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多种混凝土裂缝形成原因和处理方法

来源:云更新 时间:2021-02-22 09:13:33 浏览次数:

01荷载引起的裂缝混凝土在通例静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,演绎起来重要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝, 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应......

01荷载引起的裂缝

混凝土在通例静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,演绎起来重要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝, 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

荷载裂缝特点依荷载不同而异显现不同的特点。这类裂缝多出当初受拉区、受剪区或振动重大部位。但必须指出,假如受压区呈现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力限的标记,是结构破坏的前兆,其起因往往是截面尺寸偏小。

02温度变更引起的裂缝

混凝土存在热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度产生变更,混凝土将产生变形,若变形受到束缚,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可能达到甚至超出活载应力。温度裂缝差别其它裂缝重要特点是将随温度变更而扩大或合拢。

03紧缩引起的裂缝

在实际工程中,混凝土因紧缩所引起的裂缝是常见的。在混凝土紧缩品种中,塑性紧缩跟缩水紧缩(干缩)是产生混凝土体积变形的重要起因,另外还有自生紧缩跟炭化紧缩。

塑性紧缩。产生在施工进程中、混凝土浇筑后4~5小时左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐步形成,呈现泌水跟水分急剧蒸发,混凝土失水紧缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性紧缩。塑性紧缩所产生量级很大,可达1%左右。在骨料下沉进程中若受到钢筋拦阻,便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处,因硬化前沉实不均匀将产生名义的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性紧缩,施工时应把持水灰比,避免过长时光的搅拌,下料不宜太快,振捣要密实,竖向变截面处宜分层浇筑。

缩水紧缩(干缩)。混凝土结硬当前,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降落,混凝土体积减小,称为缩水紧缩(干缩)。因混凝土表层水分丧失快,内部丧失慢,因此产生名义紧缩大、内部紧缩小的不均匀紧缩,名义紧缩变形受到内部混凝土的束缚,以致名义混凝土蒙受拉力,当名义混凝土蒙受拉力超过其抗拉强度时,便产生紧缩裂缝。混凝土硬化后紧缩重要就是缩水紧缩。如配筋率较大的构件(超过3%),钢筋对混凝土紧缩的束缚比较明显,混凝土名义轻易呈现龟裂裂纹。

自生紧缩。自生紧缩是混凝土在硬化进程中,水泥与水产生水化反应,这种紧缩与外界湿度无关,且可能是正的(即紧缩,如个别硅酸盐水泥混凝土),也可能是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。

炭化紧缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物产生化学反应引起的紧缩变形。炭化紧缩只有在湿度左右才干产生,且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化紧缩个别不做盘算。

混凝土紧缩裂缝的特点是大局部属名义裂缝,裂缝宽度较细,且犬牙交错,成龟裂状,外形不法则。

04地基本变形引起的裂缝

因为基本竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉才干,导致结构开裂。

05钢筋锈蚀引起的裂缝

因为混凝土品质较差或维护层厚度不足,混凝土维护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋名义,使钢筋四周混凝土碱度降落,或因为氯化物参加,钢筋四周氯离子含量较高,均可引起钢筋名义氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气跟水分产生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增加约2~4倍,从而对四周混凝土产生膨胀应力,导致维护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土名义。因为锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力减弱,结构承载力降落,并将诱发其它情势的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。

要避免钢筋锈蚀,设计时应依据标准请求把持裂缝宽度、采取足够的维护层厚度(当然维护层亦不能太厚,否则构件有效高度减小,受力时将加大裂缝宽度);施工时应把持混凝土的水灰比,加强振捣,保障混凝土的密实性,避免氧气侵入,同时严格把持含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其它存在腐化性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

06冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时,吸水饱跟的混凝土呈现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因此混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁徙跟重散布引起浸透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降落,并导致裂缝呈现。尤其是混凝土初凝时受冻重大,成龄后混凝土强度丧失可达30%~。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温办法也可能产生沿管道方向的冻胀裂缝。

07施工资料品质引起的裂缝

混凝土重要由水泥、砂、骨料、拌跟水及外加剂组成。配置混凝土所采取资料品质不及格,可能导致结构呈现裂缝。

08施工工艺品质引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制造、起模、运输、堆放、拼装及吊装进程中,若施工工艺不公道、施工品质拙劣,轻易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、名义的、深进的跟贯穿的各种裂缝,特别是苗条薄壁结构更轻易呈现。裂缝呈现的部位跟走向、裂缝宽度因产生的起因此异。   

个别混凝土裂缝的处理方法

1、名义修复

常用的方法有压实抹平,涂抹环氧粘结剂,喷涂水泥砂浆或细石混凝土,压抹环氧胶泥,环氧树脂粘贴下班丝布,增加整体面层,钢锚栓缝合等。

名义涂抹跟名义贴补法名义涂抹实用范畴是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋名义的发丝裂缝,不漏水的缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。名义贴补(土工膜或其它防水片)法实用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易判断具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏 。

