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摘要
混凝土是一种非均质脆性材料,由骨料、水泥石以及其中的气体和水组 成。在温度和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不全都,相互约束而产生初始应力,造成在混凝土内消灭微裂缝。这种微细裂缝的分布不规章且不连贯,在荷载或应力作用下,裂缝开头扩展,并渐渐相互贯穿,从而消灭较大的肉眼可见的裂缝,称为宏观裂缝,即通常所说的裂缝。
钢筋混凝土工程是现代建筑常见的工程工程,在建筑构造中起主要作用。钢筋混凝土构造开裂后,其性能的转变严峻影响构造的长期安全和耐久运行, 直接影响整个工程的质量与使用寿命。本文分析了混凝土构造裂缝产生的原 因,并究其缘由提出了预防措施和处理方法。
关键词混凝土构造;裂缝成因;预防措施;处理方法
第 1 章绪论
钢筋混凝土构造裂缝争论的意义和目的
随着我国国民经济的高速增长,促进了建筑业的快速、持续的进展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种外形,并且耐火性好,不简洁风化,且养护费用低,成为当今世界建筑构造中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工便利快捷,性能稳定,质量牢靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可削减噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。但是,大量的工程和实践理论分析说明 ,钢筋混凝土构件根本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽<>,一般对构造的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和进展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀 ,使钢筋混凝土强度和刚度受到减弱,耐久性降低,严峻时甚至发生垮塌事故,危害构造的正常使用,必需加以掌握, 因此争论商品混凝土裂缝产生的缘由及预防措施是格外重要而迫切的。
开裂发生的缘由可能是原材料的选取与协作比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及构造不合理等。混凝土所产生的温度收 缩、枯燥收缩、不均匀沉降、构造应力集中等都可能会导致混凝土开裂。在实
际工程中, 往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。宽度小于或等于 的裂缝通常对使用无大的危害 , 叫做无害裂缝, 而构造物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力, 而且直接影响构造耐久性, 缩短使用寿命。施工中应实行措施使构造尽量不消灭裂缝 , 或削减裂缝的数量和宽度, 特别是避开消灭有害裂缝。国内外对裂缝宽度都有相应的规定, 如我国的 CCES 01-2025《混凝土构造耐久性设计与施工指南》 , 对钢筋混凝土构造的最大允许裂缝宽度就明确规定干湿交替和冻融环境下的一般构件为 。水中和土中环境下为 。混凝土由于各种收缩引起的开裂问题始终是混凝土构造物裂缝掌握的重点和难点。
国内外争论现状[1]
各国学者依据各自的试验和阅历对钢筋混凝土构造裂缝的开裂机理主要有以下三种观点:粘结——滑移法;无滑移法;综合理论;其综合考虑了以上两种破坏机理对混凝土破坏的准则的争论。而对破坏准则的争论,迄今为止国内外学者提出的破坏准则也不下几十个,他们的来源可以分成三类:一类是借用古典强度理论的观点和计算式;二是以混凝土多轴强度试验资料为根底的阅历回归式;三是以包络面的集合形式特征为依据的纯数学推导式。从整体上来 看,强度理论准则中参数过少的不太适用描述混凝土的实际破坏包络面,亦即不能适应于广泛的应力范围;但参数过多,可能略微提高模拟曲面的精细程 度,但对于材性离散的混凝土来说,也不肯定能真正提高计算准确程度的效 果。
对混凝土裂缝宽度的计算模式主要有;我国设计标准中的计算公式和方
法;美国标准对裂缝的计算公式和方法;模式标准 CEBFIPM90 中的计算方法: 基于有限元争论方法;直接确定最大裂缝的宽度等几种方法。对形成裂缝大小的影响因素很多,一般说来主要有外界荷载及形式,配筋率及形式,钢筋与混
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凝土的
粘结力,混凝土的外形尺寸,粒径大小等都对混凝土裂缝产生、进展有较大的影响。
混凝土受力的不同,裂缝产生的数量和表现形式也不同,依据不同的分类标准,裂缝可以有以下几种分类方法:
(1>依据裂缝的大小不同可以分为:微观裂缝和宏观裂缝; (2>按裂缝消灭的时间早晚可以分为:早期裂缝和后期裂缝; (3>按裂缝的危害程度可以分为:有害裂缝和无害裂缝;
(4>按裂缝运动状况分:愈合裂缝、闭合裂缝、运动裂缝、稳定裂缝和不稳定裂缝。
常见钢筋混凝土构造裂缝的危害[2]
钢筋混凝土构造是多组分复合材料,在各种条件变化和各种材料变形不全都的状况下,微观裂缝的产生几乎是不行避开的,这种微小裂缝假设不扩展或在肯定范围内扩展的话,它对一般的工业与民用建筑的正常使用是不会造成危害的,有害与无害的界限由构造使用功能 打算的。对钢筋混凝土,特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土消灭肯定程度的裂缝,不会快速导致破坏,只是限制裂缝宽度的问题,使其达不到有害程度。但实际使用过程中,钢筋混凝土构造在荷载作用下或是进一步温差和干缩的状况下,微小裂缝会开头开展并相互贯
