鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫探討secret

1、*大學(xué)畢業(yè)論文論文題目： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫探討學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 年 級(jí)： 2005級(jí)專 業(yè)： 工業(yè)與民用建筑層 次： 專 科2008年11月鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫探討 摘要：鋼筋混凝土的裂縫控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，特別是最近20年來，泵送商品混凝土獲得廣泛應(yīng)用之后，混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時(shí)，裂縫控制技術(shù)難度大大增加了，本文是在大量建設(shè)實(shí)踐和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，概述了變形作用引起裂縫的原因，約束變形特征，抗與放的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及綜合技術(shù)措施等。國際公認(rèn)泵送商品混凝土對(duì)混凝土的質(zhì)量(均質(zhì)性)有很大的提高，對(duì)供應(yīng)方式有重要的改進(jìn)，但是對(duì)混凝土的裂縫控制的難度大大增加了

2、，因此，這類問題不是我國特有的技術(shù)問題，是國際上鋼筋混凝土的共性難題。合理的配筋，特別是構(gòu)造配筋，細(xì)一點(diǎn)密一點(diǎn)可以提高混凝土的極限拉伸，推薦齊斯克列里經(jīng)驗(yàn)公式。 這是瞬時(shí)荷載作用下的公式，如果極慢速約束變形作 用考慮徐變作用，至少可以增加一倍。 關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；裂縫；預(yù)防；補(bǔ)救前 言在實(shí)際工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是一種非常普遍的現(xiàn)象，這不僅對(duì)構(gòu)筑物外觀產(chǎn)生較大影響, 同時(shí)對(duì)構(gòu)筑物的使用功能和耐久性產(chǎn)生影響, 嚴(yán)重時(shí)對(duì)構(gòu)筑物的安全性構(gòu)成威脅, 甚至于完全喪失其使用功能。近年來大量裂縫的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系，通過大量的調(diào)查與實(shí)測研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形(

3、水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱)，收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)及地基不均勻沉降(膨脹)變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致裂縫，統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。目前，裂縫問題引起了人們的廣泛關(guān)注。 因此, 探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施及其補(bǔ)救措施是很有必要的。一、鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的原因引起裂縫的原因是多方面的,例如外荷載的作用、濕度、溫度的變化、基礎(chǔ)不均勻沉降、混凝土的收縮徐變,構(gòu)件的配筋不合理以及施工方法不當(dāng)?shù)鹊榷加锌赡芤鸹炷翗?gòu)件的開裂，下面就工程中比較常見的裂縫進(jìn)行闡述。（一） 塑性收縮裂縫塑性裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，形狀不規(guī)則且長短不一

4、，這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆筑初期。塑性裂縫又稱龜裂，嚴(yán)格說來屬于干縮裂縫，出現(xiàn)很普遍。產(chǎn)生這種裂縫的因素是多方面的：如當(dāng)新拌混凝土的坍落度較大，而振動(dòng)時(shí)間過長時(shí)，水泥漿浮在上層，骨料下沉?xí)r受到鋼筋或其他物質(zhì)的約束，出現(xiàn)不均勻沉降，從而使混凝土的表層產(chǎn)生裂縫；澆筑后混凝土表面沒有及時(shí)覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度不能抵抗這種變形應(yīng)力，因而開裂；使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的細(xì)砂和粉砂混凝土水灰比過大，也會(huì)導(dǎo)致這種裂縫出現(xiàn)。（二）混凝土干縮引起的裂縫在混凝土硬化過程中，產(chǎn)生內(nèi)部干縮而引起體積變化，當(dāng)這種體積變化受到約束時(shí)，就可能產(chǎn)生干縮裂

5、縫。干縮裂縫處在結(jié)構(gòu)的表面，較細(xì)，其走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律性。這類裂縫一般在混凝土露天養(yǎng)護(hù)完畢一段時(shí)間后，在表層或側(cè)面出現(xiàn)，并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展?；炷潦┕すに嚠a(chǎn)生了巨大的進(jìn)步泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低動(dòng)性，現(xiàn)場攪拌混凝土轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動(dòng)性泵送澆注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導(dǎo)致收縮及水化熱增加。如混凝土成型后，因養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，受到風(fēng)吹日曬，使得表面水散發(fā)快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化很小，收縮也小，因而表面的收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面裂縫；或者構(gòu)件因水分蒸發(fā)產(chǎn)生體積收縮，受到地基或墊層的約束而出現(xiàn)干縮裂

