时间:2022-08-22 21:03:05
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇混凝土裂缝论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
论文摘要:凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析,并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。
1凝土工程中常见裂缝及预防
干缩裂缝及预防
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。
主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
塑性收缩裂缝及预防
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防措施:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。
沉陷裂缝及预防
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施:一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
化学反应引起的裂缝及预防
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。
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应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要的预防措施: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。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。
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,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。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裂缝处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。
2.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
2.2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常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。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
2.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
2.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
2.5电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。
2.6仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
关键词:混凝土;裂缝;成因;预防
一、混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段,其原因复杂多变,一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下,这种砼本身固有的微观裂缝,荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。有害裂缝宽度在0.05mm以上,并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
二、混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
(一)砼的收缩
收缩是砼的一个主要特性,对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展,则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因,一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状,很少交叉。常发生在结构变截面处,往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中,梁、板、柱等小块体构件,预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大,尤其是暴露在大气中的构筑物,影响更大。如不加以防止,可能会造成严重后果。
(二)混凝土材料及配合比
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度,是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示:用水量不变时。水泥用量每增加10%,混凝土收缩增加5%;水泥用量不变时,用水量每增加10%,混凝土强度降低20%,混凝土与钢筋的粘结力降低10%。合肥市近两年发现不少商品混凝土浇捣的楼板出现裂缝,总结的原因有如下方面:
1、粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。
2、骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。
3、混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。
4、水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
5、水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。
(三)施工及现场养护原因
1、现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
2、高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
3、对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。
4、大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
5、现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
6、现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。
7、现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使砼微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
养护是使砼正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,砼硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到,现场砼养护越接近标准条件,砼开裂可能性就越小。
(四)使用原因(外界因素)
1、构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
2、使用荷载超负。
3、野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
4、周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。
5、意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
三、混凝土裂缝预防措施
根据砼裂缝成因,采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法,归纳起来,可以从以下几个方面着手:
1、设计
在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
2、施工方案
好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意,一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。
3、施工质量
由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝,则在使用阶段开裂的可能性就很小了。因此,施工阶段是裂缝预防的主要阶段,在施工阶段要注意以下几个问题:首先砼要有合适的配合比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的需要出发。其次适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。最后是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害,振捣不足也不能保证砼应有的密实度,要恰到好处。
4、养护
养护的目的是使砼正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。技术关键是设法使砼温度级慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力,阻力裂缝的产生。
一、概述
总干4#隧洞位于引黄总干一,二级泵站之间,前连1#出水调压井,后接2#进水调压井,总长1698.92m,为有压输水遂洞,设计开挖断面为圆形,直径D=6.45m,砼衬砌厚度40cm,衬砌后洞径5.60m,由于施工需要,隧洞开挖时断面形成马蹄形,并设置了间距为100m的倒车洞。
隧洞地质条件良好:多为白云岩白云质灰岩属于II、III类围岩,无重大地质构造,地下水不发育(∈3f5.寒武系风山组五段)(CHG2+138~148f2-1和CHG3+9~G3+16f3-1处各有一小断层断层)。
砼浇筑前清基发现,隧洞底部两侧和顶拱局部超挖严重,平均为25cm最大处为80cm。
