建筑结构设计之混凝土结构裂缝
摘要:混凝土建筑和构件凡是都是带缝工作的,因为裂痕的存在和成长凡是会使内部的钢筋等材料产生侵蚀,降落钢筋混凝土材料的承载能力、经久性及抗渗能力,影响建筑物的外不雅、利用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财富安然。
法国mayfair 室第
1、凝土工程中常见裂痕及预防
1.干缩裂痕及预防
干缩裂痕多呈此刻混凝土养护结束后的一段时候或是混凝土浇筑终了后的一周摆布。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这类缩短是不成逆的。干缩裂痕的产生主如果因为混凝土表里水分蒸发程度不合而导致变形不合的成果:混凝土受外部前提的影响,概况水分损掉过快,变形较大年夜,内部湿度改变较小变形较小,较大年夜的概况干缩变形遭到混凝土内部束缚,产生较大年夜拉应力而产生裂痕。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大年夜,干缩裂痕越易产生。干缩裂痕多为概况性的平行线状或网状浅细裂痕,宽度多在0.05~0.2mm之间,大年夜体积混凝土中平脸部位多见,较薄的梁板中多沿其短向漫衍。干缩裂痕凡是会影响混凝土的抗渗性,引发钢筋的锈蚀影响混凝土的经久性,在水压力的感化下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩首要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
首要预防办法:一是选用缩短量较小的水泥,一般采取中低热水泥和粉煤灰水泥,降落水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大年夜,水灰比越大年夜,干缩越大年夜,是以在混凝土共同比设计中应尽可能节制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格节制混凝土搅拌和施工中的共同比,混凝土的用水量尽对不克不及大年夜于共同比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的初期养护,并恰当耽误混凝土的养护时候。冬季施工时要恰当耽误混凝土保温笼盖时候,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土布局中设置合适的缩短缝。
2.塑性缩短裂痕及预防
塑性缩短是指混凝土在凝集之前,概况因掉水较快而产生的缩短。塑性缩短裂痕一般在干热或大年夜风气候呈现,裂痕多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状况。较短的裂痕一般长20~30cm,较长的裂痕可达2~3m,宽1~5mm。其产生的首要启事为:混凝土在终凝前几近没有强度或强度很小,或混凝土方才终凝而强度很小时,受高温或较大年夜风力的影响,混凝土概况掉水过快,造成毛细管中产生较大年夜的负压而使混凝土体积急剧缩短,而此时混凝土的强度又没法抵当其本身缩短,是以产生龟裂。影响混凝土塑性缩短开裂的首要身分有水灰比、混凝土的凝集时候、环境温度、风速、相对湿度等等。
首要预防办法:一是选用干缩值较小初期强度较高的硅酸盐或通俗硅酸盐水泥。二是严格节制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,削减水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇程度均湿透。四是及时笼盖塑料薄膜或潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前概况潮湿,或在混凝土概况喷洒养护剂等进行养护。五是在高和顺大年夜风气候要设置遮阳和挡风举措措施,及时养护。
3.沉陷裂痕及预防
沉陷裂痕的产生是因为布局地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不平均沉降而至;或因为模板刚度不足,模板撑持间距过大年夜或撑持底部松动等导致,出格是在冬季,模板撑持在冻土上,冻土化冻后产生不平均沉降,导致混凝土布局产生裂痕。此类裂痕多为深进或贯穿性裂痕,其走向与沉陷环境有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角标的目标成长,较大年夜的沉陷裂痕,常常有必然的错位,裂痕宽度常常与沉降量成正比关系。裂痕宽度受温度改变的影响较小。地基变形不变以后,沉陷裂痕也根基趋于不变。
首要预防办法:一是对松软土、填地盘基在上部布局施工前应进行需要的夯实和加固。二是包管模板有足够的强度和刚度,且撑持安稳,并使地基受力平均。三是避免混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板裁撤的时候不克不及太早,且要寄望拆模的前后挨次。五是在冻土上搭设模板时要寄望采纳必然的预防办法。
4.温度裂痕及预防
温度裂痕多产生在大年夜体积混凝土概况或温差改变较大年夜地区的混凝土布局中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大年夜量的水化热,(当水泥用量在350~550 kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃摆布乃至更高)。因为混凝土的体积较大年夜,大年夜量的水化热聚积在混凝土内部而不容易披发,导致内部温度急剧上升,而混凝土概况散热较快,如许就构成表里的较大年夜温差,较大年夜的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不合,使混凝土概况产生必然的拉应力(实践证实当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大年夜致在10MPa摆布的拉应力)。当拉应力超越混凝土的抗拉强度极限时,混凝土概况就会产生裂痕,这类裂痕多产生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差改变较大年夜,或是混凝土遭到冷潮的攻击等,会导致混凝土概况温度急剧降落,而产生缩短,概况缩短的混凝土受内部混凝土的束缚,将产生很大年夜的拉应力而产生裂痕,这类裂痕凡是只在混凝土概况较浅的范围内产生。
温度裂痕的走向凡是无必然规律,大年夜面积布局裂痕常纵横交叉;梁板类长度尺寸较大年夜的布局,裂痕多平行于短边;深进和贯穿性的温度裂痕一般与短边标的目标平行或接近平行,裂痕沿着长边分段呈现,中间较密。裂痕宽度大年夜小不一,受温度改变影响较为较着,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引发的混凝土温度裂痕是凡是中间粗两端细,而冷缩裂痕的粗细改变不太较着。此种裂痕的呈现会引发钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降落混凝土的抗冻融、抗怠倦及抗渗能力等。