6、縫。此外，混凝土構(gòu)件長期露天堆放，表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化；采用含泥量大的粉砂配制混凝土；混凝土過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層；用后張法預(yù)應(yīng)力制成的構(gòu)件，露天生產(chǎn)后長久不張拉等等，都會(huì)產(chǎn)生這種裂縫。（三）溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，在工程中，這類裂縫比較常見，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫、大體積混凝土的裂縫。溫度裂縫大多發(fā)生在施工的中后期間，縫寬受溫度變化影響較明顯。表面溫度裂縫多緣于較大溫差。特別是大體積混凝土基礎(chǔ)在澆灌混凝土后，在硬化期間放出大量水化熱，內(nèi)部的溫度不斷上升

7、，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當(dāng)溫差出現(xiàn)非均勻變化時(shí)，如施工中過早拆除模板，冬季施工過早拆除保溫層，或受到寒潮襲擊，都會(huì)導(dǎo)致混凝土表面急劇的溫度變化，使其因降溫而收縮。此時(shí)，表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，而混凝土早期抗拉強(qiáng)度又很低，因此出現(xiàn)裂縫。但這種溫差僅在表面處較大，離開表面就很快減弱。因此，這種裂縫只在接近表面較淺的范圍內(nèi)出現(xiàn)。深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結(jié)構(gòu)溫差大。如大體積混凝土凝結(jié)和硬化過程中，水泥和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出大量的熱量，稱為“水化熱”，導(dǎo)致混凝土塊體溫度升高，當(dāng)混凝土塊體內(nèi)部的溫度與外部的溫度相差很大，以致所形成的溫度應(yīng)力或溫度變形超過混凝土當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)

8、度或極限拉伸應(yīng)變，就會(huì)形成裂縫。（四） 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強(qiáng)迫變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物中構(gòu)件與構(gòu)件之間產(chǎn)生斜拉和剪切作用，從而使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂，隨著不均勻沉降的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。 由于地基變形造成的應(yīng)力一般較大，因此裂縫裂縫寬度較大、多呈45°，并且通常是貫穿性的。國內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都經(jīng)常忽略構(gòu)造鋼筋重要性，因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略結(jié)構(gòu)約束性質(zhì)，不善于利用“抗與放”的設(shè)計(jì)原則，缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范、規(guī)程。結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨增大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，超長超厚及超靜定結(jié)構(gòu)成為經(jīng)常

9、采用結(jié)構(gòu)形式并采用現(xiàn)澆施工，這種結(jié)構(gòu)形式有顯著約束作用，對(duì)于各種變形作用必然引起較大約束應(yīng)力。 （五）荷載作用引起的裂縫構(gòu)件承受不同性質(zhì)的荷載作用，其裂縫形狀也不同，通常裂縫方向大致是與主拉應(yīng)力的方向正交。結(jié)構(gòu)受載后產(chǎn)生裂縫的因素很多，在施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高，但有許多結(jié)構(gòu)不適當(dāng)?shù)?選擇了過高的強(qiáng)度等級(jí)。習(xí)慣上認(rèn)為：“強(qiáng)度等級(jí)越高安全度越大，就高不就低，提高強(qiáng)度等級(jí)沒壞處”。有時(shí)遷就施工方便，采用高強(qiáng)混凝土，這是一種誤導(dǎo)，導(dǎo)致水泥標(biāo)號(hào)增加，水泥用量增加，水用量增加，細(xì)骨料及粗骨料徑偏小，砂率偏大等都使水化熱及收縮增加。例如早期受地震，脫模過早或方法不當(dāng)，構(gòu)

10、件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)，施工超載，張拉預(yù)應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉強(qiáng) 度和極限拉伸)引起的，這方面的材料級(jí)配研究很少。 （六）外加劑的負(fù)效應(yīng) 外加劑及摻合料種類繁多，只有強(qiáng)度指標(biāo)缺乏對(duì)水化熱及收縮變形影響的長期實(shí)驗(yàn)資料(至少一年)，有些試驗(yàn)資料并不嚴(yán)格，有許多外加劑嚴(yán)重的增加收縮變形，有的甚至降低耐久性。 （七）養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng) 目前在混凝土施工中采用的養(yǎng)護(hù)方法基本沿用過去簡易的方法，這種方法已遠(yuǎn)不適應(yīng)泵送混凝土的較大溫度收縮變形的要求。 此外，因設(shè)計(jì)、材料、施工及使用等原因引起的裂縫，由于涉及的面很廣，內(nèi)容多，限于篇幅本文不作