通,从而进展成较大裂缝,对构造造成极大的影响,形成危害。常见危害有: (1>影响钢筋混凝土构造的承载力量;
(2>引起钢筋锈蚀,使保护层崩落; (3>影响钢筋混凝土构造的正常使用;
(4>降低构造刚度,影响建筑物的整体性;
(5>影响钢筋混凝土构造的耐久性能和使用寿命; (6>影响建筑物的美观;
(7>裂缝大的可能使构造或构件彻底报废、造成工程返工、材料铺张、延迟工期以及较大的经济损失。
第 2 章钢筋混凝土构造裂缝的类型及成因[3]
实际上,钢筋混凝土构造裂缝的成因简单而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种缘由。钢筋混凝土构造的裂缝产生的缘由主要分为三个:(1>由于构造的实际工作状态与设计模型的差异而产生的构造次应力引起的裂缝;(2>由外部荷载引起的裂缝缝隙,按常规计算的各种荷载而引起的;(3>由温度差、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素产生的变形应力而引起的裂缝,施工中可以实行措施避开。(4>大体积混凝土构造中,由于构造截面大, 水泥用量多,水泥水化释放的水化热能产生很大的温度变化和收缩作用,是导致大体积混凝土裂缝的主要缘由。也可依据因素的不同分为混凝土自身缘由和外部缘由两大类。在此,我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。
混凝土因自身特性产生裂缝
收缩裂缝
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收缩裂缝顾名思义其产生缘由就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。从理论上讲,当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时,不会产生裂缝,而实际工程中,混凝土总是受到各种约束的,如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束,因而内部产生拉应力,当拉应力大于混凝土的抗拉强度时,就会产生收缩裂缝。一般来讲,混凝土受到的约束越大,其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是由于水份蒸发、枯燥导致 的,因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。由于混凝土中的水份蒸发通常状况下主要在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右时间内完成的,尤其在硬化过程中水份蒸发速率相对较大;因而,相应地收缩裂缝消灭的时间一般在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右的时间内,通常状况下, 混凝土拆模时收缩裂缝就已根本形成,有时只是由于裂缝太细、太窄不易被觉察,之后随着混凝土水份的进一步蒸发,其收缩裂缝渐渐变粗,或者由于产生渗漏等状况,才被觉察。一般状况下,几个月以后,混凝土体内多余水份蒸发已根本完成,混凝土内湿度与环境湿度根本趋于全都,因而收缩裂缝的宽度进展也趋于停顿,处于相对稳定状况。固然,之后还将随着环境湿度和温度的变化而略有变化,当环境湿度变大时,混凝土将吸取空气中的水份,而收缩裂缝变窄些,反之当环境湿度变小时,混凝土收缩裂缝将变宽些。另外,还随着环境温度变化,混凝土也将产生热胀冷缩现象,因而收缩裂缝也会随着环境温度的上升而变窄些,反之,随着环境温度的降低而变宽些。这种变化可分为:早期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化。
假设混凝土的体积变化受到束约,且混凝土自身抵抗这种变形的抗拉性能过低时,就会产生开裂。可以说,混凝土自身收缩是其固有的物理特性,而由此类缘由产生的收缩裂缝,占常见裂缝的绝大多数。
枯燥收缩
由于水泥混凝土的脱水枯燥,其长度或体积会有所削减,称枯燥收缩。混凝土的枯燥收缩主要是由于水泥石的干缩引起的。水泥石的收缩比混凝土大,约为一般混凝土的 1d 的龄期为基准,相对湿度 70 %左右的环境下,最终的收缩变形为左右。影响其干缩变形的主要缘由可分为内外两方面缘由 : 内因涉及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料 (品种和单方用量> 以及构件大小(厚度> 。外因则涉及环境相对湿度、枯燥时间等。
混凝土自身收缩
所谓自身收缩,是指在外部无水分供给时,水泥浆的骨架形成后,伴随着水泥水化反响的逐步完成,水泥浆中的水被消耗,会形成弯液面而发生负压,消灭的收缩现象。
水化收缩
水泥和水反响后生成物体积,会比反响前水泥和水的体积减小。水化反响的同时,确定体积也会削减,即产生水化收缩。其产生的机理为:
(1>大体积混凝土构造的截面尺寸较大,在施工过程中,由水泥水化过程中释放出大量水化热量,由于混凝土体积大,热量散发不易,造成温升较大,从而导致混凝土体积增大。当这种变形不受约束时,混凝土构造内部不会产生应力。但实际上这种变形确定会受到约束,约束有两种。一是混凝土与外部环境
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温度差异引起的约束;另一种是由于内部的条件而不同产生的约束,以上两种约束产生的应力为温度应力。
