混凝土裂缝判断和处理2016

1、混凝土裂缝判断和处理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江西省建筑材料工业科学研究设计院 吴金国吴金国 高级工程师高级工程师 工检中心主任工检中心主任 二二0一六年五月一六年五月 裂缝的分类裂缝的分类 裂缝的产生的原因裂缝的产生的原因 裂缝的检测分析裂缝的检测分析 裂缝的修复裂缝的修复 结构加固结构加固 3 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。 v

2、建筑结构产生裂缝：建筑结构产生裂缝： 荷载裂缝，几率荷载裂缝，几率20%20% 变形裂缝，几率变形裂缝，几率80%80% 混凝土的变形类型与开裂 v 自由收缩，相向变形，不裂；自由收缩，相向变形，不裂； v 限制收缩，背向变形限制收缩，背向变形, ,开裂开裂; ; v 自由膨胀，背向变形，开裂；自由膨胀，背向变形，开裂； v 限制膨胀，相向变形，不裂限制膨胀，相向变形，不裂 图5-3 楼板附加构造筋(原受力筋、分布筋未示出) 外 角 上 下 层 布 置 上下布置6200网片 混凝土结构裂缝分类混凝土结构裂缝分类 v 塑性裂缝 v 温度裂缝 v 收缩裂缝 干燥收缩 自干燥收缩 塑性裂缝 混凝土表

3、面混凝土表面 泌水速率泌水速率 蒸发速率蒸发速率开裂开裂 最大允许水分蒸发速率最大允许水分蒸发速率 v ACI 305建议：对泌水速率介于建议：对泌水速率介于0.51.5kg/m2/h的普通的普通 混凝土，最大允许蒸发速率为混凝土，最大允许蒸发速率为1.0kg/m2/h。 v 但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，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，比如发速率的环境下，比如0.20.7kg/m2/h，塑性收缩裂缝依，塑性收缩裂缝

4、依 然有可能出现。然有可能出现。 养护的重要性养护的重要性 v 养护养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养护是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：否良好的标准： v 首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率； v 其次，必须在初凝之前开始养护。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，表面潮湿不是无需养护的理由， 我们等不到表面发白。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。 v温差收缩温

5、差收缩 水泥水化热，水泥水化热，300-350 kJ/kg300-350 kJ/kg； 混凝土的绝热温升混凝土的绝热温升40-55 40-55 C C； T=10 T=10 ， =1=11010-5 -5/ /， 冷缩值冷缩值 S ST T=T/1=T/11010-4 -4； ； T25T25，则，则S ST T=2-2.5 =2-2.5 1010-4 -4。 。 绿地中央广场混凝土底板的温升曲绿地中央广场混凝土底板的温升曲 线（温差）冬季施工线（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绿

6、地中央广场混凝土底板的温升曲 线（温升）线（温升） 最厚处最厚处9米米 承台承台 唐宁街混凝土底板的温升曲线（布唐宁街混凝土底板的温升曲线（布 管）夏季施工管）夏季施工 1#测管2#测管3#测管 4#测管 5#测管6#测管7#测管 1#通道 2#通道 3#通道 4#通道 5#通道 6#通道 7#通道 8#通道 9#通道 13#通道 14#通道 15#通道 16#通道 17#通道 18#通道 19#通道 20#通道 21#通道 10#通道 11#通道 12#通道 唐宁街C座承台测温测管通道示意图 唐宁街混凝土底板的温升曲线（温唐宁街混凝土底板的温升曲线（温 差）差） 唐宁街混凝土底板的温升曲线（

7、温唐宁街混凝土底板的温升曲线（温 升）升） 省高院混凝土底板的温升曲线（温省高院混凝土底板的温升曲线（温 升）升） 夏季施工夏季施工 混凝土内部湿度变化导致的体积变化混凝土内部湿度变化导致的体积变化 干燥收缩干燥收缩： 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，可蒸发水分约水泥浆体，可蒸发水分约6ml 混凝土混凝土C=300kg/m3 ，可蒸发水分约，可蒸发水分约18ml 水泥砂浆干缩值约水泥砂浆干缩值约0.10.2% 水泥混凝土水泥混凝土180天自由干缩值约天自由干缩值约0.040.06% 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。

8、自收缩自收缩 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，减缩值2127L/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。部分充满水，形成弯月面，外界的压力使水泥浆体收

9、缩。 自收缩与干缩的异同点自收缩与干缩的异同点 相同点相同点：均由于水的迁移水的迁移所引起； 不同点不同点： 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。 v 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。 v 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。 v 干燥收缩是引起普通混凝土开裂的主要原因之一。 v 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

