浅谈产生混凝土裂缝的原因及措施

浅谈产生混凝土裂缝的原因及措施浅谈产生混凝土裂缝的原因及措施 一 混凝土裂缝类型及成因一 混凝土裂缝类型及成因 实际上 钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多 甚至多 种因素互相影响 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因 其中最常见的是混凝土早期裂缝 混凝土早期裂缝有以下几种 1 塑性沉降裂缝此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨 料沉降时受到阻碍 如钢筋 模板 而产生的 这种裂缝大多 出现在混凝土浇注后 0 5 小时至 3 小时之间 混凝土尚处在塑 性状态 混凝土表面消失水光时立即产生 沿着梁及板上面钢 筋的走向出现 主要是混凝土塌落度大 沉陷过高所致 另外 在施工过程中如果模板绑扎的不好 模板沉陷 移动时也会出 现此类裂缝 2 塑性收缩裂缝 此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后 在塑性状态时 表面水分蒸发过快造成的 这类裂缝形状不规则 长短宽窄不 一 呈龟裂状 深度一般不超过 50mm 多在表面出现 产生的 原因主要是混凝土浇注后 3 4 小时左右表面没有被覆盖 特别 是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快 或者 是基础 模板吸水过快 以及混凝土本身的水化热高等原因造 成混凝土产生急剧收缩 此时混凝土强度趋近于零 不能抵抗 这种变形应力而导致开裂 3 温度的变化与湿度的变化 裂缝 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热 内部温度不 断上升 在表面引起拉应力 后期在降温过程中 由于受到基 础或老混凝上的约束 又会在混凝土内部出现拉应力 气温的 降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力 当这些拉应力超出 混凝土的抗裂能力时 即会出现裂缝 许多混凝土的内部湿度 变化很小或变化较慢 但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变 化 如养护不周 时干时湿 表面干缩形变受到内部混凝土的 约束 也往往导致裂缝 4 原材料质量引起的裂缝 混凝土主要由水泥 砂 骨料 拌和水及外加剂组成 混 凝土所采用材料的质量不合格 可能导致结构出现裂缝 砂石含泥量超过规定 不仅降低混凝土的强度和抗渗性 还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝 砂石的级配差 或砂颗粒过细 用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝 碱 骨料反应 骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇 水 硅 反应会生成膨胀的胶质 吸水后造成局部膨胀和拉应力 则构 件产生爆裂状裂缝 在潮湿的地方较为多见 拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含 量较高时对钢筋锈蚀有较大影响 采用海水或含碱泉水拌制混 凝土 或采用含碱的外加剂 可能对碱骨料反应有影响 二 二 混凝土裂缝常见预防措施混凝土裂缝常见预防措施 1 塑型沉降裂缝预防措施此类裂缝预防的措施如下 在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度 保证混凝土均质性 搅拌运输卸料前先高速运转 20 30 秒 然后反转卸料 施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实 情况 不能漏振 过振使混凝土离析分层 施工过程中严禁随意加水 2 塑性收缩裂缝预防措施此类裂缝预防的措施如下 施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护 增加环境湿 度 商品混凝土公司在满足可泵性 和易性的前提下尽量减 小出机塌落度 降低砂率 严格控制骨料的含泥量 为了防止温度的变化与湿度的变化裂缝 减轻温度应力可 以从控制温度和改善约束条件两个方面着手 3 控制温度的措施如下 1 采用改善骨料级配 用干硬性混凝土 掺混合料 加 引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量 2 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的 浇筑温度 3 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度 利用浇筑层面散热 4 在混凝土中埋设水管 通入冷水降温 5 规定合理的拆模时间 气温骤降时进行表面保温 以 免混凝土表面发生急剧的温度梯度 6 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构 在 寒冷季节采取保温措施 改善约束条件的措施是 1 合理地分缝分块 2 避免基础过大起伏 3 合理的安排施工工序 避免过大的高差和侧面长期暴 露 4 施工方面原因造成的裂缝预防措施此类裂缝预防措施如 下 加强模板施工的过程管理 模板及其支架必须有足够的 承载能力 刚度和稳定性 在振捣过程中派专人进行看模 防 止松扣下沉现象发生 试块强度达到设计允许值时方能拆模 混凝土的成品保护 对浇筑好的板面 必须在混凝土强 