(2>其次,湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束,产生的应力为干缩应力。由于湿度传导率远小于热度传导率 <约为 1/1600〕,所以,它主要产生在混凝土外表四周:另外,混凝土自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力,称为自身体积变形应力;还有地基不均匀沉降、模板走样也会产生相应的变形应力。在以上非构造荷载的作用下所产生的应力中,主要是温度应力和变形应力。对于大体积混凝土构造施工中,当混凝土浇筑体的边界无约束时<如底、顶板顶面〕,在早期水化热的温度快速上升阶段,由于混凝土内、外散热条件不同,形成温度梯度,外表受拉,内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土外表就产生裂缝。在混凝土的降温阶段,混凝土的温差引起的变形加上混凝土的体积收缩变形,受到地基和构造边界条件的约束时,在浇筑体的中心断面产生了内部拉应力,当该拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面就产生了贯穿裂缝。
(3>现浇钢筋混凝土构造梁、板产生裂缝的缘由,综合归纳起来可以分为两大类:一是由于设计失误、实际施工不当等缘由导致的构造性裂缝;二是由于混凝土本身的收缩和温差作用所产生的非构造性裂缝。有关资料统计及大量的工程实践说明,一般工程中构造性裂缝约占 20%,大局部为收缩和温差裂缝约占 80%,这些非构造性裂缝可以通过设计和施工阶段实行相应的技术措施进展预防,从而将其掌握在现行标准所允许的范围之内。从大量的工程实践中我们可以觉察,建筑构造中混凝土的收缩和温差裂缝所消灭的位置与构件部位和外形关系的规律根本一样或类似。
干湿引发的体积变化
硬化后混凝土构造虽然是稳定的 ,但在水中或者高湿度的地方,会由于吸水而产生膨胀,称之为润湿膨胀。影响其膨胀率的主要缘由有 :混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度> 、混凝土浸水前的枯燥状态以及水中存放期限等。
温度应力裂缝
温度应力裂缝产生的主要缘由是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度上升,而混凝土外表散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,外表产生拉应力。假设在混凝土外表四周存在较大的温度梯度,就会引起较大的外表拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,假设温差产生的外表拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土外表产生外表裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规章状态,深度较浅,属外表性质。外表裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
其形成过程可以分为以下三个阶段:
(1>初期:自浇筑混凝土开头至水泥放热根本完毕,一般约需 30 天。这个阶段有两个特征,一是混凝土弹性模量的急剧变化,二是水泥放出大量的水化热。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成了剩余应力。
(2>中期:自水泥放热作用根本完毕时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个过程时间中,温度应力主要是由于混凝土的冷却和外界气温的变化所引起,
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这些应力与早期形成的剩余应力相叠加,在这个期间混凝土的弹性模量变化不大。
(3>后期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是由外界气温变化所引起的,这些应力与前两种的剩余应力相叠加。
(4>依据温度应力引起的缘由可分为两类:一是自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的构造,假设内部温度是非线性分布的,由于构造本身相互约束而消灭的温度应力的。例如,桥梁墩身、构造尺寸相对较大,混凝土冷却时外表温度低,内部温度高,在构造外表消灭拉应力,在构造中间消灭压应力。二是约束应力:构造的全部或局部边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往与混凝土的干缩所引起的应力相互共同作用。要依据的温度准确分析出温度应力的分 布、大小是一项比较烦琐的工作。在大多数的状况下,是需要依靠模型试验或数值计算。混凝土构造的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时, 必需考虑徐变产生的影响,具体计算这里就不再细述。
塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝产生的主要缘由是混凝土浇筑后,在塑性状态时外表水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在外表消灭,外形不规章、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过 50mm。产生的缘由主要是混凝土浇注后3—4小时左右外表没有被掩盖,特别是平板构造在炎热或大风天气混凝土外表水分蒸发过快, 或者是根底、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等缘由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。混凝土中蒸发和吸取水分的速度越快,塑性收缩裂缝越简洁产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流淌性、出机时混凝土的塌落度和砂率比一般混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别简洁散失,外表简洁形成裂缝。
塑性沉降裂缝
塑性沉降裂缝产生的主要缘由是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍 <如钢筋、模板〕而产生的。这种裂缝大多消灭在混凝土浇注后 小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土外表消逝水光时马上产生,沿着梁及板上面钢筋的走向消灭,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中假设模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会消灭此类裂缝。
混凝土受外界影响产生裂缝
化学反响影响产生的裂缝
碱骨料反响裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土构造中最常见的由于化学反响而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子.这些离子与某些活性骨料产生化学反响并吸取四周环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般消灭在混凝土构造使用期间.一旦消灭很难补救,因此应在施工中实行有效措越进展预防。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置消灭。钢筋在混凝土中
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腐蚀是电化学(原电池> 的反响过程。打算钢筋腐蚀反响的根本因素是电位差、水和氧缺一不行,实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供给。cl 是钢筋腐蚀反响的最猛烈的活化剂, cl 能破坏钢筋外表钝化膜从而引发腐蚀,也能增高溶液导电性、增大电位差、加速腐蚀反响。所以当混凝土中掺有氯盐或掺入 cl 时就简洁引发钢筋锈蚀,现实工程中的钢筋锈蚀病害大多起因于此。混凝土中钢筋表层腐蚀或铁锈后,体积可增加几倍,挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力,拉应力超过混凝土的承耐力量就将在混凝土的保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝。裂缝消灭后 ,外面的水、气(氧> 可沿缝渗入并进一步加速腐蚀,如是进展下去,裂缝将更增宽、延长,甚至混凝土保护层大片裂开剥落。钢筋截面可随着锈蚀进展而相应减小,细径钢筋甚至可被锈断并对工程构造的安全性、耐久性造成恶劣的影响。
构造受荷裂缝
构造受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能消灭裂缝。如: 拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往消灭不同程度的裂缝。一般钢筋混凝土构件在承受了 30%~40%的设计荷载时,就可能消灭裂缝,肉眼一般不能觉察,而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的 1.5 倍以上。所以在一般状况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的 (这类裂缝有的文献称之为无害裂缝 >。在钢筋混凝土设计标准中,分别不同状况规定裂缝的最大宽度为 0 . 2mm~ 0.3mm,对那些宽度超过标准规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上消灭裂 缝,则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
施工工艺及流程造成的裂缝
施工过程是一个格外简单的过程,其形成裂缝的环节也比较多。在钢筋混 凝土构造浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,假设施工工艺不合理,施工质量低劣,可能产生各种形式的裂缝,特别是瘦长薄壁构造更简洁消灭裂缝。裂缝消灭的部位和走向、裂缝宽度因产生缘由而异,比较典型且常见的如下:(1>钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。(2>混凝土震捣不密实、不均匀,消灭蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。(3>混凝土浇注过快,混凝土流淌性较低在硬化前因混凝土振捣缺乏,硬化后沉实过大,简洁在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。