设计砼浇筑段为12m,施工时采用液压式针梁模板全断面一次衬砌,设计环向钢筋为Φ22,纵向分布钢筋Φ12,砼设计标号为C20W6F50,采用二级配泵送砼,骨料为人工碎石,天然河沙,掺高效减水剂MF-2掺量为5%,砼配比见附表一。
二、裂缝的调查及分布状况
4#洞开挖结束后,于九九年七月二十四日浇筑第一段砼,以后平均3天完成一段砼浇筑,工期经历春、夏、秋、冬四季,后发现砼产生裂缝,表现为:有很强规律性,一般在浇筑段中部,春秋季浇筑的砼多为一侧呈环向(或两侧腰线以下),夏季裂缝多为一环(横向一周),且多为砼浇筑后5-7天左右产生,裂缝分渗水和干缝(不渗水)两种。裂缝调查及分布情况见附表二。
三、裂缝产生的原因分析
3.1砼的配合比的选择
施工所用的配合比是经过室内试验后取得的,水泥掺量为280-330kg/m3之间,符合泵送砼要求,施工中使用的大同普硅525#水泥从多年的使用和检测结果看,该厂家水泥的强度、安定性等方面是稳定和良好的。已浇完砼共取样312组,检测结果为全部合格,平均强度为31Mpa,在现场及有关单位进行的回弹仪无损检测结果也是理想的,强度为32~33MPa。另外,分析砼裂缝形状、规律和水泥掺量大的所产生的裂缝形状、尺寸、规律也不相符,可以判断:裂缝的产生与配合比无直接关系。
3.2砼的浇筑方式
在施工中,4#洞的全断面砼衬砌是由2#拌合站供料的,砼搅拌车运料,运距0.5km,到现场后,由砼泵输送进仓号,(每块间隔3天左右),施工中每个浇筑段施工缝均设橡胶止水和铺设复合型泡沬板,从浇筑方式和间隔时间对照裂缝进行分析认为:砼的浇筑方式于裂缝没有直接影响的关系。
3.3地下洞室的基本恒温对施工有利
洞内温度除受季节产生的缓慢变化影响外,一定时段内基本处于恒温状态,从浇筑时温测结果看,5~9月份洞内温度基本在12~18℃之间,到了10月份也多稳定在8~10℃之间,洞内温度无骤降变化,8月份洞内日温温差也较小,洞内基本稳定的温度对砼的施工是有利的。温度统计见附表三。
3.4砼养生的条件良好
每一浇筑段的砼浇筑完后,均采取在已浇块下游部位用渣袋拦小坝截水,利用水泵抽水直接喷撒在砼表面上养护,水流循环利用。养护水为洞内水,温度经测定与气温相近,每班均设专人养护,所有这些有利条件构成了对砼的良好养护。
3.5良好的地质条件不会导致裂缝产生
所有浇筑段围岩坚硬完整,岩型均一,构造简单,除两处有小断层外,并无大的特殊地质构造,洞内地质变形也趋稳定,且岩质层湿度与洞内湿度趋向一致,分析判断,上述良好的地质条件不会导致砼产生裂缝。
3.6骨料成分不会导致裂缝产生
人工骨料是采用二级站开挖岩石经破碎生产的,因二级站岩石基本上为岩,含有的能与水泥活性物质引起碱性反应的成分较少,砂采用天然河砂,内含少量石英、长石等也不会与水泥发生较严重的碱反应以致形成裂缝。
3.7浇筑温度、超挖、分段长及配筋相对较少的综合作用是导致砼裂缝产生的主要原因
3.7.1从表二中可见,出现裂缝多的季节是在夏季6-7月份。骨料经过水喷淋降温,温度一般在17℃-22℃之间,最高温度24℃,水泥储存在库内,温度一般18℃-35℃之间,砼出机温度在21℃-29℃之间,仓面砼温度一般为21℃-29℃,根据当时的施工情况和有关规范,对浇筑块温度应力进行过计算,计算结果表明砼块体所受的温度应力处于临界状态,应是导致砼裂缝产生的主要原因之一。
3.7.2从开挖断面图看,设计砼衬砌厚度40cm,但实际挖深尺寸在底拱两侧角最深达1.2m,顶拱最深达85cm左右,均远远超出设计45cm,对照超挖数据看,超挖多的部位,产生的裂缝机率比较高。
3.7.3因为实际超挖后,原设计的双层筋是针对40cm后砼的,但实际情况是,双层筋后有约40cm后的砼内无筋,当内部产生应力时,无钢筋受力,对裂缝产生有很大的关系。
3.7.4原设计40cm砼厚度浇筑分块长度12m现浇筑厚度改变,长宽比等应力分布也有所改变。原12m块的长度对于90cm厚度的砼明显欠妥。实际检查中,也发现大多裂缝是产生在每块砼的中间部位,这也说明了,砼厚度改变后,浇筑段的长度比不适当,与裂缝产生也有一定关系。
四、裂缝的预防与处理
通过上述分析,我们可以得出这样一个结论,隧洞砼衬砌不单要考虑岩石突出或夹角部位对裂缝产生的影响,而且还应注意,虽无大的“坑塘”存在,但普遍的大面积的超挖对改变砼内部应力带来的不利影响也不可忽视。
4.1裂缝预防措施
4.1.1减小施工分块长度,建议施工长度取8-10m。
4.1.2对于底拱砼,如超挖大于设计值10cm以上部位,应采取浇筑基础垫层,再浇筑洞体的施工方法,对于边顶超挖段较大部位,则建议设计增加钢筋用量或其它方法解决。
4.1.3施工中加强骨料的降温工作,根据骨料含水调整配合比,并尽可能降低砼出机和入仓温度。
4.1.4减少砼水平和垂直运输中的砼中灰浆的流失,以防出机口和仓内砼坍落度和配比的变化。
4.1.5施工中还需加强养护,保证砼配制准确及振捣的密实性,防止其它类型的裂缝产生。
4.1.6在高温季节调整砼配和比,掺入粉煤灰。
4.2裂缝处理方法:
根据裂缝的状况和发展趋势,下步处理应安排在浇筑结束20天后进行,分两步进行:①进行砼浇筑后的回填灌浆和固结灌浆,②对灌完浆后仍有渗水的缝采用化学灌浆。回填灌浆和固结灌浆施工方法这里不在叙述。化学灌浆方案如下:
a.环向裂缝灌浆施工
环向裂缝也是有规则的裂缝,而且裂缝宽度较小。针对这种情况,采用深孔、浅孔相结合的高压灌浆法,裂缝漏水的情况下灌入YN堵漏剂,渗水和无水的情况下灌入环氧树脂灌浆材料,钻孔间距1.0~1.5米,孔径ø20。
b.灌浆施工程序
前期准备——裂缝调查——确定灌浆方案——布孔——钻孔——冲孔——丙酮洗孔——安装灌浆塞——灌浆——停止灌浆——管路冲洗——缝面修整——现场清理——验收
c.灌浆施工方法
①在对现场和裂缝进行了详尽的调查准备工作后,现场施工开始。
②在选好孔位后,开始钻孔,钻孔时必须定位开孔,准确控制进孔方向,确保孔缝相交,达到预期灌浆效果。
③灌浆塞采用根据膨胀螺栓的原理制成的专用灌浆塞。
④由于浆液的固化时间可以调整,因此不同的裂缝、不同的灌浆时段,采用不同的配比。配浆时要求称量准确,搅拌均匀,不能漏加或错加任一组份,以“少配、勤配”为原则,既避免了材料的浪费,同时也适应了环保要求。
⑤灌浆时选用的轻化灌泵和德国瓦格纳公司生产的电动隔膜泵。两者各项技术参数见表1。轻型化灌浆泵设计灌浆压力和进浆量较小;电动隔膜灌浆压力高,并且配有无级调速装置,能够很好的控制进浆量。现场灌浆时根据不同的裂缝和灌浆压力要求采用相应的灌浆设备。
表1
技术参数
类型
马达功率
(KW)
重量
(Kg)
电压
(V)
进浆量
(L/min)
最大压力
(Mpa)
电动隔膜
1.45
38.5
230v/50HZ
2.8
25
轻型化灌泵
7.0
1.0
1
⑥灌浆结束后,及时清理裂缝表面残留浆液,保持现场清洁。
⑦浆液固化后,采用Sikadur731涂抹缝面,并用磨光机修面。
d.灌浆材料
①环氧树脂灌浆材料
环氧树脂系列灌浆材料粘度小,固化时间可以调整,适合于开度较小,渗水不太严重的环向裂缝的灌浆施工,而且环氧树脂材料强度较高,在堵漏的同时也起到了补强和抗冲刷的作用,是一种理想的灌浆材料,在室温下其各项性能指标见表2。
表2
初始
粘度
(mpa.s)
比重
PH
值
纯浆硬化物强度(Mpa)
浆液粘强度(Mpa)
固砂体动弹模
抗压
抗拉
干缝
湿缝
固砂体动弹模
屈服
破坏
>1.0*
1.035
6
30~70
80~100
12.5~14.8
1.9
1.7
1.6~2.5
注:*——浆液粘度随不同的配比而变化
②YN——聚氨酯堵漏剂
YN——聚氨酯堵漏剂粘度较大,以水为固化剂,遇水后在几十秒内迅速与水反应,后成一种弹性体,短时间内即可止水,适用于漏水较大的环向裂缝和伸缩缝,在室温下其各顶性能指标见表3。
表3
粘度(mpa.s)
诱导凝固时间(s)
膨胀率
40~80
20~900
≥350%
e.化学灌浆质量保证
在进行充分的调查研究后,制定出以上方案,根据以往化学灌浆处理经验,漏水的裂缝逐渐变干燥,浆液在裂缝内部能起到止水的作用,灌入裂缝中浆液除了堵水这外,还可以对周边的混凝土起到补强的作用。
f.施工设备
施工主要设备见表4
序号
名称
单位
数量
备注
1
LILTI电锤
台
2
2
高压化灌泵
台
2
3
轻型化灌泵
台
2
4
磨光机
台
1
5
0.2m3气泵
台
1
6
五十铃交通车
辆
1
g.施工进度及人员配置
以处理200m裂缝长度施工进度及人员配置为列。详见表5、6。
表6人员配置计划
类别
高级工程师
工程师
技术工人
普通工人
合计
人数
1
1
4
4
10
h.安全施工
①增强文明施工、安全生产的意识,操作人员要穿戴好防护用品,进入施工现场要戴安全帽,现场严禁吸烟;
②有些化灌材料有毒易燃,应存放在阴凉、干燥、通风良好的地方,特别注意防火、防毒,确保安全,备好必要的防火器材;
③施工现场要加强通风、排毒,保证施工人员身体健康;
④设备、器皿、工具要及时清洗。
关键词:大体积混凝土裂缝防裂措施
1前言
近年来,随着国民经济和建筑技术的发展,建筑规模不断扩大,大型现代化技术设施或构筑物不断增多,而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点,日益受到人们的欢迎,于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土,一般理解为尺寸较大的混凝土,美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度的减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题,开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题,裂缝一旦形成,特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位,危害极大,它会降低结构的耐久性,削弱构件的承载力,同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂,是一个值得关注的问题。
2大体积混凝土裂缝形成的原因
裂缝产生的原因可分为两类:一是结构型裂缝,是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中具体原因如下。
2.1温度应力引起裂缝(温度裂缝)
目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种:混凝土浇注初期,产生大量的水化热,由于混凝土是热的不良导体,水化热积聚在混凝土内部不易散发,常使混凝土内部温度上升,而混凝土表面温度为室外环境温度,这就形成了内外温差,这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时,就会导致混凝土裂缝;另外,在拆模前后,表面温度降低很快,造成了温度陡降,也会导致裂缝的产生;当混凝土内部达到最高温度后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值就是内部温差;这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中,较为主要是由水化热引起的内外温差。