首要预防办法:一是尽可能选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是削减水泥用量,将水泥用量尽可能节制在450kg/m3以下。三是降落水灰比,一般混凝土的水灰比节制在0.6以下。四是改良骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来削减水泥用量,降落水化热。五是改良混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷手艺的根本上采取二次风冷新工艺,降落混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加必然量的具有减水、增塑、缓凝等感化的外加剂,改良混凝土拌合物的勾当性、保水性,降落水化热,推迟热峰的呈现时候。七是高温季候浇筑时可以采取搭设遮阳板等辅助办法节制混凝土的温升,降落浇筑混凝土的温度。八是大年夜体积混凝土的温度应力与布局尺寸相干,混凝土布局尺寸越大年夜,温度应力越大年夜,是以要合理放置施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小束缚。九是在大年夜体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或寒气冷却,减小混凝土的表里温差。十是加强混凝土温度的监控,及时采纳冷却、呵护办法。十一是预留温度缩短缝。十二是减小束缚,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上展设5mm摆布的砂垫层或利用沥青等材料涂刷。十三是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用潮湿的草帘、麻片等笼盖,并寄望洒水养护,恰当耽误养护时候,包管混凝土概况迟缓冷却。在严冷季候,混凝土概况应设置保温办法,以避免冷潮攻击。十四是混凝土中建设少量的钢筋或掺进纤维材料将混凝土的温度裂痕节制在必然的范围以内。
5.化学反应引发的裂痕及预防
碱骨料反应裂痕和钢筋锈蚀引发的裂痕是钢筋混凝土布局中最多见的因为化学反应而引发的裂痕。
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应并接收周围环境中的水而体积增大年夜,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这类裂痕一般呈现中混凝土布局利用期间,一旦呈现很难解救,是以应在施工中采纳有效办法进行预防。首要的预防办法:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺杂料按捺碱骨料反应。
因为混凝土浇筑、振捣不良或是钢筋呵护层较薄,有害物质进进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,此种类型的裂痕多为纵向裂痕,沿钢筋的位置呈现。凡是的预防办法有:一是包管钢筋呵护层的厚度。二是混凝土级配要杰出。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。
2、裂痕措置
裂痕的呈现不单会影响布局的整体性和刚度,还会引发钢筋的锈蚀、加快混凝土的碳化、降落混凝土的经久性和抗怠倦、抗渗能力。是以按照裂痕的性质和具体环境我们要辨别对待、及时措置,以包管建筑物的安然利用。
混凝土裂痕的修补措施首要有以下一些编制:概况修补法,灌浆、嵌逢封堵法,布局加固法,混凝土置换法,电化学防***和仿生自愈合法。
1.概况修补法
概况修补法是一种简单、常见的修补编制,它首要合用于不变和对布局承载能力没有影响的概况裂痕和深进裂痕的措置。凡是的措置办法是在裂痕的概况涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土概况涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了不混凝土受各类感化的影响继续开裂,凡是可以采取在裂痕的概况粘贴玻璃纤维布等办法。
2.灌浆、嵌逢封堵法
灌浆法首要合用于对布局整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂痕的修补,它是操纵压力设备将胶结材料压进混凝土的裂痕中,胶结材料硬化后与混凝土构成一个整体,从而起到封堵加固的目标。常常利用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂痕封堵中最常常利用的一种编制,它凡是是沿裂痕凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封锁裂痕的目标。常常利用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常常利用的刚性止水材料为聚合物水泥沙浆。
3.布局加固法
当裂痕影响到混凝土布局的机能时,就要考虑采纳加固法对混凝土布局进行措置。布局加固中常常利用的首要有以下几种编制:加大年夜混凝土布局的截面面积,在构件的角部外包型钢、采取预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固和喷射混凝土补强加固。
4.混凝土置换法
混凝土置换法是措置严重破坏混凝土的一种有效编制,此编制是先将破坏的混凝土剔除,然后再置换进新的混凝土或其他材料。常常利用的置换材料有:通俗混凝土或水泥沙浆、聚合物或改性聚合物混凝土或沙浆。
5.电化学防***
电化学防腐是操纵施加电场在介质中的电化学感化,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状况,钝化钢筋,以达到防腐的目标。阴极防***、氯盐提取法、碱性答复复兴法是化学防***中常常利用而有效的三种编制。这类编制的长处是防护编制受环境身分的影响较小,合用钢筋、混凝土的持久防腐,既可用于已裂布局也可用于新建布局。
6.仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂痕措置编制,它仿照生物组织对受创伤部位主动分泌某种物质,而使创伤部位获得愈合的机能,在混凝土的传统组分中加进某些特别组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部构成智能型仿生自愈合神经收集系统,当混凝土呈现裂痕时分泌出部门液芯纤维可使裂痕从头愈合