(4> 混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土外表消灭不规章的收缩裂缝。 (5>用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流淌性,增加水和水泥用量,或因其它缘由加大了水灰比,导致混凝土分散硬化时收缩量增加,混凝土外表消灭不规章裂缝。 (6>混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在、旧混凝土和施工缝之间消灭裂缝。(7>混凝土早期受冻,使构件外表消灭裂纹,或局部剥落,或脱模后消灭空鼓现象。(8>施工时模板刚度缺乏, 在浇注混凝土时 ,因侧向压力的作用使得模板变形 ,产生与模板变形全都的裂
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缝。(9>施工时拆模过早,混凝土强度缺乏,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
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。混凝土所承受材料的质量不合格,可能导致构造消灭裂缝。
(1>砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土枯燥时产生不规章的网状裂缝。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。碱骨料反响。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反响会生成膨胀的胶质,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。
(2>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。承受海水或含碱泉水拌制混凝土 ,或承受含碱的外加剂,可能对碱骨料反响有影响。
第 3 章 钢筋混凝土裂缝的预防措施[4-7]
大体积混凝土构造的裂缝掌握是指杜绝有害裂缝,同时削减或避开不影响使用的混凝土外表裂缝。裂缝掌握原理是:降低混凝土外部约束与非线性降温顺收缩所产生的拉应力,提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸,以确保混凝土抗裂的安全度要求。裂缝掌握方法实行温差与温度应力双掌握方法,避开构造物消灭温度裂缝,同时调整混凝土外表湿度以防止外表干缩裂缝。构造裂缝产生的主要缘由是降温顺收缩。任一降温温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差,又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两钟。前者产生外约束力,它成为贯穿性裂缝的主要缘由;后者引起自约束力,形成外表裂缝;只有同时掌握好这两钟降温差,才能削减和避开混凝土裂缝的产生。
必需从混凝土产生裂缝的几个主要缘由着手,才能有效地将裂缝掌握在允许范围内。混凝土自身的干缩变形确是无法完全避开的,由于它是混凝土本身固有的特性,而我们只有通过改善各种影响混凝土干缩变形的因素,才能削减和减小混凝土的裂缝产生和宽度。一般可分为两个掌握阶段:设计阶段和施工阶段。设计阶段由设计人员对混凝土强度等级、钢筋的品种、规格、建筑物的构造形式等统筹设计,有效的进展裂缝的掌握。施工阶段则实行参加外加剂的方式改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、构造中设置施工缝或变形缝、加强混凝土中的配筋率等措施来削减混凝土的收缩,防止混凝土产生有害裂缝。
对混凝土裂缝的掌握方法,应当以预防为主,同时在施工过程做好过程掌握,尽量做到按设计和施工标准进展操作,假设觉察微小裂缝存在,应及早进展处理补救。现针对现场实际可能消灭的状况,提出以下掌握措施和建议。
材料方面
材料的选择
(1> 水泥:依据工程条件不同,尽量选选用中低水化热水泥,可使水泥在
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拌和过程中水化热释放较小,用以削减混凝土升温,如选用矿渣硅酸盐水泥, 火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度,削减每立方 M 混凝土中水泥用量。严禁使用安定性不合格的水泥。
(2> 粗骨料:适用外表粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反响;有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关标准及技术标准规定。
(3> 细骨料:一般承受自然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的 2 区砂、对运送混凝土宜选用中砂;所选的砂有害物质及混凝土含量和结实指标等应满足相关标准及技术规程规定。
(4> 外掺加料:宜承受减水剂及膨胀剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,削减收缩。
(5>极承受掺合料和混凝土外加剂,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土本钱的作用。