2.2收缩引起裂缝
收缩有很多种,包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。
2.2.1干燥收缩
混凝土硬化后,在干燥的环境下,混凝土内部的水分不断向外散失,引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。
2.2.2塑性收缩
在水泥活性大、混凝土温度较高,或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝,出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加大,于是裂缝进一步扩展。
3防止裂缝的措施
由以上分析,材料型裂缝主要是由温差和收缩引起,所以为了防止裂缝的产生,就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩,具体措施如下。
3.1优选原材料
3.1.1水泥
由于温差主要是由水化热产生的,所以为了减小温差就要尽量降低水化热,为了降低水化热,要尽量采取早期水化热低的水泥,由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数,要降低水泥的水化热,主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数,硅酸盐水泥的矿物组成主要有:C3S、C2S、C3A和C4AF,试验表明:水泥中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)含量高的,水化热较高,所以,为了减少水泥的水化热,必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外,在不影响水泥活性的情况下,要尽量使水泥的细度适当减小,因为水泥的细度会影响水化热的放热速率,试验表明比表面积每增加100cm2/g,1d的水化热增加17J/g~21J/g,7d和20d均增加4J/g~12J/g。
3.1.2掺加粉煤灰
为了减少水泥用量,降低水化热并提高和易性,我们可以把部分水泥用粉煤灰代替,掺入粉煤灰主要有以下作用:①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物,其中二氧化硅含量40%~60%,三氧化二铝含量17%~35%,这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应,是其活性的来源,可以取代部分水泥,从而减少水泥用量,降低混凝土的热胀;②由于粉煤灰颗粒较细,能够参加二次反应的界面相应增加,在混凝土中分散更加均匀;③同时,粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构,使混凝土中总的孔隙率降低,孔结构进一步的细化,分布更加合理,使硬化后的混凝土更加致密,相应收缩值也减少。
值得一提的是:由于粉煤灰的比重较水泥小,混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面,使上部混凝土中的掺合料较多,强度较低,表面容易产生塑性收缩裂缝。因此,粉煤灰的掺量不宜过多,在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。
3.1.3骨料
(1)粗骨料
尽量扩大粗骨料的粒径,因为粗骨料粒径越大,级配越好,孔隙率越小,总表面积越小,每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小,水化热就随之降低,对防止裂缝的产生有利。
(2)细骨料
宜采用级配良好的中砂和中粗砂,最好用中粗砂,因为其孔隙率小,总表面积小,这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少,水化热就低,裂缝就减少,另一方面,要控制砂子的含泥量,含泥量越大,收缩变形就越大,裂缝就越严重,因此细骨料尽量用干净的中粗沙。
3.1.4加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会,外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响:
(1)减水剂对混凝土开裂的影响
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量,而水灰比的降低,水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
(2)缓凝剂对混凝土开裂的影响
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间,由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大,所以等放热峰值出现时,混凝土强度也增大了,从而减小裂缝出现的机率,二是改善和易性,减少运输过程中的塌落度损失。
(3)引气剂对混凝土开裂的影响
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是:外加剂不能掺量过大,否则会产生负面影响,在GB8076~1977中规定,掺有外加剂的混凝土,28d的收缩比不得大于135%,即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
3.2采用合理的施工方法
3.2.1混凝土的拌制
(1)在混凝土拌制过程中,要严格控制原材料计量准确,同时严格控制混凝土出机塌落度。
(2)要尽量降低混凝土拌合物出机口温度,拌合物可采取以下两种降温措施:一是送冷风对拌和物进行冷却,二是加冰拌合,一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
3.2.2混凝土浇注、拆模
(1)混凝土浇注过程质量控制
浇注过程中要进行振捣方可密实,振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜,间距要均匀,以振捣力波及范围重叠二分之一为宜,浇注完毕后,表面要压实、抹平,以防止表面裂缝。另外,浇注混凝土要求分层浇注,分层流水振捣,同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。
(2)浇注时间控制
尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注,若由于工程需要在夏季施工,则尽量避开正午高温时段,浇注尽量安排在夜间进行。
(3)混凝土拆模时间控制
混凝土在实际温度养护的条件下,强度达到设计强度的75%以上,混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内,预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
3.2.3做好表面隔热保护
大体积混凝土的温度裂缝,主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后,由于内部较表面散热快,会形成内外温差,表面收缩受内部约束产生拉应力,但是这种拉应力通常很小,不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击,或者过分通风散热,使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生,所以在混凝土在拆模后,特别是低温季节,在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大,引起裂缝。另外,当日平均气温在2~3d内连续下降不小于6~8℃时,28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
3.2.4养护
混凝土浇注完毕后,应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润,这样既减少外界高温倒罐,又防止干缩裂缝的发生,促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12~18h内立即开始养护,连续养护时间不少于28d或设计龄期。
3.2.5通水冷却
若是在高温季节施工,则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值,但注意,通水时间不能过长,因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差,还应在夏末秋初进行中期通水冷却,中期通水一般采用河水,通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施,一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
4结语
大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题,通过以上分析可知,大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的,笔者认为精心选择原材料,并在施工中采用合理的方法,能有效的防止裂缝的发生。
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关键词:大体积混凝土;裂缝;原因;预防措施
1裂缝产生的原因分析
混凝土中产生的裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,原材料不合格(如碱骨料反映),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水热化热,内部温度不段上升,在表面引起拉应力,后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一中脆性材料,拉抗强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形也只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限拉伸变形也只有(1.2~2.0)×104。由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇注过程中的离析现象,在同一块混凝土中其拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力只要是由钢筋来承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力,但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2温度应力的分析