11、闡述。二、預(yù)防裂縫產(chǎn)生的措施從裂縫產(chǎn)生的原因可以看出，混凝土裂縫不僅取決于設(shè)計(jì)計(jì)算、材料的選用、也貫穿于混凝土的施工及使用過程，為了防止和減少混凝土的裂縫，可采取許多適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施。（一）水泥盡量選用水化熱較低的水泥。骨料盡可能選擇非活性骨料，粗骨料宜選用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、空隙率和含砂率小的石料，細(xì)骨料宜選用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂，以提高混凝土抗裂強(qiáng)度。盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)，或利用混凝土的后期強(qiáng)度(90d180d)以降低水泥用量，減少水化熱(因?yàn)槊考訙p10kg水泥，溫度會(huì)相應(yīng)增減1，水化熱與水泥用量成正比)。在條件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用收

12、縮性小的或具有微膨脹性的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期（15d）可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力可部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力。（二）根據(jù)地質(zhì)條件，選擇合理的基礎(chǔ)類型和結(jié)構(gòu)形式，以防產(chǎn)生不均勻沉降，開挖基槽時(shí)需注意不要擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。大體積混凝土應(yīng)采取合理的分層、分塊、分縫措施。如預(yù)先設(shè)置好必要的伸縮縫、變形縫和沉降縫，以減少溫度裂縫。（三）配制混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，合理摻加減水劑，從而減小收縮和水化熱及減少混凝土坍落度。（四）混凝土澆筑時(shí)要防止離析現(xiàn)象，加強(qiáng)混凝土的澆灌

13、振搗,提高密實(shí)度,有條件可采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。（五）加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。人工控制混凝土溫度的措施對(duì)早期因熱原因引起的裂縫作用不明顯。比如表面保溫材料保護(hù)可以減少內(nèi)外溫差，但不可避免地招致混凝土體內(nèi)溫度很高，從受約束而導(dǎo)致貫穿裂縫的角度看，是一個(gè)潛在惡化裂縫的條件。因?yàn)轶w內(nèi)熱量遲早是要散發(fā)掉的。另外人工控制混凝土溫度還需注意的問題是防止過速冷卻和超冷，過速冷卻不僅會(huì)使混凝土溫度梯度過大，而且早期的過速超冷會(huì)影響水泥膠體體系的水化程度和早期強(qiáng)度，更易產(chǎn)生早期熱裂縫。超冷會(huì)使混凝土溫差過大，引起溫差裂縫澆筑時(shí)間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度

14、。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時(shí)向骨料噴冷水。混凝土泵送時(shí)，可在水平及垂直泵管上加蓋草袋并噴冷水。（六）應(yīng)安排合理的拆模時(shí)間及順序,嚴(yán)格執(zhí)行混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定的混凝土強(qiáng)度和工程設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)禁混凝土構(gòu)件(尤其是懸挑構(gòu)件) 尚未達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度就拆除模板,以防裂縫產(chǎn)生。拆模的順序一般應(yīng)按照“先支的后拆,后支的先拆,先拆非承重部位,后拆承重部位”的原則。三、裂縫產(chǎn)生后常見的補(bǔ)救方法裂縫對(duì)鋼筋銹蝕和混凝土碳化、抗凍融，抗疲勞性能及結(jié)構(gòu)承載能力等均有不良影響。因此，應(yīng)根據(jù)裂縫的性質(zhì)、大小、結(jié)構(gòu)受力情況和使用情況，區(qū)別對(duì)待,及時(shí)治理。（一）表面修補(bǔ)法適用于

15、對(duì)承載力沒有影響的表面裂縫及深進(jìn)裂縫的處理,亦適用于大面積細(xì)裂縫防滲、防漏的處理。1、表面涂抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,或沿深進(jìn)裂縫鑿成凹槽,掃除并灑水濕潤,先刷水泥凈漿1層,然后用水泥砂漿涂抹，并用鐵抹壓密抹光。2、表面涂抹環(huán)氧膠泥。用鋼絲刷、砂紙、毛刷清除干凈并洗凈,油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍,如表面潮濕,應(yīng)用噴燈烤干燥、預(yù)熱,以保證環(huán)氧膠泥與混凝土粘結(jié)良好,若基層難以干燥,則用環(huán)氧煤焦油膠泥(涂料) 涂抹。3、表面涂刷油漆、瀝青。涂刷前,混凝土表面應(yīng)干燥。4、表面鑿槽嵌補(bǔ)。沿混凝土裂縫鑿一條V 形或U 形深槽, V 形槽用于一般裂縫的治理,U 形槽用于滲水裂縫的治理。槽內(nèi)嵌

