中建混凝土结构裂缝成因及控制措施

2、混凝土裂缝产生原因3、混凝土裂缝分类1、背景简介化学侵蚀、冻融循环、碳化、钢筋锈蚀、碱骨料反应等都会对混凝土结构体产生破坏功能。这些破坏功能的发生进行的快慢，除了受混凝土自身材料性质的影响外，裂缝也是一个重要的影响因素。空气中的二氧化碳、二氧化硫气体及雨水等会顺着裂缝进入混凝土内部，促成钢筋锈蚀的加快、碱骨料反应及碳化速度的加快进行，从而引起耐久性的下降和缩短建筑物的使用寿命。1、混凝土材料的特点：混凝土是多种相态(固、液、气)、多种物质构成的固相：由粗骨料(碎石、砾石或人工轻骨料)、细骨料(砂)以及水泥水化后的水泥石组成。液相：拌合用水以及各种液态添加剂(视需要添加)。23图1-1混凝土构造顺筋裂缝顺筋裂缝胶凝收缩(自收缩):水泥浆胶体结晶固化成水泥石过程，混凝土体积大幅减少，形成混凝土内部裂隙，细小不连通，呈弥散状态分布在骨料周边。图1-2混凝土的内部缺陷图1-2混凝土的内部缺陷水泥品种：一般来说影响大小顺序为：矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>早期水泥>粉煤灰水泥(但这并不绝对，还水胶比、水泥用量、含水量：单位体积混凝土的水泥用量相同时，水灰比越大，收缩越大；单位体积混凝土的含水量越大，收缩越大；水用量不变时，单位体积水泥用量越大，收缩越大。(目前项目一般水胶比控制在0.4左右)养护期：湿养护相对于自然养护能显著减小混凝土收缩，延长养护时间也能有效地延缓收缩变形的发展。(以自然养护7d为标准，自然养护3d收缩增加9%,自然养护14d收缩减少14%)环境状态：以环境湿度W=50%为标准，当相对湿度为25%时，混凝土收缩约增加25%;当相对湿度为80%时，混凝土收缩约减少30%;风速越大，混凝土表面水分散失加速，收缩变形大；温度高，有利于水泥水化和水分蒸发，收缩增大，低温下收缩趋于稳定。构件尺寸：水分迁移的阻力受迁移路径控制，在其他条件一致时，失水速率取决于构件的尺寸，混凝土的收缩随(收缩)图1-3混凝土内部的应力状态3.4.5结构构件应根据结构类型和本规范第3.5.2条规定的环境类别，按表3.4.5的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值Wm。表3.4.5结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值(mm)环境类别钢筋混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级裂缝控制等级三级三级二b二级一三a、三b一级一3.5.2混凝土结构暴露的环境类别应按表3.5.2的要求划分。表3.5.2混凝土结构的环境类别环境类别一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境二a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；裂缝的计算：《混凝土结构设计规范》GB7.1.4在荷载准永久组合或标准组合下钢筋混凝土构件受拉7.1.2在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构7.1.4在荷载准永久组合或标准组合下钢筋混凝土构件受拉1)轴心受拉构件2)偏心受拉构件3)受弯构件●非预应力采用荷载准永久值；预应力采用荷载标准值。●与配筋有关，体现的是配筋率；配筋率越大，裂缝越小。●非预应力采用荷载准永久值；预应力采用荷载标准值。●与配筋有关，体现的是配筋率；配筋率越大，裂缝越小。●与保护层厚度有关Cs,保护层厚度越大，裂缝宽度越大。受弯板裂缝板厚实配筋应力d专ψ++++++++++十+++2、混凝土裂缝产生原因●偏心受拉构件：如图(b)●偏心受压构件：如图(c)●简支受弯构件：如图(d)●混凝土的收缩：4.1.3混凝土轴心抗压强度的标准值4.1.3混凝土轴心抗压强度的标准值f应按表4.1.3-1采用；轴心抗拉强度的标准值fu应按表4.1.3-2采用。