温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段有两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝土上弹性模量的急剧变化,由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中。温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土上的弹性模量变化不大。(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相叠加。
根据温度应力引起的原因可分为两类:
(1)自生能力:没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面的温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。(2)约束能力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而一起的应力,如箱梁顶板混凝土和护拦混凝土;这两种温度应力往往和混凝土上的干缩所引起的应力共同作用;想要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算,混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。
3温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝,可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手,现场常用的措施如下:
(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。(2)搅拌混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,最好控制在500mm以内,以便于表面散热;第二层浇筑必须在第一段砼初凝前浇筑完毕。(4)根据混凝土浇注面积,在混凝土上中下部设置一定数量测温管,定时测定内外温度,前4天每2h测一次,5~7天每4h测一次,8~15天每天一次,并及时记录,确保混凝土内外温差控制在25℃以内,做到及时观察,出现温度超偏,可通过调整养护方式来降低温差。(5)规定合理的拆模时间,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度,加强保温养护措施,现场通常采取措施为混凝土浇注后先覆盖一层塑料薄膜,用麻袋装锯末,厚度80~100mm进行中层覆盖,最后覆盖1~2层100mm厚岩棉被。(6)夏季施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面及侧边,设置专人撒水养护时间不少于14d,有条件的应对基础侧边进行覆土掩盖,避免内部水分蒸发过快,产生裂缝。
改善约束条件的措施是:
(1)合理地分区分块。(2)避免基础过大起伏。(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别主注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力叠加,再加上混凝土干缩,表面拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一些轻型保温材料,如泡沫海绵等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低,只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土的线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2,因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难,但加筋后结构内的裂缝一般就变的数目多、间距小、宽度与深度较小了。为了保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一,例如使用减水防裂剂,在实践中总结出其主要作用为:
(1)混凝土中存在大量的毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。(4)掺加减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。(5)外加剂混凝土和易性好,表面易抹平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑,我们在工程实践中应多进行这方面的研究,比单纯改善外部条件,可能会更加简洁、经济。
4混凝土的早期养护
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成的,寒冷地区的温度骤降也是容易形成裂缝的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要;从温度应力观点出发,现场保温应达到下述要求:
(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。(2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土的使用期的稳定温度。(3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应该切实重视起来。
【关键词】现浇钢筋混凝土;楼板裂缝;产生原因;防治措施
前言
随着城市住宅建设步伐的加快,不少住宅小区相继建成,许多住户陆续搬进新居,他们对住房的质量要求越来越高,尤其对一些现浇钢筋混凝土楼板出现的裂缝情况非常关注,担心这些裂缝最终会引发不安全事故。因此,分析现浇钢筋混凝土楼板裂缝的原因及探索裂缝的防治措施具有极强的现实意义。
一、住宅现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因
混凝土的收缩变形是混凝土的固有特性,主要表现形式为浇筑初期(终凝前)的凝缩变形、硬化过程中的干缩变形、在恒温绝湿条件下由凝胶材料的水化作用引起的自生收缩变形和温度下降引起的冷缩变形。影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种、骨料品种和含泥量、混凝土配合比、外加剂种类及掺量、介质湿度和养护条件等。混凝土的相对收缩量主要取决于水泥品种、水泥用量和水灰比,绝对收缩量除与这些因素有关外,还与构件施工时最大连续边长成正比。当现浇钢筋混凝土楼板收缩受到其支承结构的约束,板内拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,就会产生裂缝。
(一)浇筑初期(终凝前)的凝缩变形
凝缩变形产生的裂缝发生在混凝土结硬前最初几小时内,通常浇后24h即可观察到。这种裂缝有两类:一类是由于塑性混凝土下沉产生的裂缝,在梁、板中都有可能产生;另一类是塑性收缩裂缝,常出现在板中,裂缝逞不规则的鸡爪状或地图状。凝缩变形产生的裂缝多与混凝土的泌水现象有关。
新浇筑的混凝土经压实后,由于重力作用,重的固体颗粒向下沉,迫使轻的水向上移,即所谓“泌水”。当固体颗粒彼此支撑不再下沉,或水泥结硬阻碍了它的下沉,泌水即停止。如混凝土中固体颗粒能不受阻碍地自由下沉,则仅使结硬后混凝土的体积减少,并不会产生裂缝。
塑性收缩裂缝并不受混凝土中钢筋的影响,影响塑性收缩裂缝的主要因素是混凝土表面的干燥速度,当水分蒸发速度超过了泌水速度时,就会产生这种裂缝。因此凡是能加速蒸发速度的因素(如气温高、相对湿度低、风速大以及混凝土中温度高于周围空气温度)都会促使塑性收缩裂缝的发生。塑性收缩裂缝的表面宽度有的可达1~2mm。这种裂缝在自由支承板的四角处则很少出现,因为角部的干缩不受约束;相反,如板的边缘受到约束(砖墙等),则将出现与板边呈45°的一系列平行裂缝。
(二)硬化过程中的干缩和水化作用引起的自身收缩
自身收缩与干缩一样,在浇筑后相当长的时间约1~2a才会出现,它是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓自干燥作用,使混凝土体的相对湿度降低和体积减少;水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减少,而自身收缩增大。如当水灰比大于0.5时,其自身干燥作用和自身收缩与干缩相比可以忽略不计;但是当水灰比减少到0.35时,混凝土内相对湿度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则相接近。在硬化混凝土收缩受约束的条件下,收缩应变将导致弹性拉应力,拉应力可被近似看作弹性模量与应变的乘积;当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,材料出现开裂。但是由于混凝土的粘弹性(徐变),部分应力释放,徐变产生的应力松驰后的残余应力才是决定混凝土是否开裂的关键。
(三)温度下降引起的冷缩变形
由于建筑物各部位在各季节所受温度变形不协调,从而导致裂缝。当结构周围温度变化时,梁、板、墙体均要产生变形,降温时梁的温度变化滞后于板,特别在急冷降温时更为明显,板的收缩大于梁,梁相对于板而言为外约束,由于板的收缩变形受到梁的约束,故在板上产生拉应力,这种应力是产生裂缝的主要原因,这种裂缝在板上常为贯通裂缝。
(四)现浇板上过早施工而加荷引起的裂缝
《混凝土结构施工质量验收规范》规定,混凝土强度达到1.2kg/mm2前,不得在其上踩踏或安装模板及支架。但开发商为了抢时间,赶进度,在刚浇好的现浇板上或混凝土尚处在初凝阶段,就任意踩踏,搬运材料,集中堆放砖块、砂浆、模板等。过早的加荷人为地造成了现浇板裂缝。
二、防治措施
(一)设计方面
在设计方面应该注意以下几点:
1.现浇板结构设计中除考虑强度要求外,还应进行挠度及裂缝验算,考虑施工不均匀性及混凝土本身的收缩因素,适当增加板厚,增强板的刚度。
2.宜采用较小直径密度分布的方式进行布筋,为防止温度及收缩引起的应力影响,应适当提高配筋率,这样可提高混凝土体的极限拉伸应变及混凝土抵抗干缩变形的能力,防止因混凝土自身收缩出现大量的应力集中点,使局部出现塑性变形产生裂缝。另外混凝土标号设计强度不宜太高。
