混凝土裂纹产生原因及处理PPT课件

(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。由于混凝土结构及其自身的变形和约束等一系列问题，硬化混凝土中存在许多微孔、气泡和微裂缝。正是由于这些初始缺陷，混凝土呈现出一些异质特征。微裂缝通常是无害的裂缝，不损害混凝土的承载、防渗等功能。然而，在混凝土受到荷载、温差等作用后，微裂缝会继续扩展和连接，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，在混凝土工程中常被称为裂缝。混凝土建筑和构件通常带有裂缝。由于裂缝的存在和发展，内部钢筋等材料往往会被腐蚀，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，在严重的情况下威胁到人们的生命和财产安全。许多工程事故是由裂缝的不稳定发展引起的。现代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，混凝土工程中的裂缝问题在一定范围内是不可避免和可接受的，只有采取有效措施才能将破坏程度控制在一定范围内。钢筋混凝土规范也明确规定了“1号”:某些结构在不同条件下允许有一定宽度的裂缝。但应采取有效措施控制施工中裂缝的出现，以防止裂缝在结构中出现或尽可能减少裂缝的数量和宽度，特别是尽可能避免有害裂缝的出现，以保证工程质量。裂缝和混凝土裂缝有很多原因，包括变形引起的裂缝，如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等。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。在实际项目中我们应该区别对待，根据实际情况解决问题。混凝土工程中的常见裂缝及预防。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。水泥浆中水分的蒸发会产生不可逆的干缩。干缩裂缝的产生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结果：混凝土受外界条件影响，表面失水过快，变形量大，内部湿度变化小，变形量小，较大的表面干缩变形受到混凝土的约束，产生较大的拉应力和裂缝。相对湿度越低，水泥浆体的干缩越大，干缩裂缝越容易出现。干缩裂缝多为表面平行线或网状浅细裂缝，宽度为0.05 0.2毫米。在大体积混凝土中，平面部位较多，在较薄的梁板中，多沿其短方向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋腐蚀，影响混凝土的耐久性，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、骨料的性质和用量、外加剂的用量等有关。主要的预防措施，一是选择收缩较小的水泥，一般采用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。三是严格控制混凝土搅拌和施工的配合比。混凝土的用水量不得大于配合比设计中给出的用水量。四是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，有必要适当延长保温时间塑性收缩裂缝通常发生在干燥炎热或多风的天气，裂缝多为中宽、细端、长短不一的状态，彼此不连贯。短裂纹一般为20 30 cm长，而长裂纹可达2 3 m和1 5 mm宽。造成这种情况的主要原因是：混凝土在最终凝固前强度很小或没有强度，或者混凝土刚刚凝固，其强度很小。在高温或大风力的影响下，混凝土表面失水过快，导致毛细管内负压大，混凝土体积急剧收缩。这时，混凝土的强度无法抵抗自身的收缩，导致开裂。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。主要预防措施之一是选择干缩值较小、早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，加入高效减水剂，提高混凝土的坍落度和和易性，减少水泥和水的用量。第三，在浇注混凝土之前，要均匀彻底地给底座和模板浇水。四是及时覆盖塑料薄膜或湿草席和麻屑，使混凝土表面在终凝前保持湿润，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，应设置遮阳挡风设施，及时维护。沉降裂缝及其预防。沉降裂缝的产生是由于结构基础土质不均匀和松软，或者是由于虚假回填或浸水引起的不均匀沉降。或者由于模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动等原因。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，导致冻土融化后不均匀沉降，导致混凝土结构出现裂缝。这种裂缝多为深裂缝或穿透裂缝，其趋势与沉降有关，一般沿垂直于地面的方向或30 45的角度发展。较大的沉陷裂缝往往有一定的位错，裂缝宽度往往与沉陷成正比。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定后，沉降裂缝也趋于稳定。首先，在上部结构施工前，软土和填土地基应根据需要进行夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，支撑牢固，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，在冻土上支模时应注意的事项。温度裂缝及其预防，温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化大的混凝土结构中。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350 550 kg/m3时，每立方米混凝土将释放17,500 27,500 kJ的热量，从而将混凝土内部温度提高到70左右甚至更高)。由于混凝土体积大，大量的水化热积累在混凝土中，不容易消散，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热更快，从而形成较大的内外温差。较大的温差导致内外不同程度的热胀冷缩，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25 26时，混凝土内部会产生约10兆帕的拉应力)。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，这通常发生在混凝土施工的中后期。在混凝土施工过程中，当温差变化较大或混凝土受到寒潮侵袭时，混凝土表面温度会急剧下降，导致收缩。有表面收缩的混凝土会受到内部混凝土的约束，产生较大的拉应力和裂缝，通常只在高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常中间厚，两端薄，而冷缩裂缝的厚度变化不明显。这种裂缝的出现会引起钢筋腐蚀、混凝土碳化，降低混凝土的抗冻性、抗疲劳性和抗渗性。