混凝土裂縫的產生原因及採取的措施

2022-08-27 17:57:05 字數 4711 閱讀 1228

摘要隨著建築業的發展,混凝土應用極其廣泛,特別大體積混凝土一般結構受力複雜,施工技術要求高另外由於構件體積大,水泥的水化熱量大易產生塑性裂縫以及混凝土在收縮時產生溫度裂縫和使用不合格的材料產生表面產生龜裂,給結構的安全和正常使用帶來隱患。混凝土是一種非均質脆性材料,由骨料、水泥石以及其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下,硬化並產生體積變形,由於各種材料變形不一致,互相約束而產生初始應力,造成在混凝土內出現微裂縫。

這種微細裂縫的分布不規則且不連貫,在荷載或應力作用下,裂縫開始擴充套件,並逐漸互相貫通,從而出現較大的肉眼可見的裂縫,稱為巨集觀裂縫,即通常所說的裂縫。

鋼筋混凝土工程是現代建築常見的工程專案,在建築結構中起主要作用。鋼筋混凝土結構開裂後,其效能的改變嚴重影響結構的長期安全和耐久執行,直接影響整個工程的質量與使用壽命。本文分析了混凝土結構裂縫產生的原因,並究其原因提出了預防措施和處理方法。

關鍵詞:混凝土裂縫防裂措施混凝土澆築

目錄一、引言1

1 混凝土的定義1

2 混凝土裂縫的定義1

二 、混凝土裂縫產生原因2

1混凝土產生裂縫的外因2

2混凝土產生裂縫的內因4

三、防止措施7

1設計措施7

2原材料控制措施7

3、施工工藝措施8

四、 結論9

致謝10

參考文獻11

一、 引言

1混凝土

在建築中鋼筋、混凝土、模板是主要材料由於建設規模的迅速擴大,高層、超高層、深基礎不斷的出現混凝土的用量也增加。混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。其中大體積混凝土已大量用於工業與民用建築中。

所謂大體積混凝土是指:結構斷面最小尺寸為1~3m,同時水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差,預計超過25℃的混凝土。具有結構厚、體型大、混凝土數量多、工程條件複雜施工技術要求高,體積較大又就地澆築、成型、養護的特點。

2混凝土裂縫

在大由於混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,正是由於這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現出一些非均質的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫,對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之後,微裂縫就會不斷的擴充套件和連通,最終形成我們肉眼可見的巨集觀裂縫,也就是混凝土工程中常說的裂縫。

尤其大體積混凝土結構施工中,混凝土裂縫的控制是乙個很重要的課題,裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建築物的抗滲能力,影響建築物的使用功能,而且會引起鋼筋的鏽蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建築物的承載能力,因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,採用合理的方法進行處理,並在施工中採取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展,保證建築物和構件安全、穩定地工作。混凝土的裂縫是指混凝土澆築過程中,混凝土結構由於內外因素(配比、天氣等)的作用,凝固後出現裂縫裂縫寬度大於規範規定的尺寸, 裂縫是混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。

混凝土裂縫產生的原因很多,有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫;有外載作用引起的裂縫;有養護環境不當和化學作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區別對待,根據實際情況解決問題。

二、混凝土裂縫產生原因

實際上,鋼筋混凝土結構裂縫的成因複雜而繁多,甚至多種因素互相影響,但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種原因。鋼筋混凝土結構的裂縫產生的原因主要分為三個:(1)由於結構的實際工作狀態與設計模型的差異而產生的結構次應力引起的裂縫;(2)由外部荷載引起的裂縫縫隙,按常規計算的各種荷載而引起的;(3)由溫度差、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產生的變形應力而引起的裂縫,施工中可以採取措施避免。

(4)大體積混凝土結構中,由於結構截面大,水泥用量多,水泥水化釋放的水化熱能產生很大的溫度變化和收縮作用,是導致大體積混凝土裂縫的主要原因。也可根據因素的不同分為混凝土自身原因和外部原因兩大類。在此,我們就按此分類談談常見裂縫的成因。