3.应在楼板上每隔20m左右处设置一后浇带,并在楼板中间墙体支座处设一条伸缩缝,使其释放内应力。
4.楼板因四周嵌固于墙体内,应在四角部位按要求配置双向钢筋,伸出长度应小于1/3L(L为短向边长),且不小于1.2m为宜。
5.在抗震非设防地区,也应适当增设混凝土构造柱,提高房屋整体抗震强度。
(二)施工方面
1.应严格按配合比进行计量投料,控制搅拌时间及水灰比,并根据现场砂含水量变化及原砂中含粒径5cm以上的砾石筛选调整施工配合比,保持混凝土强度及坍落度一致,防止因水及水泥用量过多而增加混凝土中多余的水分及空气,从而产生较大的内应力,导致产生收缩裂缝。
2.混凝土中骨料的用量占体积的70%左右,必须注意粗骨料的质量,宜用粒径15~20mm的石子进行合理级配,含泥量<1%;砂子应用中、粗砂,含泥量<3%,砂率控制为40%左右,坍落度控制为14~20cm;水泥应选用非早强度型、水化热低和质量稳定的普通硅酸盐水泥,减少混凝土自身收缩。
3.严格控制板面负筋保护层厚度。现浇板负筋按设计要求都放在板上面,有梁通过或隔断时,一般放置在梁钢筋上面或与梁钢筋绑扎在一起。为了控制好负筋保护层厚度,必须采用Φ10~14的钢筋马凳,纵横间距为800mm左右来固定负筋的位置,并用电焊把马凳与负筋焊牢,使马凳在混凝土浇筑过程中不移位,保证负筋不下沉,从而有效控制负筋保护层的厚度,不使板负筋保护层过厚而产生裂缝。模板中线管铺设密集处的上部及下部铺放一层18号钢丝网,宽度每边应大于管区100mm为宜。
4.现浇板上不要过早上人、堆料和施加荷载,因混凝土浇筑后要有一个硬化过程,才会有强度;在这个过程中,应对混凝土加以保养,不能对混凝土施加任何外力。必须做到在混凝土强度达到1.2kg/mm2后,才允许在其上踩踏或安装模板及支架。
5.现浇混凝土楼板必须采用平板振捣器振捣,水平和垂直方向各一遍,每次振捣相互重叠1/3的振捣宽度,不留施工缝。
6.在初凝后和终凝前应用木抹子赶平压实及用铁抹子赶压三遍,减少收缩裂缝的出现。
7.混凝土浇筑完毕12h内,及时进行合理养护,保证规定的养护时间,一般情况下不少于7d,对掺有外加剂或抗渗混凝土养护不少于14d,提高混凝土自身拉伸应变能力,防止干缩变形出现裂缝。
8.发展纤维混凝土,在普通混凝土中掺入少量的抗裂合成纤维,其掺量为0.6~1.8kg/m3,可以控制混凝土的早期裂缝。
三、结语
现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,大量工程实践说明,只有在设计和施工过程中针对各影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计和施工规范,弄清裂缝出现的原因,再加以正确的处理措施,裂缝是可以得到控制和预防的。
【参考文献】
关键词混凝土温度应力裂缝控制
混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中,温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。
1裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类:
(1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。
(2)约束应力:结构的全部或部分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和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。
3温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下:
(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;
(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;
(4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;
(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;
(6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施;
改善约束条件的措施是:
(1)合理地分缝分块;
(2)避免基础过大起伏;
(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。
加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2..因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其主要作用为:
(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。
(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩.
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。
4混凝土的早期养护
实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:
1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。
2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。
适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。
1概述
近些年来,建筑行业取得了不凡的进步,这其中尤其是预应力混凝土结构以及混凝土结构相关技术得到了不小的发展,其科技成果日趋成熟。在建筑材料方面也得到了不小的发展,各种高性能的混凝土都在建筑中得到了应用。然而在建筑材料和建筑技术都得到快速发展的同时,建筑设计以及建筑施工方面还存在有不小的问题。温度变化会引起混凝土的热胀冷缩,这将会导致混凝土在竖直方向和水平方向都会产生一定的变形。在进行建筑结构设计过程中,对于温度引起的内力变化计算有一定的难度。混凝土的性质包括塑料变形以及应力松弛,温度的变化等都会导致混凝土产生裂缝。
2裂缝控制的意义和标准
建筑的结构设计建立在构件的强度极限承载力的基础之上,而建筑工程的使用标准则是由混凝土裂缝控制的。近些年的研究表明。建筑物中混凝土裂缝是不能避免的,但是能够有效的减少混凝土裂缝的存在。对于一般的民用以及工业建筑而言,小的混凝土裂缝对于建筑的日常使用是没有危险的,只有一定宽度的裂缝才会对建筑物的使用造成较大的影响与危害。因此,在设置混凝土裂缝控制标准时,不能够将混凝土裂缝的标准控制过严,同时还要考虑到地震等对于建筑物的影响。不管是预应力混凝土结构还是混凝土结构,其中存在的裂缝都会减小建筑结构的刚度,降低结构的耐久性。裂缝控制是指通过现有的建筑技术与措施控制建筑物中裂缝的大小,使其不会对建筑的正常使用造成影响。在建筑工程中,对于混凝土裂缝的控制主要表现在两个方面。即设计和施工两个阶段。在设计方面对于裂缝的控制是指通过构造措施以及相关计算降低混凝土裂缝高于限度值的可能性。而在施工方面对裂缝的控制则是指在是施工过程中采取一定的施工措施以及相关技术降低建筑物中有害裂缝的产生。文章主要从建筑结构设计方面对混凝土裂缝进行分析,从而减少混凝土裂缝对于建筑物的损害。
3混凝土裂缝产生的原因分析
从建筑结构设计方面进行分析,产生混凝土裂缝的原因主要有以下几个方面:首先,由于对于建筑结构的计算不够准确,设计中涉及到的构件厚度不足,配筋数量也不够充足,由于此种原因导致的板缝的产生会影响到建筑的结构,直接导致建筑物安全问题的产生。其次,在设计过程中,没有对建筑物会受到的装修荷载以及使用荷载进行准确估计,导致设计的建筑物受力远远小于建筑物的实际受力,导致建筑物中混凝土的开裂。以上两种原因都是由于在建筑结构设计中对建筑的受力分析有误而导致的,因此而导致的混凝土裂缝会对建筑物的结构造成较大的危害。而在目前的建筑结构设计中,还会出现另外一个极端的现象,那就是设计人员过于担心在施工过程中有偷工减料情况的存在,在进行结构设计的时候,对于混凝土的强度等级计算会高出一个等级。这样一来看似楼板十分安全,但其实混凝土的强度等级过高会为建筑带来负面的影响,因为混凝土强度越高,混凝土的水化热就会越大,从而使得混凝土产生有害性裂缝的可能性大大增加。有的设计人员还会考虑到施工方面而降现浇楼盖的混凝土强度与建筑中的梁柱取为一致的。这样做的危害在于建筑的实际受力与设计时的受力相去甚远,因此会导致在真正的运用过程中,建筑中混凝土的受力远远大于设计受力,从而导致混凝土裂缝的产生。另外,在设计的过程中,对于温度应力的重视可能不到位,因此,在隔热层以及保温层等方面没有良好的设置,导致混凝土会因为温度的变化而产生开裂。或是出现伸缩缝设置不够合理的情况,在温度应力以及收缩应力的双重作用之下,混凝土很容易产生开裂。楼盖边缘的约束的加强也会导致混凝土的开裂。混凝土楼板如果能够进行自由的变形与收缩,混凝土内部不会产生应力。因此,也不会有裂缝的产生,但是由于楼盖边缘的约束有所加强,因此,混凝土的收缩变形以及温度导致的变形都会大大增加,从而导致在混凝土楼板的中部产生的最大的约束应力大于了混凝土所能承受的抗拉强度,使得混凝土产生裂缝。有的建筑结构设计人员在砖混的结构中采用了现浇混凝土的方式进行楼盖的浇筑,出于抗震方面以及建筑结构方面的考虑,通常会将墙边的支座按照简支梁进行近似的估算。而建筑中混凝土楼板的实际受力却与估算结果不一致,如果混凝土楼板的跨度比较大的时候,在板顶的支座处会产生一定的裂缝,有时楼板的边角以及中央都会出现收缩裂缝。另外,如果在建筑结构设计中忽略了建筑中边角柱以及构造柱对于建筑的影响,则会增大混凝土可能产生的裂缝。
4混凝土裂缝的有效处理措施
在进行混凝土裂缝的处理时,除了加强设计人员的安全责任意识之外,更重要的是在进行建筑结构设计时,加强设计人员对于混凝土裂缝的重视。另外,设计人员采取的结构形式一定要科学合理,为了保证其合理性,要在建筑结构设计前建立严格的审查制度,严格防止建筑结构设计中对混凝土裂缝的忽视。首先,在选择建筑混凝土时,一定要按照建筑的功能与需求进行混凝土的选择。如果混凝土的强度过低,则会对建筑的质量造成影响,而混凝土强度过高,会为建筑带来负面的影响,因为混凝土强度越高,混凝土的水化热就会越大,从而使得混凝土产生有害性裂缝的可能性大大增加。不能为了简便施工而将楼板的混凝土强度的等级与建筑中梁柱的强度等级取为同一等级,更好的做法应该是对混凝土收缩的量进行减少,此外对于混凝土中水泥的用量以及外加剂的用量都提出具体的要求。如果建筑设计中,对于楼板的周边约束是有必要的加强,那么与此同时还要加强构造钢筋,以防止由于楼板所受到的约束应力的增大而导致的混凝土的裂缝的增大,对建筑结构造成影响。为了防止楼板的边角产生斜裂缝,可以在楼板的边角外侧的上下两层中都设置一定数量的钢筋,需要注意的是增加的钢筋长度一定要超过混凝土楼板长度的三分之一。另外在建筑结构的设计中,需要合理设置建筑的保温层以及隔热层,并且保证保温层隔热层使用的材料以及厚度都是科学合理的。在建筑结构中一般都会设置温度伸缩缝抵消温度变化会对混凝土产生的影响。因此温度缝的设置需要足够的合理,才能避免温度对混凝土产生裂缝等的影响。