(6>正确把握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最正确掺量。
(7>钢筋品种、规格、数量的转变、代用,必需考虑对构件抗裂性能的影响。
(8>钢筋的位置要正确,保护层过大或过小都可能导致砼开裂,钢筋间距过大,易引起钢筋之间的砼开裂。
配料
(1> 协作设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确,搅拌时间应保证;制止任意增加水泥用量。
(2> 混凝土运输过程中,车鼓保持在每分钟约 6 转,并到工地后保持搅拌
车高速运转到 4 至 5 分钟,以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失,可以掺肯定的外加剂以到达抱负效果。
(3> 浇筑分层应合理,振捣应均匀、适度、不得随便留置施工缝。
(4>承受混凝土双掺技术,即在混凝土中参加优质粉煤灰,掺入的量一般为水泥用量的 20%左右,掺入缓凝型减水剂,用量为水泥用量的 %左右。通过承受双掺技术,来削减水泥用量,从而降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。
(5>掺合料和外加剂的掌握。掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响,当前用的掺合料主要是粉煤灰或矿粉,它们可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和牢靠性,粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大,使用细度较粗或含碳量高的粉煤灰会大幅度增加混凝土的需水量,从而加大混凝土的收缩导致开裂。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入减水剂,不仅使混凝土工作性能有了明显的改善,同时又削减拌和用水,节约水泥,从而降低了水化热。假设是泵送混凝土,同时在炎热的夏天,为了延缓分散时间,要加缓凝剂,反之分散时间过早,将影响混凝土的输送和浇筑面的粘结,易消灭层间缝隙,使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝, 可掺加膨胀剂。如参加 UEA 或 AEA 膨胀剂,用量为水泥用量的 14%左右,使混凝土在凝固过程中不产生收缩,还可以提高混凝土自身的防水力量。
配筋
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(1> 混凝土的配筋对于收缩值起肯定的约束作用。构造设计中常常无视构造钢筋的重要性,因而常常消灭构造性裂缝。合理的配筋,特别是构造配筋, 细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸,可有效避开构造性裂缝的产生。
(2> 施工中对钢筋品种、规格、数量的转变、代用,必需考虑对构件抗裂性能的影响。
(3> 钢筋绑扎位置要正确,保护层厚度要尽量准确,不要超出标准规定; 钢筋外表应干净,钢筋代换必需考虑对构件抗裂性能的影响。
砂石率的选择
适当砂石率的选择对掌握混凝土的裂缝有乐观作用,混凝土的枯燥收缩随砂石率的增大而增大。由于砂石率减小使粗骨料含量增大,在一样的条件下混凝土的弹性模量较高,收缩量较小,而且由于粗骨料对收缩的约束作用,可削减开裂的可能。使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺总量不超过 20%的大石块,削减混凝土的用量,以到达节约水泥和降低水化热的目的。
构造设计方面的掌握措施[8]
合理设置伸缩缝和后浇带
(1> 同一材料的收缩和膨胀线性系数为肯定值时,其面积越大、体形越大,那么收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。因此,合理设置长体形建筑的伸缩缝是掌握混凝土温差变形裂缝的一项有效措施。设计人员必需严格执行各类标准,在其规定的最大间距内设置伸缩缝,并应依据当地实际环境气候及具体工程构造特点适当减小伸缩缝的间隔,以有效防止混凝土构造的温差裂缝。
(2> 后浇带是当建筑体形较大、高度差较大以及不规章外形时,通常又不便设置伸缩缝,为了防止混凝土因沉降、收缩和温差的变形产生裂缝,而特别浇筑的一种混凝土构造。设计施工图时应当留意合理位置预留后浇带,并明确提出施工中的留意事项。
适当的增大板厚和构件配筋率
(1>在钢筋混凝土构造中,钢筋对于抵抗和掌握收缩和温差变形而产生的裂缝,发挥着主导作用。现行标准中除了对混凝土构件的纵向配筋规定了最小配筋率外,还规定当温度等因素对构造产生较大的影响时,需要适当增加构件的配筋率。我国一些地方夏、秋季昼夜温差很大,热胀冷缩的不断循环是造成混凝土构造产生温差裂缝的主要缘由。局部工程实践说明,往往裂缝较多的构 件,其配筋率较小,因此设计人员对此应当予以重视,在设计时要充分考虑工
程所出区域的气候特点和建筑物的不同部位<如外露构件〕,适当的增大构件的
配筋率。
(2>常见的收缩和温差裂缝与楼面板、屋面板的厚度有关,假设设计时只计算竖向荷载而未考虑温差和收缩变形对楼板的影响,特别是对屋面板和框架平面以外板件的影响,而承受了较薄的板件,则难以避开在温差和收缩应力反复作用下使构造产生裂缝。另外,楼板厚度不够的状况下,施工偏差会影响到钢筋保护层厚度和负弯矩的有效高度而产生裂缝。假设工程中的楼板暗埋管线比
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