表4.1.3-1混凝土轴心抗压强度标准值(N/mm²)强度混凝土强度等级强度混凝土强度等级表4.1.3-2混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm²)强度混凝土强度等级●混凝土的脆性：混凝土是一种脆性材料，除抗拉强度很低以外，承受拉应变的能力同样很差，很小的强迫受拉变形即可造成其断温度变化剧烈的部位);由于水泥水化热的原因，大体积混凝土)●强迫位移引起的约束应变●耐久性环境作用与混凝土成形早期出现收缩裂缝不同，有些裂缝是在环境长期作用下形成的，比如：混凝土碳化、严寒地区混凝土内部水分结冰后冻胀、攀爬植物、水生植物的长期作用等。图2-5外部约束使主体开裂(贯通性裂缝)(e)边缘受约束的板(>80cm);(d)下面受到约束的板图4地基两端沉降较大造成的倒八字形沉降裂缝图5图4地基两端沉降较大造成的倒八字形沉降裂缝位),或者构造做法失当(例如凹槽、内角曲率半径过小而容易引起应力集中等),都可能使结构刚度突变、体型比例失调角部重叠的 水泥强度等级越高，水泥细度越小，比表面积越大，则水化热越多，收缩约大，越容易开裂；水泥活性越强，其水化热越大，冷凝过程中收缩加大，容易开裂；活性较小，低水化热的矿渣水泥、粉煤灰水泥等收缩较小，对防止开裂有利；细骨料(砂)含量越高，体积稳定性越差，收缩较大，容易开裂；●掺合料和外加剂适当掺入掺合料(粉煤灰等)可以提高体积稳定性，减少收缩，遏制裂缝出现。外加剂(包括减水剂、膨胀剂等)选择失误、掺量不当，或养护不良，会加大收缩，引起混凝土开裂。●混凝土结构体型复杂、怪异，抗力和刚度分布不均匀(如不规则的结构布置),往往会在薄弱处引起局部裂缝。●配筋方式不当，细而密的钢筋可较好的控制裂缝，少而粗的配筋方式往往无法有效控制裂缝而开裂。●混凝土结构设缝不当，体量、尺度过大，约束应变积累过多而无法释放，就会在相对薄弱处引起裂缝。《高规》3.4.13●在混凝土结构受力的敏感部位(如凹角处等)未做妥善的构造处理，导致应力集中而引发局部裂缝。●混凝土保护层厚度处理不当，引起钢筋锈蚀以及相应的锈胀裂缝。●设计时环境类别选择不当，不满足耐久性要求，长久使用以后发生耐久性裂缝。【裂缝控制限值】《高规》3.4.13当采用有效的构造措施和施工措施减小温度和混凝土收1顶层、底层、山墙和纵墙端开间等受温度变化影响较大的部位提高配筋率；2顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层；3每30m～40m间距留出施工后浇带，带宽800mm~1000mm,钢筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在45d后浇筑；4采用收缩小的水泥、减少水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂；5提高每层楼板的构造配筋率或采用部分预应力结构。《混规》表8.2.1混凝土保护层的最小厚度c(mm)环境类别一二a二b三b注：1混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度数值应增加5mm;2钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm,3、施工质量：●混凝土拌合物在搅拌、运输、浇筑时不均匀，造成分层、离析、泌水，引起裂缝。●在混凝土强度较低的情况下进行预应力施工(张拉、放张，特别是骤然放张预应力),导致裂缝。●分层振捣混凝土的时间、工艺失控，间隔时间过长而造成接搓处已凝固的混凝土被振散，从而形成“冷缝”。●施工时超载或意外荷载(例如撞击、大量堆载等)的非设计工况，引起裂缝。●拆模过早或模板刚度不足，在混凝土强度较低的情况下承受施工荷载，引起裂缝。支柱支柱图3-20挡土墙和池壁的受弯裂缝(a)内部约束(柱断面);(b)外部约束(墙侧面)季节温差引起的裂缝，冬天裂缝宽度较大，而夏季宽度较小，甚至闭合。裂缝形态多为表层不规则的龟裂状；有时在侧边中部也有较大的垂直于边棱的横向裂缝。图3-55梁的收缩裂缝图3-58应力集中裂缝及局部防裂构造措施图3-68结构一端沉降引起的斜向裂缝软弱地基差异沉降(a)中部地基软弱引起的裂缝；(b)中部荷载较大引起的裂缝图3-70结构两端沉降引起的倒八字形裂缝图3-79吊钩着力不妥引起的局部裂缝水位变动图3-88抹面层的裂缝及脱落图3-92水位变动区的裂缝及剥落(a)水位变动区的裂缝；(b)裂缝引起的剥落在水位变动区的地下室外墙及水中的桩体，由于频繁受到浸水-干燥的反复作用，甚至冻融循环的影响，容易引起混凝土的酥裂、剥落，最终导致截面削弱，降低结构抗力。