5结束语
建筑中的混凝土裂缝问题成为建筑过程中必须解决的技术问题。建筑的结构设计建立在构件的强度极限承载力的基础之上,而建筑工程的使用标准则是由混凝土裂缝控制的。因此,对混凝土裂缝的大小进行控制对于每个建筑物而言都是非常重要的。从建筑结构设计方面对混凝土裂缝进行加强,主要可以通过加强设计时的计算、保证设计所用材料的厚度等多个方面进行。在建筑结构设计中,温度缝的设置也是非常重要的。如果温度缝设置不够合理,非但不能减少混凝土裂缝的产生,还会大大增加混凝土裂缝对于建筑产生的伤害。因此,建筑设计师对于这些方面都要引起足够的重视。
作者:艾得文
第一,作为一种复合材料,混凝土本身具备胶凝性和易收缩性的特点。所以,一旦受到外界力的作用或者是内部变形,使得拉应力超过混凝土本身所能够承受的极限强度,就会为混凝土裂缝的产生创造条件。第二,在混凝土凝固的过程中,混凝土强度在不断增大,施工阶段作为混凝土的发展过渡阶段,是从低强度逐渐朝着设计强度方向发展的过程,但是需注意极限的拉应力是一直在变化的,如果拉力超出极限值,就会导致裂缝的出现。第三,在施工环节,混凝土很容易受到外界环境影响,并且随着结构与场合的差异,同样的配合比,却会对裂缝的形态与分布带来不同的影响。
二地铁工程混凝土裂缝出现的原因
在开展地铁工程混凝土施工时,导致混凝土出现裂缝的原因很多。从总体方面来看,混凝土裂缝的产生主要包含结构性裂缝和非结构性裂缝两个类型。
1结构性裂缝
地铁工程施工中混凝土产生裂缝原因很多,无论是在施工环节还是在后续的使用环节都可能出现裂缝。在施工过程中,因为钢筋量不足,在后续中因为超载使用、地基沉降以及地震等等原因,都可能导致裂缝的出现,并且裂缝产生只是一瞬间的事。
2非结构性裂缝
2.1收缩裂缝
混凝土收缩裂缝是地铁工程最常见的一种裂缝,收缩性裂缝主要包含塑性收缩、化学收缩以及干燥收缩三种类型。塑性收缩主要存在于混凝土凝固环节,尤其是刚开始凝固时,水化反应过于强烈就会导致混凝土出现失水现象,大幅度降低其可塑性。在凝固过程中,混凝土体积会出现一定的变化,会有不均匀的拉力出现,最终引起裂缝的出现。在混凝土完全凝固后,就会产生干燥收缩,出现干燥收缩的原因很多,如过早拆模,会让混凝土表面出现大量失水的现象,导致表层体积徐勋缩小,但是混凝土内部水分蒸发要比表面蒸发的速度慢,其相应的体积不会出现较大的变化,这样,由于内外收缩比例的差异,表面的拉力超出混凝土所能承受的极限拉力,就会有裂缝出现。化学收缩一般是在硬化过程中出现,主要是因为水泥的水化作用,导致体积减小,最终产生裂缝。
2.2温度裂缝
混凝土内外温差的存在是地铁工程混凝土产生裂缝的主要因素。混凝土表面水化作用所产生的温度会在很短地时间内删失,但是内部产生出的温度却不会过快流失。这样的情况就会加剧混凝土体积的增大趋势,一般来说,混凝土温差裂缝出现的原因:第一,在浇筑混凝土的前期,混凝土会出现强烈的水化热,其内外温差过大,很容易引起混凝土的开裂现象,一般在混凝土浇筑完毕三天之后才会出现。第二,在拆卸混凝土模板后,表面温度损失过快,加大内部与外部的温度差,这样也会导致裂缝的存在。第三,当混凝土内部温度达到一定程度后,在下降到最低点时,这时的温度与最高温度会有明显的差异,这样也容易引起混凝土裂缝的出现。
2.3安定性
裂缝安定性裂缝主要指的是龟裂,一般是因为水泥不合格的安定性所造成的。而水泥不合格的原因很多。如对水泥原材料质量控制不足,一味地降低购买成本;在使用水泥材料之前,没有做好配合比试验,使得水泥用量无法满足正常的施工要求,最终破坏混凝土结构的整体性能。
三地铁结构裂缝产生的危害
因为混凝土本身属于脆性且非匀质合成材料,其抗拉强度只有抗压强度的四分之一,所以,在施工过程中很难控制好裂缝,但是却应该对存在危害性的裂缝加以防范,这种存在危害性的裂缝会降低区间与地铁车站的抗渗能力,影响其工程的正常使用,同时,还会加大钢筋的锈蚀,促使混凝土出现谈话,破坏结构物的耐久性,所以,裂缝必须控制在允许的范围之内。国外工程技术人员认为,将钢筋混凝土结构最大裂缝宽度加以规定主要是防止钢筋出现锈蚀,在不同规范中,对裂缝宽度的实际规定也会有所差异,但基本原则方面是一致的。无论是实际的规定是否存在差异,其基本原则的一致性都是为了防治地铁结构裂缝产生对地铁建筑造成危害,影响施工及后续的使用。所以,在设计、施工以及后续的使用环节,都应该正确地认识到地铁结构裂缝的危害性,做好相应的防范,才能够将裂缝限制在允许的范围之内。
四地铁施工混凝上裂缝的预防措施
由于地铁施工中,外界环境无法达到完全稳定的状态,再加上混凝土本身的物理性质,使得混凝土裂缝很难避免,在施工环节,需要做好混凝土强度与性能的合理控制,才能够尽量减少混凝土裂缝的产生,具体做法如下:第一,使用具备科学配比以及质量可靠的混凝土材料。水泥采用性能良好、泌水性小、水化热低、具有一定抗侵蚀性而且质量比较稳定的旋窑水泥。水将采用自来水。砂石料除符合现行的《普通混凝土用砂质量标准及验收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及验收方法》规定外,石子粒径最大不超过40mm,所含泥土符合规范要求并不得呈块状或包裹石子表面,吸水率不大于1.5%。掺加高效减水剂或微膨胀剂、抗裂纤维外加剂等,其掺量根据试验确定,允许误差为1%。第二,在浇筑成型过程中,需要控制好混凝土的温度,确保混凝土的内部温度与表面温度能够控制在25℃之内。如,在夏季气温较高时浇筑混凝土要控制混凝土的入模温度,采取掺入冰屑、遮阳等措施防止混凝土温度过高。第三,对混凝土浇筑的速度需严格控制,尽量减少施工分段的长度,这样也可以满足混凝土裂缝的控制。如底板面积较大,需要采取分块分层法浇筑,以减少收缩和温度应力,控制裂缝第四,加强混凝土施工环节的监督管理力度,确保施工人员能够按照科学的施工方法来完成混凝土的有关施工工序,以避免因为人为的因素造成混凝土裂缝的出现。第五,采用切实可行的施工工艺。在引言中所提到的地铁工程,在混凝土浇筑时,选择泵送的方式。所以,在浇筑混凝土之前,要做好材料的化验,如果材料不合格,严禁使用。在浇筑环节,要保持匀速的投料,同时,采取分层振捣的方式,再配合满足规定的拆模时间,就能控制好混凝土的浇筑施工。以上述工程为例,其分段浇筑的长度最好能控制在15m最佳。此外,跳槽分段施工,不采用后浇带等都是合理安排施工工序的有效措施。第六,适当地添加减水剂或者是缓凝型减水剂。将减水剂掺加到混凝土之中,可以满足混凝土的工作性质,可以降低10%左右的拌合水使用量。如果掺加缓凝型减水剂,在上述效果之外,还可以将初凝时间推迟一个小时以上,浇筑速度的减缓,就能够保持充分地散热性,合理地规避裂缝。第七,早期混凝土的养护。混凝土浇筑完后,及时养护,每天不少于2次,持续2周,并注意成品保护。一般来说,混凝土养护包含介质温度、湿度以及养护延续时间三个方面的要素。另外,等待混凝土达到一定的强度要求之后,需要尽快做好回填土处理,因为土是混凝土最佳的养护材料之一。目前,这是对混凝土保湿保温养护的最佳手段,对裂缝的预防控制非常有效果。
五地铁施工中混凝上裂缝的修补和控制方法
在地铁工程的施工中,既然我们无法避免混凝土裂缝的产生,那么,我们就可以采取有效的措施,来补救混凝土裂缝,确保将混凝土裂缝有害程度最大限度的控制,降低裂缝带来的危害。一般来说,有以下几种混凝土控制与修补的措施:第一,涂抹法,即将材料涂抹在混凝土的表面,这样的修补混凝土裂缝的方式一般是在出现浅细或者是在混凝土浅层层面上的裂缝修补中使用。这样的裂缝,无法正常地灌入浆材,并且深度也没有达到钢筋表面的发丝裂缝,不会形成漏水等情况的出现,属于不伸缩、不活动的裂缝,因此涂抹法很实用。第二,表面补贴法,主要是针对混凝土出现大面积的裂缝,或者是因为混凝土已经出现了漏水现象,但是却无法找准漏水具置的裂缝控制方法。使用表面补贴法,就能对如此的裂缝进行有效地控制。第三,填充法,主要用于灌浆等方式已经无法达到对裂缝理想修补的情况中。另外如果裂缝产生的规模较小,也可以采用填充法来对裂缝进行处理。第四,结构补强法,因为荷载作用所引起的裂缝,但是却长时间无法处理裂缝,导致混凝土的耐久性受到严重的影响。针对这一类型裂缝,就可以利用结构补强法,具体又分为锚固补强、断面补强以及预应力法等方式。
六结语
关键词:建筑工程,结构裂缝,防治
一、工程概况
该工程为地上30层,地下3层,建筑总高度为120m。其建筑平面呈D:38m 的圆形,外围是16 根框架柱,内筒采用双筒型式,里侧为边长9.78m×11.83m的方筒,外侧为D:17m的圆筒。最初设计采用双筒一直到顶的结构体系,而且已按此设计完成地下室及地面4 层的主体结构施工,后来新业主要求扩大20 层以上客房的使用面积,把20层以上的圆筒取消,只保留方筒。这一结构体系的大调整,使传力路径发生了重大改变,于是有关设计人员进行了深入研究和处理。随后第5层以上按新图纸施工,并在19 层楼面按要求取消了圆筒。
二、裂缝的原因分析
对裂缝的界定一般以可见缝宽>0.05mm 的称为“宏观裂缝”,反之则称为“微观裂缝”。工程中构件产生裂缝的主要原因可以分为两大类,一类是由动、静荷载和其他外荷载引起的裂缝;另一类是由温度、收缩、不均匀沉降的变形荷载引起的裂缝。本工程剪力墙裂缝可认为是由于混凝土收缩及其温差所引起,而且前者是主要的因素。混凝土收缩是指混凝土在不受力的情况下因变形而产生的体积减小,主要包括:①硬化收缩,即混凝土在水化结硬过程中,由于水泥颗粒不断水化,毛细管及各孔隙游离水逐渐与水泥矿物质水化,转化为凝胶及结晶成水泥石,体积略有收缩,亦称“自生收缩”;②失水收缩,即混凝土内水分不断蒸发,引起体积显著收缩,其收缩量占总体积收缩量的80%~90%,亦称“干缩”;③碳化收缩,即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。混凝土自生收缩发生在初凝至终凝期间,干缩发生在终凝后,初凝前的收缩因混凝土尚具塑性而不影响裂缝的产生。
三、混凝土收缩裂缝的主要起因
80年代以前,民用建筑中出现混凝土早期收缩裂缝的机率是相当小的,90 年代后随着我国泵送流态混凝土施工工艺的逐步推广,工程中出现早期收缩裂缝的比例逐渐增大,说明与泵送及商品混凝土的广泛使用有一定的对应关系。泵送流态混凝土由于流动性及和易性的要求,以及坍落度、水灰比增大,水泥标号提高,水泥用量增加,骨料粒径减小,外加剂用量增多等诸多因素的变化,导致混凝土的收缩及水化热作用比以往低流动性混凝土大幅增强,前者的收缩变形量约为(6.0~8.0)×10- 4,而后者仅为(2.~3.5)×10- 4。美国ACll305委员会在1991 年发表的《炎热气候下的混凝土施工》中指出,混凝土入模温度高,环境相对湿度低和阳光照射引起混凝土表面水分蒸发快是产生混凝土早期干缩裂缝的原因。