16、水泥砂漿或環(huán)氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等,表面作砂漿保護(hù)層。（二） 內(nèi)部修補(bǔ)法用壓漿泵將膠結(jié)材料壓入裂縫中,由于其凝結(jié)、硬化而起到補(bǔ)縫作用,以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。這種方法適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響,或有防水、防滲要求的裂縫修補(bǔ)。常用的灌漿材料有水泥和化學(xué)材料,可按裂縫的性質(zhì)、寬度、施工條件等具體情況選用。一般對(duì)寬度大于0.5mm的裂縫,可采用水泥灌漿，對(duì)寬度小于0.5mm的裂縫,或較大的溫度收縮裂縫,宜采用化學(xué)灌漿。1、水泥灌漿一般用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ),主要施工程序是鉆孔、沖洗、止?jié){、堵漏、埋管、試水、灌漿。鉆孔孔距一般為1m1.5m ,鉆孔軸線與裂縫呈30°40°斜

17、角,孔深應(yīng)穿過裂縫面0.5m以上,當(dāng)有兩排或兩排以上的孔時(shí),宜交錯(cuò)或呈梅花形布置；沖洗在鉆孔完畢后進(jìn)行,其順序按豎向排列自上而下逐孔沖洗；止?jié){及堵縫是縫面沖洗干凈后,在裂縫表面用水泥砂漿(或環(huán)氧膠泥) 涂抹；埋管安裝前應(yīng)在外壁裹上舊棉絮并用麻絲纏緊,然后旋入孔中,孔口管壁周圍的孔隙用舊棉絮或其它材料塞緊,并用水泥砂漿或硫酸砂漿封堵，防止冒漿或灌漿管從孔口脫出；試水是用0.098MPa0.196MPa 壓力水作滲水試驗(yàn),采用灌漿孔壓水、排氣孔排水的方法,檢查裂縫和管路暢通情況,然后關(guān)閉排氣孔,檢查止?jié){堵漏效果,并濕潤縫面,以利于粘結(jié)；灌漿應(yīng)采用425 號(hào)以上的普通水泥,灌漿壓力一般為0.294M

18、Pa0.491 MPa ,壓漿完畢時(shí)漿孔內(nèi)應(yīng)充滿灰漿,并填入濕凈砂,用棒搗實(shí),每條裂縫應(yīng)按壓漿順序依次進(jìn)行,當(dāng)出現(xiàn)大量滲露情況時(shí),應(yīng)立即停止泵堵漏,然后繼續(xù)壓漿。2、化學(xué)灌漿化學(xué)灌漿能控制凝結(jié)時(shí)間,有較高粘結(jié)強(qiáng)度和一定的彈性恢復(fù)力,結(jié)構(gòu)整體性效果好,適用于各種情況下的裂縫修補(bǔ)及堵漏、防滲處理。灌漿材料應(yīng)根據(jù)裂縫性質(zhì)、裂縫寬度和干燥情況選用。常用的灌漿材料有環(huán)氧樹脂漿液(能修補(bǔ)縫寬0.2 mm以下的干燥裂縫) 、甲凝(能灌0.03 mm0.1mm的干燥細(xì)微裂縫) 、丙凝(用于堵水、止漏及滲水裂縫的修補(bǔ),能灌0.1mm以下的細(xì)裂縫)等,環(huán)氧樹脂漿液具有粘結(jié)強(qiáng)度高、施工操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用最

19、廣。灌漿操作主要工序是表面處理(布置灌漿嘴和試氣) 、灌漿、封孔,一般采取騎縫直接用灌漿嘴施噴,不另設(shè)鉆孔。（三）結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法用錨桿、鋼板、鋼筋混凝土等材料對(duì)結(jié)構(gòu)作補(bǔ)強(qiáng)加固, 可扼制裂縫進(jìn)一步發(fā)展, 恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。1、錨桿常用水泥砂漿或樹脂灌注, 錨桿與縫面夾角越大越好。漿液凝固后, 錨桿成為結(jié)構(gòu)的一部分, 能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載能力。采用預(yù)應(yīng)力錨桿, 錨固作用更明顯, 甚至能使混凝土彌合。2、鋼板補(bǔ)強(qiáng)法, 是將鋼板用粘合劑粘結(jié)在混凝土表面上, 再用錨桿安裝固定。為了結(jié)合緊密, 也可先將鋼板固定,再灌漿充填鋼板與混凝土之間的空隙。3、鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法,是在原結(jié)構(gòu)表面澆筑一層鋼筋混凝土, 起到封閉裂縫, 提高承載力, 阻止裂縫發(fā)展的作用。結(jié) 論綜上所述，環(huán)境的影響、設(shè)計(jì)