拌合物性能 应复核记录和实体检测 必要时钻芯取样试验施工方面 查阅施工日志 检查记录等相关资料 以及实地检测 使用环境 收集气温等资料 裂缝调查内容 裂缝检测手段 裂缝的位置 数量 走向 用照片和绘制裂缝展开图等形式记录长度 用直尺 卷尺进行测量宽度 用裂缝测宽仪 塞尺进行检测裂缝的深度 采用超声波法或局部凿开法进行检测 必要时可钻取芯样进行验证 2020 2 24 混凝土裂缝宽度检测 48 2020 2 24 混凝土裂缝深度检测 单面测裂缝平面示意图 49 裂缝修补方法表面封闭法压力灌浆法开槽填补法涂膜封闭法 表面封闭 1 表面涂抹 通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂掩护膜 在裂缝宽度有可能变动时 可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料 在裂缝多而且密集或者混凝土老化 砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹掩护膜 2 表面喷浆 喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面 喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆掩护层来封闭裂缝的一种修补方法 根据裂缝的部位 性质和修补请求和条件 可采用无筋素喷浆 或挂网喷浆联合凿槽嵌补等修补方法 先将结构物的裂缝或孔隙和外界封闭 仅留出进浆口及排气孔 然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以必定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散 胶凝固化 以达到恢复整体性 强度 耐久性及抗渗性的目标 浆液主要有 水泥浆 水泥 水玻璃 环氧糠酮 聚氨脂 丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法 其强度高效果好 开槽填补先沿裂缝凿一条深