(1)水泥。水泥水化热被一致认为是引起混凝土裂缝的主要原因,主要通过控制水泥用量来实现对其的控制。常规概念认为水泥用量越大,混凝土强度越高,尤其是随着高强混凝土的大批量使用,混凝土配中的水泥用量逐渐增大,混凝土收缩裂缝也就相应增多,这已成为目前建筑界的突出问题。论文格式,建筑工程。。而实际上现代高强混凝土的研究表明,由于混合材料的出现,混凝土强度与水泥用量之间并非一定成比例关系,在低水泥用量的情况下同样可以配制出高强混凝土。
(2)混合材料。目前为了提高混凝土的施工可操作性,使混凝土硬化后获得高性能最常用和最有效的方法是采用“双掺”技术,即同时掺人高效减水剂及活性掺合料。减剂能有效降低混凝土水灰比,改善混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土强度,节省水泥用量。混凝土中的添加物当所占比例<5%时称为掺量,超过的则称为混合材料。
(3)水灰比。若水灰比过大,则混凝土结构内部的水孔及毛细孔增多,骨料与水泥石界面的泌水也增多,造成结构疏松,混凝土拌和物的总用水量对干缩的影响较显著。
四、本工程裂缝现象解释
从以上分析可知,本工程筒体剪力墙裂缝是由于混凝土收缩引起的,不是结构性裂缝,对所出现的各种现象可以解释如下:
(1)当圆筒与方筒同时存在时,裂缝出现在圆筒外侧是因为方筒受圆筒所包裹,且环境相对较阴暗潮湿,空气对流也不明显,处在这样好的墙体养护环境下,水分不易蒸发,因而混凝土收缩不明显;同样,圆筒墙体内侧也较少发现裂缝。
(2)随着楼层的增高,墙体裂缝呈增多的趋势,这是因为高空风速加大,日晒时间延长,温差大,在相同时间里混凝土失水更多,导致收缩裂缝发展迅速,但最终收缩量相差不大,因此呈现裂缝条数多则细、少则宽的规律。
(3)裂缝呈“枣核形”( 即梭形) ,不穿过楼层,是由于楼面的“模箍作用”所致。其机理是由于被约束体(墙体)的变形受到约束体(楼板及墙暗梁)的约束,随着逐渐远离楼面及暗梁,该约束力逐渐减弱并形成收缩裂缝。在裂缝形成过程中,裂缝处必然会产生变形,而这种变形往上下伸展在接近楼板处因受到约束而其延伸受到限制,直至逐渐消失,因此可以认为约束作用既引起剪力墙开裂,又限制了裂缝的发展。
五、对剪力墙裂缝的处理措施
5.1“放”的措施
“放”就是尽量减少对混凝土收缩变形的约束,如同治水中的“放水疏导”法。本工程设计上可采取开“小结构洞”的方法,把方筒东西面长墙分成2 个墙肢,洞口用砖墙封实,不影响使用功能。由于在水平力作用下剪力墙结构变形曲线呈弯曲型,到建筑上部剪力墙位移较大,其剪切刚度的局部削弱对结构综合刚度影响不大,因此在设计上是可行的。由于开洞后混凝土的收缩应力得到释放,可以从源头上控制裂缝的发展。
5.2“防”的措施
“防”就是采取措施减少混凝土的收缩。从前述对混凝土材料的分析可知,把混凝土配比中的水泥从365kg/m3 减小至300kg/m3,粉煤灰用量从80kg/m3 增加至120kg/m3 甚至更多,水灰比0.8适当调低,都仍留有很大的余地。
5.3“抗”的措施
“抗”就是采取措施提高混凝土抵抗收缩变形的能力,一般可以用提高配筋率或减小钢筋间距的办法。本工程剪力墙配筋率合适,所以可在配筋率不变的情况下用等面积代换法,调整钢筋间距,减小钢筋直径,让水平构造筋“细而密”,钢筋间距由200mm 缩小至100mm 甚至80mm,把混凝土一部分的拉力转移到钢筋上来,使混凝土的收缩趋于均匀,只在构件中产生微裂缝,释放应力以避免或减少宏观裂缝。
六、裂缝的评价及处理
混凝土裂缝虽然是不可避免的,但其有害程度却是可以控制的,有关标准可根据使用条件而定。从结构的耐久性要求、承载力要求及正常使用要求等方面考虑,按照我国混凝土结构设计规范的规定,室内正常环境钢筋混凝土结构最大裂缝宽度允许值为0.3mm,基本上是本工程裂缝宽度的上限值。论文格式,建筑工程。。论文格式,建筑工程。。裂缝深度H 与结构厚度h 的关系为:h≤0.1H 为表面裂缝,本工程裂缝均属此范围;0.1H<h<0.5H 为浅层裂缝;0.5H≤h<1.0H 为纵深裂缝;h=H 为贯穿裂缝。论文格式,建筑工程。。论文格式,建筑工程。。根据对该工程在7 月后贴石膏的情况观察,没有发现裂缝有发展的趋势。论文格式,建筑工程。。1- 4 层剪力墙原来是应该有裂缝的,但在抹灰批荡一段较长时间内均没有发现裂缝,说明裂缝已趋稳定而不需进行修补。
关键词:荷载与温度;耦合应力;分析
Abstract: In recent years, many countries in the world on the old cement concrete pavement for a lot of restoration work, the main measure is the board in the old cement concrete pavement overlay asphalt surface, the actual project shows that if the action taken properly, the old cement concrete pavement joints or cracks in asphalt overlay easy to produce reflective cracking. From the viewpoint of fracture mechanics, can be considered mainly due to its internal cement concrete pavement cracks or joints as the original defect exists due to stress concentration due. Since the old cement concrete pavement cracks and joints can not withstand pulling (bending) stress and shear stress (or shear capacity is low), assumed the asphalt overlay where most of the pulling (bending) stress or shear stress in traffic loads and temperatures under repeated stress, asphalt overlay will produce reflective cracking. Asphalt overlay reflective cracking are mainly two models: shear cracks and open-type reflector reflective cracking. Therefore it is necessary to load and temperature load of the vehicle under the action of the asphalt overlay coupled stress analysis.
Key words: load and temperature; coupling stress; analysis
TU973+.21
沥青加铺层反射裂缝是在交通荷载及温度的循环作用下引起路面材料和结构疲劳损伤而逐渐发展形成的。沥青加铺层反射裂缝扩展过程经历了三个阶段:第一个阶段为起裂阶段,沥青加铺层由旧水泥混凝土路面接缝或裂缝处存在的缺陷引起; 第二个阶段为稳定扩展阶段,沥青加铺层在交通荷载和温度应力引起的应力集中点向上发展并贯穿整个沥青加铺层; 第三个阶段为破裂阶段,沥青加铺层经过一段时间的运营,尤其是在冬季加铺层表面开始出现裂缝。反射裂缝出现初期对路面的使用性能影响不大,但随着雨水或雪水的浸入,裂缝两侧的路面结构层,特别是裂缝附近的土基含水量加大,甚至饱和,造成路面结构的承载能力明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷和唧泥现象,导致裂缝两侧路面面层的碎裂并出现较大的垂直相对位移,影响路面的使用性能,加速路面的破坏,缩短路面结构的使用寿命。
国内外道路工程界对防止或减缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的措施仍在试验及探索过程中,目前采用的主要方法有以下几种,如增加沥青层厚度、设置碎石裂缝缓解层、在沥青加铺层与水泥混凝土路面板间设置土工布、土工网格、钢丝网或改性(橡胶)沥青混合料应力吸收层等防裂夹层,这些措施对防止或减缓反射裂缝具有一定的效果。
旧水泥混凝土路面上加铺沥青层及土工合成材料、改性沥青应力吸收层或特粗粒径沥青碎石等防裂夹层后,与混凝土板原有接缝或裂缝形成了复杂的复合结构,对于这种结构,目前尚无成熟的研究模型及设计方法,为研究反射裂缝产生与发展的机理,有必要对水泥混凝土路面板上的沥青加铺层内的应力状态进行力学分析。目前主要有三种方法:静力平衡法、断裂力学法和有限元法。由于断裂力学能深刻地揭示反射裂缝产生的机理,因此采用断裂力学基本原理分析沥青加铺层反射裂缝的萌生及扩展原因。但由于断裂力学求解的多为平面应力(应变)问题,且各断裂参数难以确定,对于受荷载与温度共同作用的含夹层三维加铺层路面结构体,要求得一个适用的解析公式有很大的难度。而有限元方法在工程上应用已较为广泛,它可求解任意荷载、任意边界条件的应力情况。在以往分析带路面裂缝结构体时多采用平面应变有限元模型,这与路面的实际应力应变状态有较大差异,因此、采用更符合实际情况的三维有限元模型,对沥青加铺层在车辆荷载及温度作用下的应力状态进行分析。通过力学分析研究反射裂缝产生机理,为水泥混凝土路面加铺层设计方法提供理论依据。
一 、车辆荷载与温度荷载共同作用下沥青加铺层耦合应力分析
在实际的交通及气候条件下,沥青加铺层往往处于车辆荷载与温度荷载的共同作用之下,因此有必要对车辆荷载与温度荷载耦合作用下的沥青加铺层受力状况进行研究。由于沥青混合料的松弛特性跟温度与时间有关,温度越低,作用时间越短,应力松弛效应就越低,而以下进行的耦合分析所采用的温度一般都在-10℃左右,因此,可不考虑沥青混合料的温度松弛特性。本文主要对车辆荷载与温度荷载共同作用下的普通沥青混凝土加铺层、设置土工合成材料的沥青加铺层、设置特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层的沥青加铺层这三种典型结构的耦合应力进行分析。
1.1 车辆荷载与温度荷载共同作用下普通沥青混凝土加铺层耦合应力分析