度达到 1 2n mm2 后方可上人 钢筋绑扎施工加强对负弯矩筋的管理 加密支撑马凳的 间距 确保板面负弯矩筋的保护层厚度 振捣方式方法必须正确 振捣易快插 慢拔 振捣时间 过短 混凝土不均匀 时间过长 易导致严重浮浆 三 工程实例分析三 工程实例分析 一 工程概述某沿海地区六层砖混结构住宅楼群 建筑 面积均为 3000 平米左右 屋顶为坡屋顶 各建筑砌筑砂浆 1 2 层均采用 m7 5 混合砂浆砌筑 3 层以上均采用 m5 混合砂 浆砌筑 砌筑砖均为 mu1o 粘土红砖 各建筑楼板 楼梯 圈 梁及构造柱等现浇混凝土构件 混凝土设计强度等级均为 c20 基础混凝土条形基础 基础顶部设有钢筋混凝土基础圈梁 上述住宅竣工后居民入住一段时间 逐渐发现部分楼板 局部过梁 梯梁开裂 其中现浇楼板裂缝宽度大多在 0 1mm 0 3 mm 长度不等 主要表现于楼板角 45 斜裂缝 楼 板中部平行裂缝 平行于长短边 和穿线管处裂缝 经权威部 门检测 本工程实例所产生的裂缝属于非受力裂缝 即非荷载 作用引起的裂缝 裂缝虽然不影响结构安全 但影响结构的耐 久性和正常使用 必须进行封闭处理 对于该工程发生的现浇楼板裂缝 根据检测调查结果 首 先采用排除法分析各种原因 1 排除地震力作用 因为从工程建造到使用整个过程未发 生过地震 2 排除荷载作用 因为许多发生裂缝的空置房间在竣工验 收时未产生裂缝 在大半年后才陆续出现上述裂缝 房间空置 期间未有堆积荷载 只有结构自重 3 排除设计承载力不足 因为经复核设计图符合国家现行 设计规范要求 4 排除地基不均匀沉降影响 因为通过现场观察 建筑物 与排水明沟处未出现由沉降产生的开裂现象 墙体未出现斜裂 缝 通过沉降观测 到目前建筑物未发现不均匀沉降 5 排除材料不合格因素 因为所采用的材料均有合格证 且材料经过测试合格 经过深入调查及分析 设计 施工 监理 建设 材料等 各方专家认为混凝土收缩及温度应力的辅助作用是引起现浇楼 板出现上述典型裂缝的主要原因 出现的主要裂缝成因分析 1 穿线管位置裂缝原因 当前 在混凝土板中预埋电线导 管大多采用 pvc 管 由干 pvc 管直径较大 管径多在 20 30mm 弹性较太 表面光滑 与混凝土结合较差 使得板 内存在薄弱环节 当混凝土楼板较薄时 很容易因混凝土收缩 而产生裂缝 本工程混凝土板厚 100mm 穿线管直径约占板厚 的 1 3 加之混凝土收缩变形较大 若在该部位布管和浇捣混 凝土不善 极易形成沿线管布设走向的裂缝 2 板角斜裂缝原因 钢筋混凝土结构在不同的时间季节和 环境中 其周边大气温度发生变化 在混凝土结构中产生热胀 冷缩的 温度变形 对于现浇混凝土楼板 由于日夜温差及季 节温差的影响 将会产生截面均匀温差应力 本工程中 楼板与圈梁整体浇注 墙体及圈梁对现浇楼板 支承边具有较强的约束作用 由子混凝上的收缩应力 加上反 复温差应力的辅助作用 在楼板中产生双向拉应力 混凝上的 抗拉强度比抗压强度低的多 当某一处最大主拉应力达到混凝 土的抗裂强度时 混凝土沿与最太主拉应力垂直的方向受拉劈 裂 在实际中混凝土的抗裂强度的取值离散性较大 随着双向 应力比的不同 楼板裂缝出现的形式也不同 即有房间角部出 现 45 度斜裂缝 3 楼板平行于长边和短边的裂缝原因 该工程施工段长 45m 楼板混凝上连续浇筑 形成整体连续板 按标准状态下 混凝土收缩变形 y0 3 24 10 4 计 该板东西向绝对变形达 15mm 而本工程楼板与圈梁整体浇筑 楼板变形受到圈梁约束 而在板内产生拉应力 下面采用公式进行估算该工程混凝土的 干缩值以及在板内产生的拉应力 y t y0 m1 m2 m10 l e 0 01t 式中 y t 任意时间的收缩 mm mm t 由浇灌时至计算时 以天为单位的时问值 本工程取 t 120 天 y 0 y 最终收缩值 mm mm m1 m2 m10 考虑各种非标准条件的修正系数 m1 水泥品种 普通水泥取 1 0 m2 425 水泥细度 4000 取 1 13 m3 骨料 取 1 0 m4 水灰比 0 64 取 1 5 m5 水泥浆量为 0 35 取 1 75 m6 自然养护三天 取 1 09 m7 因秋季施工 气候比较干燥 环境相对湿度 30 取 1 18 m8 水力半径倒数 圈梁 r 0 165cm l 取 0 916 板 r 0 23 cm l 取 1 01 m9 机械振捣 取 1 0 m10 配筋率 包括不同模量比 圈梁为 0 06 取 0 84 板为 0 02 取 0 944 计算得 y 120t 板 9 86 10 4 y 120t 圈梁 7 95 10 4 y y 120t 板 y 120t 圈梁 1 91 10 4 因其垂直裂缝的主应力最大值在板的中部 公式为 max e y 1 1 ch l 2 h t 2cx h e 这里 h t 考虑徐变引起的内力松驰系数 平均取 0 5 cx 水平阻力系数 混凝土板与混凝土圈梁 cx 1 0n mm3 l 板长 以 2 楼一层楼板 7 8 轴间裂缝为 例 取 l 32400mm e 混凝土弹性模量 按楼扳测试强度 c20 计算 取 e 2 55 104mpa h 混凝上换算宽度 考虑两侧对称约束 当 h 2 0 2l h h 当 h 2 0 2l h 0 4 l 本工程 h 6000 mm 0 4 l 12960 取 h 6000mm 代入以 上数值计算得楼板中部最大拉应力为 max 2 16mpa 大于 c20 混凝土的抗拉强度标准值 ftk l 54mpa 可见 本工程在实 际施工条件下楼板中部 南北向裂缝 东西向裂缝 产生裂缝 确实是由于混凝土收缩变形过大引起的 上述计算还未考虑降 温差的影响 若考虑降温差 10 max 3 48mpa 四 建议四 建议 通过以上的原因分析 认为本工程现浇楼板中的裂缝主要 是