(一) 混凝土產生裂縫內因

2.1.1 收縮裂縫

收縮裂縫顧名思義其產生原因就是混凝土硬化後水份蒸發體積收縮。從理論上講,當混凝土在無任何約束而處於自由收縮時,不會產生裂縫,而實際工程中,混凝土總是受到各種約束的,如兩端的約束、內部配製鋼筋的約束等。由於混凝土收縮過程中受到約束,因而內部產生拉應力,當拉應力大於混凝土的抗拉強度時,就會產生收縮裂縫。

一般來講,混凝土受到的約束越大,其產生的收縮裂縫越多或越寬。由於混凝土體積收縮是因為水份蒸發、乾燥導致的,因而收縮裂縫也通常稱為乾縮裂縫。因為混凝土中的水份蒸發通常情況下主要在混凝土澆搗後的硬化過程中和硬化早期乙個月左右時間內完成的,尤其在硬化過程中水份蒸發速率相對較大;因而,相應地收縮裂縫出現的時間一般在混凝土澆搗後的硬化過程中和硬化早期乙個月左右的時間內,通常情況下,混凝土拆模時收縮裂縫就已基本形成,有時只是因為裂縫太細、太窄不易被發覺,之後隨著混凝土水份的進一步蒸發,其收縮裂縫逐漸變粗,或者由於產生滲漏等情況,才被發覺。

一般情況下,幾個月以後,混凝土體內多餘水份蒸發已基本完成,混凝土內濕度與環境濕度基本趨於一致,因而收縮裂縫的寬度發展也趨於停止,處於相對穩定狀況。當然,之後還將隨著環境濕度和溫度的變化而略有變化,當環境濕度變大時,混凝土將吸取空氣中的水份,而收縮裂縫變窄些,反之當環境濕度變小時,混凝土收縮裂縫將變寬些。另外,還隨著環境溫度變化,混凝土也將產生熱脹冷縮現象,因而收縮裂縫也會隨著環境溫度的公升高而變窄些,反之,隨著環境溫度的降低而變寬些。

這種變化可分為:早期體積變化、硬化過程的體積變化、硬化後的體積變化。

如果混凝土的體積變化受到束約,且混凝土自身抵抗這種變形的抗拉效能過低時,就會產生開裂。可以說,混凝土自身收縮是其固有的物理特性,而由此類原因產生的收縮裂縫,佔常見裂縫的絕大多數。

2.1.1.1 乾燥收縮

由於水泥混凝土的脫水乾燥,其長度或體積會有所減少,稱乾燥收縮。混凝土的乾燥收縮主要是由於水泥石的乾縮引起的;水泥石的收縮比混凝土大,約為普通混凝土的1d的齡期為基準,相對濕度70 %左右的環境下,最終的收縮變形為左右。影響其乾縮變形的主要原因可分為內外兩方面原因:

內因涉及單方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品種和單方用量) 以及構件大小(厚度) ;外因則涉及環境相對濕度、乾燥時間等。

2.1.1.2 混凝土自身收縮

所謂自身收縮,是指在外部無水分**時,水泥漿的骨架形成後,伴隨著水泥水化反應的逐步完成,水泥漿中的水被消耗,會形成彎液面而發生負壓,出現的收縮現象。

2.1.1.3 水化收縮

水泥和水反應後生成物體積,會比反應前水泥和水的體積減小;水化反應的同時,絕對體積也會減少,即產生水化收縮。其產生的機理為:

(1)大體積混凝土結構的截面尺寸較大,在施工過程中,由水泥水化過程中釋放出大量水化熱量,由於混凝土體積大,熱量散發不易,造成溫公升較大,從而導致混凝土體積增大。當這種變形不受約束時,混凝土結構內部不會產生應力。但實際上這種變形肯定會受到約束,約束有兩種。