4、混凝土裂缝控制措施1在混凝土结构下列受到约束的部位，应配置构造钢筋或采取相应的防裂构造措施(建议采取小而密的水平钢筋，且将水平钢筋置于竖向):①按简支构件设计，但嵌固在砌体墙内的现浇板、预制板或梁的端部；②按饺接端设计而实际为约束连接的混凝土墙或柱的端部；③按饺接梁设计但实际与墙或柱浇筑成一体的梁端及墙、柱连接部位；④预制构件的拼接部位；⑤预制板的板侧拼缝；⑥混凝土结构与其他类型构件的连接部位；⑦按受压设计，而实际可能承受拉力的构件；⑧大跨度构件的支撑部位；⑨大跨度楼板的角部区域；⑩结构单元楼板的角部区域。《建筑工程裂缝防治技术规程》2在混凝土结构下列形状、刚度突变的部位，应配置防止①构件的凹角部位；②结构中部有局部凹进的部位；③楼板、墙体厚度变化的部位；④门、窗、设备、管道、施工洞口的角部；⑤结构体量、外形、质量、刚度突变的部位。《建筑工程裂缝防治技术规程》3在混凝土构件容易引起收缩变形积累的部位，应增加抵抗收缩变形的构造配筋(建议采取小而密的分布筋，且将水平钢筋置于竖向)或钢筋网片：①现浇混凝土板面的板芯部位；②板边、板角部位；③墙面水平部位；④梁类构件侧面；⑤混凝土保护层中。《建筑工程裂缝防治技术规程》②混凝土施工缝宜留置在结构受力较小且便于③对有防水防渗要求的结构构件，应采取防水防渗措施，并应④分层设置水平施工缝时，除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定其位置②后烧带宜在混凝土干缩速率明显下降后浇筑；混凝土的干缩速率可通过现场同条件养护试件测③后浇带两侧可做成平直缝或阶梯缝，其防水构造形式宜采用大体积混凝土或表面积较大的混凝土构件，宜选用强度较混①宜采用低热水泥；②可按设计允许的龄期要求使用粉煤灰和混凝剂，调节胶凝材料水化速度；③在混凝土拌合物的运输与浇筑过程中，应进序号抗浮设计出现以下情况需要验证安全性。①未经技术鉴定和设计许可，不得改变抗浮结构、构件及抗浮设施的使用条件、性能及用途。②抗浮工程采用新方法、新技术、新工艺或新材料时，应通过试验或专项研究验证其安全性。《建筑工程抗浮技术标准》《建筑工程抗浮技术标准》施工期抗浮设防水位应取下列地下水水位的最高值。①水位预测咨询报告提供的施工期最高水位；②勘察期间获取的场地稳定地下水水位并考虑季节变化影响的最不利工况水位；③考虑地下水控制方案、邻近工程建设对地下水补给及排泄条件影响的最不利工况水位；④场地近5年内的地下水最高水位；⑤根据地方经验确定的最高水位。《建筑工程抗浮技术标准》防水板设计，设计院应提供裂缝验算计算书，控制裂缝要求：板底(迎水面)0.2mm,板面关于内外防水，优先采用迎水面防水，并形成整体连续的柔性防水构造。—邸童复印无斌)中国建筑一局(集团)有跟公司自贸时代中心二期总承包工程报告日期A1-3底坂原材料性能阻锈剂产地广东马菜特种原材有限公司名称瓶格SY-R防腐蚀阻锈剂惨蓄5菜膨胀湘产地广东粤座特种意材有限公司名称规格7长膨研做批磨防水产修蓝B_%影响系地二 设计配合比水砂阻锈剂材料用量一明爆系授告旗学：RP2022-025—V济圳出建设工福试报告悠一格式4-1●细度模数>2.3●最大粒径不宜小于31.5mm●水<175或170kg●胶凝材料>300kg●粉煤灰<50%胶凝材料●水胶比<0.55或0.45《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-20111胶凝材料用量不宜小于300kg/m³,2砂率宜为35%～45%。7.4.3泵送混凝土试配时应考虑坍落度经时损失。低热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥》GB200规定。当采用的3d和7d水化热分别不宜大丁240kJ/kg和270kJ/kg,水化热试验方法应按现行国家标准《水泥水化热测定方法》CB/T12959执行。2粗骨料宜为连续级配，最大公称粒径不宜小于31.5mm,含泥量不应大于1.0%。3细骨料宜采用中砂，含泥量不应大于3.0%。4宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。7.5.2当采用混凝土60d或90d龄期的设计强度时，宜采用标准尺寸试件进行抗压强度试验。1水胶比不宜大于0.55,用水量不官大于175kg/m³;2在保证混凝土性能要求的前提下，宜提高每立方米混凝土中的粗骨料用量；砂率宜为38%～42%;3在保证混凝土性能要求的前提下，应减少胶凝材料中的水泥用量，提高矿物掺合料掺量，矿物掺合料掺量应符合本规程7.5.4在配合比试配和调整时，控制混凝土绝热温升不宜大于50℃。