混凝土结构中的裂缝问题的课件

1、混凝土结构中的裂缝问题一、前言混凝土格言既简单又复杂既便宜又重要既传统又现代既可爱又可恨混凝土工程质量的内涵 反映实体满足明确和隐含需要的能力的特性之总合。 明确：工作性和强度 隐含：耐久性及其它性能预拌混凝土 规程中明确表述混凝土的质量主要是指：混凝土的强度和拌和物的流动性。 混凝土强度是建筑结构的根本保证; 拌和物的工作性是保证施工质量的最起码 的要求。商品泵送混凝土的两大问题： 1）可泵性问题（pumpability） 2) 裂缝问题（cracks）裂缝问题具有普遍性原则与态度： 防 、 放 、 抗 、 补混凝土开裂的基本原理混凝土是一种准脆性材料，抗压强度高，抗拉强度低，拉压比在1/7

2、-1/15之间，平均1/10。温差、收缩等在混凝土内部产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土即发生开裂。钢筋混凝土组合，纤维混凝土组合，聚合物混凝土组合裂缝的分类11、有害裂缝，无害裂缝2、表面裂缝，贯穿裂缝3、网状，爆裂状，不规则短，纵向，横向，斜向4、稳定裂缝，不稳定裂缝5、能愈合，不能愈合6、塑性裂缝，硬化裂缝7、荷载裂缝，变形裂缝裂缝分类2荷载裂缝 20 与设计和结构受力有关变形裂缝 80 其中包括： （1）收缩裂缝 化学收缩，塑性收缩，干燥收缩，温度收缩，自收缩，碳化收缩 （2）沉降裂缝裂缝类型3裂缝成因分析 1 裂缝类型出现的时间：塑性收缩开始几个小时温度收缩一天到两/三个星期干

3、燥收缩几周或者甚至几个月后假想混凝土结构中的内部裂缝塑性沉降主要原因：过度泌水次要原因：早期快速干燥 环境塑性沉降：拌合物由于泌水产生整体沉降，浇筑深度大时靠近顶部的拌合物运动距离更长；沉降受到钢筋、预埋件等阻碍，则从表面向下直至其上方产生塑性沉降裂缝。 塑性沉降裂缝只存在于有大量泌水和沉降的时期，并对沉降有一定的约束。A：钢筋上部，深截面B：拱，柱顶C：截面厚度变化处的裂缝，槽和翘曲的板出现的时间：10分钟3小时塑性沉降的预防： 有三种方法处理塑性沉降裂缝减少泌水和沉降：掺加纤维、引气剂减少约束：设计上改变、增加保护层厚度使用复振工艺：深截面进行复振，掌握好复振时间假想混凝土结构中的内部裂缝

4、塑性收缩路面和板钢筋混凝土板 塑性收缩：在干燥环境中混凝土浇注后，向上运动到达顶部的泌出水要逐渐蒸发。如果泌出水速度低于蒸发速度，表面混凝土将由于失水，由于干缩在塑性状态下开裂。这是由于混凝土表面区域受约束产生拉应变，而这时它的抗拉强度几乎为0，所以形成塑性收缩裂缝，这种裂缝与塑性沉降裂缝明显不同，与环境条件有密切关系:当混凝土受环境温度高、相对湿度小、风大、太阳辐射强烈，以及以上几种因素的组合作用，更容易出现开裂。 塑性收缩的时间：出现在混凝土成型的几个小时内。 一般30分钟6小时 出现的位置：最常见出现在平板中，但也可能出现在墙的外露顶面等处。塑性收缩的三种形式：在板边缘近似45度的对角线

5、裂缝。任意分布的网状裂缝。沿钢筋排列或其它物理特征裂缝。 钢筋混凝土楼板下部显示的塑性收缩裂缝，不是沉降裂缝，板厚度为150mm。防止措施养护：早期养护，参见商品混凝土杂志中甘昌成的“完美湿养护”和钱晓倩的“8h养护”。配合比设计：不能使用缓凝剂（延长低拉应变承受时间） 考虑使用引气剂 掺入纤维 ：纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力。 聚丙烯纤维效果好于钢纤维。 假想混凝土结构中的内部裂缝早期温度收缩外部约束内部约束G：外部约束，厚墙 主要原因：水化热过大 次要原因：快速冷却 H: 内部约束，厚板 主要原因：较大的温度梯度 次要原因：快速冷却 出现时间：1天到23周 大部分情况下，混凝土中心温度

6、在约714d冷却至环境温度，温度收缩裂缝主要出现在这段时间，最可能出现在内部温度从高峰下降1020度时形成。几周或几月后形成的裂缝不是温度收缩裂缝。假想混凝土结构中的内部裂缝长期干燥收缩最常见的位置：路面和墙防止措施：减少用水量和增强养护出现的时间：几周或几月假想混凝土结构中的内部裂缝龟裂常见位置：表面光洁的混凝土 模板背面板 主要原因：不透水模板 过度涂抹，胶凝材料集中或湿度过大次要原因：胶凝材料过多，养护不充分出现时间：17d，有时更晚假想混凝土结构中的内部裂缝钢筋锈蚀碱骨料反应钢筋锈蚀最常见的位置：柱和梁 预应力混凝土主要原因：保护层厚度不够 氯离子含量超标出现时间：2年以上碱骨料反应常