路面结构参考温度为0℃,沥青加铺层表面降温幅度分别为-5℃、-10℃、-15℃、-20℃及-25℃,车辆荷载为100KN,分别与不同的温度进行耦合作用分析。主要计算参数为: 水泥混凝土路面板的厚度hc=22cm,弹性模量Ec=30000MPa; 基础当量模量E0=100MPa; 沥青加铺层厚度ha=10cm,沥青混合料模量Ea为1200MPa计算。车辆荷载与温度耦合作用下沥青加铺层的应力介于车辆荷载应力与温度应力之间,略小于温度应力值,说明在耦合作用中温度所起的作用较大。耦合应力比温度应力略小的原因在于在降温过程中,由于温度梯度的影响,水泥混凝土路面板产生向上的翘曲变形,使接缝张开,而接缝附近车辆荷载的作用又部分抵消了混凝土板的翘曲变形,因此,沥青加铺层在车辆荷载与温度荷载的耦合作用下所产生的应力σ1、σe、τmax均小于仅由温度荷载作用的所产生的应力。
1.2 车辆荷载与温度共同作用下设置土工合成材料夹层的沥青加铺层耦合应力分析
路面结构参考温度为0℃,沥青加铺层表面降温幅度为-10℃,车辆荷载为100KN,研究不同模量的土工合成材料夹层对车辆荷载与温度荷载共同作用下加铺层的耦合应力的影响,主要计算参数为为: 土工合成材料厚度设定为0.3cm,弹性模量为10MPa~5000MPa; 水泥混凝土路面板的厚度hc=22cm,弹性模量Ec=30000MPa,基础当量模量E0=100MPa; 沥青加铺层的厚度ha=10cm、模量Ea=1200MPa。含土工合成材料夹层的沥青加铺层耦合应力比温度应力值略小,但比荷载应力值要大。当土工合成材料的模量值从10MPa增大到1000MPa时,耦合作用产生的σ1、σe、τmax急剧减少,说明该阶段土工合成材料对减少耦合应力所起的作用较大,而当土工合成材料的模量值从1000MPa增大到5000MPa时,曲线趋于平缓。耦合作用分析进一步说明了高模量的土工格栅对防止反射裂缝所起的作用要强于低模量的土工布。
1.3车辆荷载与温度荷载共同作用下设置特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层的加铺层耦合应力分析
为比较设置不同类型裂缝缓解层的沥青加铺层在车辆荷载与温度荷载共同作用下的受力状况,分别对特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层与同等厚度的普通沥青混凝土裂缝缓解层进行对比分析。路面结构参考温度为0℃,沥青加铺层表面降温-10℃,车辆荷载为100KN。计算参数为:水泥混凝土路面板的厚度hc=22cm,弹性模量Ec=30000MPa; 基础当量模量E0=100MPa; 沥青加铺层AC-13Ⅰ、AC-20Ⅰ的模量Ea=1200MPa,厚度分别为3cm及5cm; 特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层AM-40模量为600MPa,厚度为9cm。对比结构普通沥青混凝土裂缝缓解层模量为1200MPa,厚度为9cm。
在温度荷载作用下,特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层的最大主应力σ1、等效应力σe及最大剪应力τmax分别为0.589MPa、0.237MPa及0.134MPa,而在车辆荷载与温度荷载耦合作用下,σ1、σe及τmax分别为0.536MPa、0.257MPa及0.147MPa,耦合应力与温度应力值非常接近,说明在耦合作用中,温度荷载所起的作用是主要的(未考虑温度应力松弛效应)。当取厚度同为9cm的普通沥青混凝土代替这特粗粒径沥青碎石结构层时,在相同耦合荷载的作用下,最大主应力σ1、等效应力σe及最大剪应力τmax分别为0.742MPa、0.340MPa及0.192MPa,后者比前者分别增大了38.4%、32.3%及30.6%,这说明采用特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层AM-40后,其耦合应力同样小于同厚度的普通沥青混凝土的应力值。
二、 结论
(1)沥青加铺层最大主应力σ1、等效应力σe及最大剪应力τmax随降温幅度的增加而基本呈线性增长趋势。温度应力还与沥青加铺层与旧水泥混凝土路面层间接触条件有关,当降温幅度较大、层间保持连续接触时,沥青加铺层会产生很大的温度应力,有时甚至会超过车辆荷载所产生的应力。
(2)在车辆荷载或温度荷载作用下,随着沥青加铺层模量的增加,接缝处沥青加铺层σ1、σe及τmax都逐渐增大,但增加的趋势逐渐变缓。对同一种材料的沥青混合料而言,其模量随温度降低而增大,故气温越低,加铺层内的车辆荷载应力及温度应力就越大,因此,反射裂缝多在冬季产生。
(3)沥青加铺层的厚度对车辆荷载应力及温度应力都有较大的影响,一般来说,加铺层越厚,其防止或延缓反射裂缝的效果就越好。在车辆荷载的作用下,加铺层σ1、σe、τmax及接缝处的弯沉、弯沉差均随加铺层厚度的增加呈减小的趋势。在温度荷载的作用下,加铺层的σ1、σe、τmax曲线下降速率更快,说明增加沥青加铺层的厚度对减小温度应力的效果比减小车辆荷载应力的效果更为明显。
(4)在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置土工合成材料夹层对减小车辆荷载应力、温度应力及耦合应力都能起到一定的效果,应力随土工合成材料模量的增加呈降低的趋势。相比较而言,土工合成材料对减少加铺层车辆荷载应力的幅度较为有限,而它对减少加铺层温度应力及耦合应力的效果相对较好。
(5)改性沥青应力吸收层具有模量低、柔性强、不易开裂的特点,是减少反射裂缝的新型材料。在车辆荷载或温度荷载的作用下,应力吸收层及沥青加铺层的σ1、σe、τmax及接缝两侧弯沉差均随加铺层厚度的增加而逐渐减小。通过对几种厚度沥青加铺层的应力分析可知,设置应力吸收层后,沥青加铺层各种应力及弯沉差均有一定程度的降低,尤其是在加铺层厚度较薄时,效果更为明显。通过设置与未设置改性沥青应力吸收层的几种加铺层结构应力对比分析可知,应力吸收层对减少车辆荷载应力及温度应力的效果是十分明显的。
(6)在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置AM—40特粗粒径沥青碎石作为裂缝缓解层,可有效地延缓反射裂缝的产生和扩展速度。通过车辆荷载、温度荷载及耦合荷载作用下特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层与同等厚度普通沥青混凝土应力对比分析可知,特粗粒径沥青碎石加铺层的σ1、σe及τmax比同等厚度的普通沥青混凝土加铺层的应力值均有大幅度降低,说明采用特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层AM-40后可明显改善加铺层结构的受力状况。
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关键词:混凝土,裂缝,预防与处理
根据砼裂缝成因,采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法,归纳起来。
1.采取适当以防为主措施的以下几个方面
1.1设计
在设计上要注意到那些容易开裂的部位,如深基与浅基、高低跨处等,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便和条件下,钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
1.2施工方案
良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外,分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意;一般来说,因尽量留在变截面处,或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区,确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热开气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工,则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。
1.3施工质量
由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝,则在使用阶段开裂的可能性就很小了。论文参考网。因此,施工阶段是裂缝颈防的主要阶段,在施工阶段要注意以下几个问题:首先砼要有合适的配比,选择合适的配合比,不仅要满足强度要求、施工要求,还要从防止产生裂缝的要求出发。适当地选择好水灰比,在满足强度要求的原则下,尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固,以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除,以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作合理,特别是振捣操作技术,往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害,振捣不足也不能保证砼应有的密实度,要恰到好处。
1.4养护
养护的目的是使砼正常硬化,强度增长,不受或少不受外界影响。技术关键是设法使砼温度级慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力,阴力裂缝的产生。常规养护方法是喷水,对一般砼结构,减少表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积砼由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于用常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响。养护期间应以砼强度增长最快的阶段为准,即7至28天,最好能长些。
2.混凝土裂缝的处理方法
2.1表面处理法。论文参考网。包括表面混涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。
2.2填充法用修补材料直接填充裂缝。一般用来修补较宽的裂缝,作业简单,费用低。宽度小于0.3㎜,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。
2.3灌浆法此法应用范围广从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。利用压送设备(压力0.2-0.4Mpa)将补缝浆液注入砼裂隙,达到闭塞的目的,该方法属传统方法,效果很好。论文参考网。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝,不用电力,十分方便效果也很理想。
2.4结构补强法因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻心取样试验;压水试验;压气试验等。