主要的预防措施是：第一，尽量使用低热或中热水泥，如矿渣水泥和粉煤灰水泥。二是降低水泥用量，尽可能将水泥用量控制在450kg/m3以下。第三是降低水灰比，混凝土的水灰比一般控制在0.6以下。四是改善骨料级配，添加粉煤灰或高效减水剂，减少水泥用量，降低水化热。五是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。第六是在混凝土中加入一定量的具有减水、塑化和缓凝作用的添加剂，改善混凝土混合料的流动性和保水性，降低水化热，延缓热峰的出现。第七，在高温季节，可以采取设置遮阳棚等辅助措施来控制混凝土的温升，降低混凝土浇筑的温度。主要预防措施是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。第九是在大体积混凝土内部设置冷却管，用冷水或冷空气进行冷却，以降低混凝土内外的温差。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。十二是为减少约束，浇筑混凝土前应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涂料等材料。十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿草帘、麻屑等覆盖。并注意浇水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面的缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置隔热措施，防止寒潮袭击。十四是混凝土中配有少量钢筋或掺有纤维材料，以控制混凝土的温度裂缝在一定范围内。化学反应引起的裂缝及其防治、碱骨料反应裂缝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。这些离子与一些活性骨料反应，并吸收周围环境中的水以增加体积，导致混凝土疏松、膨胀和开裂。这种裂缝通常发生在混凝土结构的使用过程中，一旦发生就很难补救，因此在施工中应采取有效措施加以预防。主要的预防措施，一是选择碱活性小的砂岩骨料。二是选择低碱水泥和低碱或无碱外加剂。三是选择合适的外加剂抑制碱骨料反应。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锈蚀，锈蚀钢筋体积膨胀，导致混凝土膨胀。这种类型的裂纹主要是沿钢筋位置出现的纵向裂纹。常见的预防措施是保证钢筋保护层的厚度。第二，混凝土级配应良好。第三，混凝土浇筑应振捣密实。第四，钢筋表面应涂防腐漆。裂缝的出现不仅会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的腐蚀，加速混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性、抗疲劳性和抗渗性。因此，根据裂缝的性质和具体情况，应区别对待，及时处理，以保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要包括以下方法：表面修补、灌浆常见的处理措施是在裂缝表面涂抹水泥浆、环氧水泥或油漆、沥青等防腐材料。为了防止混凝土在保护的同时由于各种影响而继续开裂，通常采取在裂缝表面粘贴玻璃纤维布等措施。灌浆法主要适用于修补影响结构整体性或有防渗要求的混凝土裂缝。它利用压力设备将胶结材料压入混凝土裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而达到封堵加固的目的。常见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。填缝法是裂缝密封中最常用的方法之一。它通常沿着裂缝凿出一个凹槽，并用塑料或刚性止水材料填充凹槽，以达到密封裂缝的目的。常用的塑料材料包括聚氯乙烯水泥、塑料油膏、丁基橡胶等。常用的刚性止水材料是聚合物水泥砂浆。当裂缝影响混凝土结构的性能时，应考虑加固方法。结构加固常用的方法有：增加混凝土结构的截面积、构件转角处包裹钢筋、采用预应力钢筋、粘贴钢板、增加支点钢筋、喷射混凝土钢筋等。混凝土置换是处理严重破损混凝土的有效方法。这种方法是先清除受损的混凝土，然后用新的混凝土或其他材料替换它。常见的替代材料包括：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。电化学防护法，电化学防腐蚀是利用外加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土的环境状态，钝化钢筋，达到防腐蚀的目的。阴极保护法、氯化物萃取法和碱回收法是化学保护法中三种常用且有效的方法。该方法的优点是受环境因素影响小，适用于钢筋和混凝土的长期防腐蚀。它既可用于裂纹结构，也可用于新结构。仿生自愈法是一种新的裂缝治疗方法，它模仿生物组织的功能，自动向伤口部位分泌某种物质，从而达到治愈伤口的目的。在混凝土的传统成分中加入一些特殊成分(如液芯纤维或含粘结剂的胶囊)，在混凝土内部形成一个智能仿生自愈神经网络系统。当混凝土出现裂缝时，会分泌一些液态芯纤维来愈合裂缝。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，影响建筑物的承载能力。因此，混凝土裂缝应认真研究，区别对待，采用合理的方法处理，施工中应采取各种有效的预防措施，防止裂缝的发生和发展，确保建筑物和构件的安全稳定工作。由于混凝土结构中裂缝的频繁出现，特别是早期裂缝，张文关于裂缝和裂缝控制的会议和期刊近年来不胜枚举。工程第一线的大量工程技术人员用自己的经验和体会，为控制裂缝发展提供了许多宝贵的经验。然而，在张文的大部分讨论集中在混凝土配合比和施工质量控制上。在实际工程中，经常发生施工单位将外加剂归咎于搅拌站和搅拌站的情况。人们总是希望找到一种“不开裂的混凝土配合比”或任何能防止混凝土开裂的添加剂。由于混凝土材料的特性，结构中没有永远不会开裂的混凝土。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，以及如何将裂缝控制在最低限度。20多年前，很少有混凝土结构在施工完成前或拆除模板时出现不可接受的裂缝。然而，近年来，早期的开裂问题已经引起了很多人的苦恼。到底发生了什么？许多人把责任归咎于当前施工人员的素质和施工质量(如维护不足等。)。这个问题确实存在，但是影响开裂的因素非常复杂，并且通常不是由单一因素引起的。裂缝的控制不仅是施工人员和混凝土生产者的事情，还涉及到各个方面的责任，包括设计、混凝土及其原材料的生产、施工，甚至监理和业主(开发商、业主或政府监理)。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控当地一名搅拌站技术员说，“你不是在搅拌泥浆吗？”这难道不是他需要提高自己素质的信号吗？为了提高混凝土的质量(请注意，强度并不代表质量)，每个人都有必要了解当前混凝土开裂问题的根本原因，以及每个人应该如何解决这个问题。这意味着应该有一个整