7、见位置：潮湿部位主要原因：活性骨料和高碱水泥出现时间：5年以上钢筋混凝土结构裂缝控制指南进行了概括，共分为4大类38种原因1）与结构和荷载有关的 6种2）与使用和环境有关的 7种3）与材料和配比有关的 10种4）与施工有关的 15种裂缝产生的原因分析 2原因1：与结构设计及受力荷载有关的1、超过设计荷载范围2、地震和台风作用3、构件断面尺寸不足、钢筋用量不足、布筋不合理4、结构沉降差异5、次应力作用（二次应力是指由于结构的自身约束或相邻部件的约束而产生的应力.热应力就是二次应力）6、对温度应力和收缩应力估计不足荷载产生的裂缝补充：产生裂缝的原因原因2、与使用和环境条件有关的1、环境温度、湿度变

8、化2、结构构件各区域温度、湿度差异过大3、冻融、冻涨4、钢筋锈蚀5、火灾和表面高温6、酸、碱、盐侵蚀7、冲击、振动影响收缩裂缝温度裂缝补充：产生裂缝的原因原因3 与原材料和配合比有关的1、水泥的非正常凝结（受潮，温度过高）2、水泥非正常膨胀（f-CaO,f-MgO,R2O）3、水泥用量高，水化热高4、掺合料问题（如粉煤灰的含钙问题）5、集料含泥量与级配问题6、集料碱活性和风化岩石7、混凝土收缩8、混凝土配合比不当9、水泥、外加剂、掺和料的相容性10、其它材料原因水泥异常凝结引起的裂缝受风化的水泥，其品质很不安定。混凝土浇筑后达到一定强度前，在凝结硬化阶段会产生如图所示的短小的不规则裂缝。随着水

9、泥品质的改善，这种裂缝目前较少见到。1、水泥方面补充：产生裂缝的原因水泥水化热水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为3040左右。补充：产生裂缝的原因骨料方面补充：产生裂缝的原因混凝土下沉和泌水混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为浇筑高度的1%。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产生裂缝。补充：产生裂缝的原因(a) 混凝土开裂钢筋锈蚀产生的裂缝补充：产生裂缝的原因(b) 水、CO2侵入钢筋锈蚀产生的裂缝(c) 开始锈蚀补充：产生裂缝的原因(d) 钢筋体积膨胀钢筋锈蚀产生的裂缝 使钢筋产生锈蚀的原因有：骨料中含氯化盐；外部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽

10、度。 钢筋锈蚀产生体积膨胀可达原体积的数倍，使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。 这种裂缝沿钢筋方向发展，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。补充：产生裂缝的原因补充：产生裂缝的原因补充：产生裂缝的原因碳化引起的锈蚀 混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为： （）2232 氯离子引起的锈蚀钢筋阻锈剂形成保护膜在阳极，保护膜阻止铁离子的流失在阴极，保护膜形成对氧的屏障冻结溶解产生的裂缝补充：产生裂缝的原因原因4：与施

11、工有关的1、搅拌不均匀2、现场加水3、浇注顺序有误，浇注不均匀4、捣实不良，坍落度过大，集料下沉、泌水，混凝土表面强度过低就进行下一道工序5、连续浇注间隔时间过长，接茬处理不当，冷缝6、钢筋达接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动7、钢筋保护层厚度不够8、滑模工艺不当（拉裂或塌陷）施工原因(a) 材料混合不均匀(b) 长时间搅拌(c) 快速浇筑(d) 先后浇筑时差过长混合材料不均匀：由于搅拌不均匀，材料的膨胀性和收缩的差异，引起局部的一些裂缝。长时间搅拌：混凝土运输时间过长，长时间搅拌突然停止后很快硬化产生的异常凝结，引起网状裂缝。补充：产生裂缝的原因施工原因(a) 材料混合不均匀(b) 长时间搅拌

12、(c) 快速浇筑(d) 先后浇筑时差过长浇筑速度过快：当构件高度较大，如一次快速浇筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，产生下沉，引起裂缝。交接缝：浇筑先后时差过长，先浇筑的混凝土已硬化，导致交接缝混凝土不连续，这是结构产生裂缝的起始位置，将成为结构承载力和耐久性的缺陷。补充：产生裂缝的原因(e) 模板变形(f) 支撑下沉(g) 支撑下沉补充：产生裂缝的原因原因4：与施工有关的9、模板变形、模板漏浆或渗水10、模板支撑下沉、拆模过早、拆模不当11、硬化前遭受扰动或承受荷载12、养护措施不当或养护不及时13、养护初期遭受剧烈干燥（日晒、大风）或冻害14、混凝土表面抹压不及时15、大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温度差异过大不均匀沉降产生裂缝补充：产生裂缝的原因裂缝控制的措施1、设计方面的措施2、混凝土原材料、配合比方面的措施3、施工方面的措施又分为：普通措施特殊措施措施1 设计方面的措施 墙体