7.5.5大体积混凝土配合比应满足施工对混7.5大体积混凝土①7.5.1采用低水化热的胶凝材料，有利于限制大体积混凝土由于温度应力引起的裂缝粗骨料粒径太小则限制混凝土变形作用较小③掺用缓凝型减水剂有利于缓解温升，起到温控作用。7.5.2由于采用低水化热的胶凝材料有利于限制大体积混凝土由于温度应力引起的裂缝，所以大体积混凝土的胶凝材料中往往掺用大量粉煤灰等矿物掺合料，使混凝土强度发展较慢，设计采用混凝土60d或90d龄期强度也是合理的。当标准养护时间和标准尺寸试件未能两全时，维持标准尺寸试件比较合理。7.5.3水胶比大，用水量多对限制裂缝不利。混凝土中粗骨料较多有利于限制胶凝材料硬化休的变形作用。囚为水泥水化热相《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018:4.3配合比设计4.3.1大体积混凝土配合比设计，除应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定外，尚应符合下1当采用混凝土60d或90d强度验收指标时，应将其作为混凝土配合比的设计依据；2混凝土拌合物的坍落度不宜大于180mm;3拌合水用量不宜大于170kg/m³;4粉煤灰掺量不宜大于胶凝材料用量的50%,矿渣粉掺量不宜大于胶凝材料用量的40%;粉煤灰和矿渣粉掺量总和不宜大于胶凝材料用量的50%;5水胶比不宜大于0.45;6砂率宜为38%～45%。4.3.2混凝土制备前，宜进行绝热温升、泌水率、可泵性等对大体积混凝土裂缝控制有影响的技术参数的试验，必要时配合比设计应通过试泵送验证。4.3.3在确定混凝土配合比时，应根据混凝土绝热温升、温控施工方案的要求，提出混凝土制备时的粗细骨料和拌合用水及入模温度控制的技术措施。中国建筑一局(集团)有限公司中国建筑一局(集团)有限公司项目1自贸-高新源-底板B1-2比例1计裂缝共15条，共中，中间裂缝分布较均匀，平均间距2m一道。2自贸-港创-坡道内墙缝出现在外墙土，唐显智比例13分裂缝出现渗漏水情况。蔡乐明比例14穗莞深-太科-顶板、底板、比例15穗莞深。比例测):6比例713号线-盐田港-底板、顶板、目前底板整体漏水情况还好，比较多的是侧墙漏水(单侧支模)比例1813号北延-太科-底板、侧墙陈辉比例11.施工工艺(1)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因；(3)施工过程中，钢筋表面污染、混凝土保证层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝；板负筋、箍筋等抗弯距钢筋位置摆放不当、数量不足、塌陷等问题及楼板抗裂、温度钢筋缺失也是导致楼板开裂的重要原(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切，早期表面干燥或早期内外温度差别较大更容易产生裂缝；养护时间不足，尤其是特殊混凝土养护时长尤为重要。(5)基层表面平整度达不到要求，尤其是垂直度超标，造成抹灰层厚薄不均或抹灰层过厚，>3cm未设置钢丝网加厚处理，从而造成表面龟裂的发生，这也是引发龟裂现象较常出现的原因之一；(6)窗台排水坡度不足或倒坡。按排水要求，不仅外窗台一定要比内窗台低，而且窗框底部的窗台面也应带有内高外低的斜坡，挑檐≥6cm,且设置鹰嘴或滴水线，使雨水外流。实际施工时窗框下的窗台面都是平的甚至外高内低，使雨水不能及时排除；(7)外墙穿墙螺栓止水板焊接不严，穿墙螺栓在外墙面切割时留头过长，垃圾清理不到位，振捣不密实，浇捣方案不合理导致留设冷缝，随意加水等均可以导致地下室渗漏；(8)在施工过程中由于施工工艺不当，致使支座处负筋下陷，保护层过大，固定支座变成塑性铰支座，使板上部沿梁支座处产生裂缝；(9)楼板的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，造成混凝土楼板的弹性变形，致使砼早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂；大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝；(1⑩模板板缝拼缝不