10、异同点自收缩与干缩的异同点 裂缝问题裂缝问题 案例分析案例分析 v裂缝类型出现的时间：裂缝类型出现的时间： v塑性裂缝塑性裂缝开始几个小时开始几个小时 v温度裂缝温度裂缝一天到两一天到两/三个星期三个星期 v干燥裂缝干燥裂缝几周或者甚至几个月后几周或者甚至几个月后 假想混凝土结构中的内部裂缝 塑性裂缝塑性裂缝 路面和板路面和板 钢筋混凝土板钢筋混凝土板 v塑性裂缝的三种形式：塑性裂缝的三种形式： v在板边缘近似45度的对角线裂缝。 v任意分布的网状裂缝。 v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。 防止措施防止措施 v养护：

11、早期养护、二次抹压。养护：早期养护、二次抹压。 v配合比设计：混凝土缓凝不宜过长。配合比设计：混凝土缓凝不宜过长。 v 考虑使用引气剂考虑使用引气剂 v 掺入纤维掺入纤维 ：纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力。：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。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 温度裂缝温度裂缝 外部约束外部约束 内部约束内部约束 v G：外部约束，厚墙：外部约束，厚墙 主要原因：水化热过大主要原因：水化热过大 次要原因：快速冷却次要原因：快速冷却 H: 内部约束，厚板内部约束，厚板 主要原因：较大的温度梯度主要原因：较大的温度梯度 次要原因：快

12、速冷却次要原因：快速冷却 出现时间：出现时间：1天到天到23周周 大部分情况下，混凝土中心温度在约大部分情况下，混凝土中心温度在约714d冷却至环冷却至环 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现在内部温度从高峰下降1020度时形成。几周或几度时形成。几周或几 月后形成的裂缝不是温度收缩裂缝。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 长期干燥长期干燥 收缩收缩 v最常见的位置：路面和墙最常见的位置：路面和墙 v防止措施：减少用水量和增强养护防止措施：减少用水量和增强养护 v出现的时间：几周或几

13、月出现的时间：几周或几月 预拌混凝土结构裂缝产生的原因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。 v1. 1. 水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的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量波动，是导致混凝土裂缝增多的直接材料因直接材料因 素素； 过去与现实的对比：水泥 项目项目过去过去现在现在

14、水泥水泥 筛余筛余58%， 比表面积比表面积250300m2/kg， 标稠用水量标稠用水量2627%， 掺合料掺合料12种，种， 筛余筛余13%， 比表面积比表面积350400m2/kg， 标稠用水量标稠用水量2730%， 掺合料掺合料812种，种， v2. 泵送施工技术的应用，对材料提出的高可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，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是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素间接材料因素； 配合比配合比 项目项目过去过去现在现在 配配 合合 比比 用水量用水量 大大小小 水灰比水灰比 大大小小 砂

15、率砂率 小小大大 浆骨比浆骨比 小小大大 坍落度坍落度 小小大大 保水性保水性 好好差差 粘聚性粘聚性 好好差差 v3. 3. 传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常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导致混凝土裂缝增多的施工因素施工因素； v4. 4. 非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺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，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是导致混凝土裂缝增多的设计因素设计因素； v 对对传统普通混凝土

16、传统普通混凝土，业已形成的设计理论和措施，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。增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。 v 对对现代普通混凝土，现代普通混凝土，当采用了这些措施，甚至掺膨胀当采用了这些措施，甚至掺膨胀 剂等技术后，裂缝问题依然严重。剂等技术后，裂缝问题依然严重。 v5. 5. 监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及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在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的管理因管理因 素素。 裂缝控制理念和目标

17、裂缝控制理念和目标 从零开始形成坚实而稳固的一体从零开始形成坚实而稳固的一体 设计设计材料材料施工施工 管理管理 v 材料选择材料选择 材料的质量控制 v 设计控制设计控制 结构缝的布置 控制缝 设计构造措施 v 施工质量和管理施工质量和管理 施工技术措施 系统的调查和检测系统的调查和检测 调调 查查 钢筋腐蚀状况钢筋腐蚀状况 中性化状况中性化状况 氯离子含有量氯离子含有量 碱骨料反应碱骨料反应 钢筋位置钢筋位置 剥离或浮起剥离或浮起 混凝土强度和混凝土强度和 结构物抗力结构物抗力 检检 测测 结构设计资料结构设计资料 建材资料建材资料 构件检测构件检测 缺陷检测缺陷检测 裂缝检测和分析裂缝检

18、测和分析 案例案例 关于楼板案例关于楼板案例. v设计方面：设计方面： 关于楼板厚度、配筋问题，应进行关于楼板厚度、配筋问题，应进行 对承载力、刚度、裂缝进行复核计算对承载力、刚度、裂缝进行复核计算 v建材方面：应复核原材料质量，对于拌合物性能，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应复核记录和实体检测，必要时钻芯取样试验 v施工方面：查阅施工日志、检查记录等相关资料，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。以及实地检测。 v使用环境：收集气温等资料使用环境：收集气温等资料 裂缝调查内容 裂缝检测手段裂缝检测手段 v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 v长度：用直尺、卷尺进行测量 v宽度：用裂缝测宽仪、塞尺进行检测 v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 v 2021-7-12 混凝土裂缝宽度检测混凝土裂缝宽度检测