一是混凝土與外部環境溫度差異引起的約束;另一種是由於內部的條件而不同產生的約束,以上兩種約束產生的應力為溫度應力。

(2)其次,濕度變化引起的混凝土內部各單元體之間相互約束,產生的應力為乾縮應力。因為濕度傳導率遠小於熱度傳導率(約為1/1600),所以,它主要產生在混凝土表面附近:另外,混凝土自身體積變形不能自由伸縮所產生的應力,稱為自身體積變形應力;還有地基不均勻沉降、模板走樣也會產生相應的變形應力。

在以上非結構荷載的作用下所產生的應力中,主要是溫度應力和變形應力。對於大體積混凝土結構施工中,當混凝土澆築體的邊界無約束時(如底、頂板頂面),在早期水化熱的溫度迅速公升高端段,由於混凝土內、外散熱條件不同,形成溫度梯度,表面受拉,內部受壓。當拉應力超過混凝土抗拉強度時,混凝土表面就產生裂縫。

在混凝土的降溫階段,混凝土的溫差引起的變形加上混凝土的體積收縮變形,受到地基和結構邊界條件的約束時,在澆築體的**斷面產生了內部拉應力,當該拉應力超過混凝土抗拉強度時,混凝土整個截面就產生了貫穿裂縫。

(3)現澆鋼筋混凝土結構梁、板產生裂縫的原因,綜合歸納起來可以分為兩大類:一是由於設計失誤、實際施工不當等原因導致的結構性裂縫;二是由於混凝土本身的收縮和溫差作用所產生的非結構性裂縫。有關資料統計及大量的工程實踐表明,一般工程中結構性裂縫約佔20%,大部分為收縮和溫差裂縫約佔80%,這些非結構性裂縫可以通過設計和施工階段採取相應的技術措施進行預防,從而將其控制在現行規範所允許的範圍之內。

從大量的工程實踐中我們可以發現,建築結構中混凝土的收縮和溫差裂縫所出現的位置與構件部位和形狀關係的規律基本相同或類似。

2.1.1.4 乾濕引發的體積變化

硬化後混凝土結構雖然是穩定的,但在水中或者高濕度的地方,會由於吸水而產生膨脹,稱之為潤濕膨脹。影響其膨脹率的主要原因有:混凝土中單方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及構件的大小(厚度) 、混凝土浸水前的乾燥狀態以及水中存放期限等。

2.1.2 溫度應力裂縫

溫度應力裂縫產生的主要原因是由於混凝土澆築後,聚積在內部的水泥水化熱不易散發,造成混凝土的內部溫度公升高,而混凝土表面散熱較快,這樣形成較大的內外溫差,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度,就會引起較大的表面拉應力,此時混凝土的齡期很短,抗拉強度很低,如果溫差產生的表面拉應力,超過此時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產生表面裂縫。這種裂縫一般產生很早,多呈不規則狀態,深度較淺,屬表面性質。

表面裂縫易產生應力集中,能促使裂縫進一步開展。

其形成過程可以分為以下三個階段:

(1)初期:自澆築混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約需30天。這個階段有兩個特徵,一是混凝土彈性模量的急劇變化,二是水泥放出大量的水化熱。

由於彈性模量的變化,這一時期在混凝土內形成了殘餘應力。

(2)中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止,這個過程時間中,溫度應力主要是由於混凝土的冷卻和外界氣溫的變化所引起,這些應力與早期形成的殘餘應力相疊加,在這個期間混凝土的彈性模量變化不大。

混凝土裂縫產生的原因及影響因素

二是若施工中過早拆模板或冬季施工,構件表面溫度不均勻,就會產生溫度收縮,這種收縮會受內部混凝土的約束,在混凝土表面就產生很大的拉應力。當這種拉應力發展到一定成度,超過混凝土拉應力時,混凝土表面就形成了裂縫。此外,在混凝土養護期間,若突然受到寒流的侵襲,也會在混凝土表面引起裂縫,但較淺,危害性也較小。...

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