2、局部修复法

常用的方法有充填法、预应力法,局部凿除从新浇筑混凝土等。

用修补资料直接填充裂缝,个别用来修补较宽的裂缝,作业简单,用度低。宽度小于0.3mm,深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到后果的裂缝、以及小范围裂缝的简易处理可采取开V型槽,而后作填充处理。

3、水泥压力灌浆法

实用于补缀宽度≥0.5mm的牢固裂缝。

此法利用范畴广,从轻微裂缝到大裂缝均可实用,处理后果好。利用压送设备(压力0.2~0.4Mpa)将补缝浆液注入砼裂隙,达到闭塞的目标,该方法属传统方法,后果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝,不必电力,十分便利后果也很幻想。 

4、化学灌浆

可灌入缝宽≥0.05mm的裂缝。

5、减少结构内力

常用的方法有卸荷或把持荷载,设置卸荷结构,增设支点或支撑。改简支梁为连续梁等。

6、结构补强

常用的方法有增加钢筋,加厚板,外包钢筋混凝土,外包钢,粘贴钢板,预应力补强体系等。

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时 间不处理导致的混凝土长久性降落、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包含断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理后果的检查包含修补资料实验;钻心取样实验;压水实验;压气实验等。

7、转变结构计划,加强整体刚度

例如:框架裂缝采取增设隔板深梁法处理。

8、混凝土置换法

混凝土置换法是处理重大破坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将破坏的混凝土剔除,而后再置换入新的混凝土或其余资料。常用的置换资料有:个别混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。 

9、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,转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。阴防护法、氯盐提取法、碱性还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,实用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。

10、仿生自愈正当

仿生自愈正当是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位主动分泌某种物质,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别组分(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体系,当混凝土呈现裂缝时候泌出局部液芯纤维可使裂缝从新愈合

11、其它方法

常用方法有拆除重做,改良结构利用前提,通过实验或剖析论证不作处理等。

大体积混凝土裂缝产生的起因

大体积混凝土结构中,因为结构截面大,水泥用量多,水泥水化所开释的水化热会产生较大的温度变更跟紧缩作用,由此形成的温度紧缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的重要起因。这种裂缝有名义裂缝跟贯通裂缝两种。名义裂缝是因为混凝土名义跟内部的散热前提不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,名义产生拉应力,名义的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是因为大体积混凝土在强度发展到一定水平,混凝土逐步降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积紧缩变形,受到地基跟其余结构边界前提的束缚时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通全部截面的裂缝。这两种裂缝不同水平上,都属有害裂缝。

高强度的混凝土早期紧缩较大,这是因为高强混凝土中以30%~60%矿物细掺合料调换水泥,减水剂掺量为胶凝资料总量的1%~2%,水胶比为0.25~0.40,改良了混凝土的微观结构,给高强混凝土带来很多精良特点,但其负面效应凸起的是混凝土紧缩裂缝多少率增多。高强混凝土的紧缩,重要是干燥紧缩、温度紧缩、塑性紧缩、化学紧缩跟自紧缩。混凝土初现裂纹的时光可能作为判断裂纹起因的参考:塑性紧缩裂纹大概在浇筑后多少小时到十多少小时呈现;温度紧缩裂纹大概在浇筑后2到10d呈现;自紧缩重要产生在混凝土凝固硬化后的多少天到多少十天;干燥紧缩裂纹出当初濒临1年纪期内。

01干燥紧缩

当混凝土在不饱跟空气中失去内部毛细孔跟凝胶孔的吸附水时,就会产生干缩,高机能混凝土的孔隙率比个别混凝土低,故干缩率也低。

02塑性紧缩

塑性紧缩产生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低,自由水分少,矿物细掺合料对水有更高的敏理性,高强混凝土基本不泌水,名义失水更快,所以高强混凝土塑性紧缩比个别混凝土更轻易产生。

03自紧缩

密闭的混凝土内部湿度随水泥水化的进展而降落,称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱跟而产生负压,因此引起混凝土的自紧缩。高强混凝土因为水胶比低,早期强度较快的发展,会使自由水消耗快,以致孔体系中湿度低于80%,而高强混凝土结构较密实,外界水很难浸透弥补,导致混凝土产生自紧缩。高强混凝土的总紧缩中,干缩跟自紧缩多少乎相等,水胶比越低,自紧缩所占比例越大。与个别混凝土完全不同,个别混凝土以干缩为主,而高强混凝土以自紧缩为主。

04温度紧缩

对强度请求较高的混凝土,水泥用量较多,水化热大,温升速率也较大,个别可达35~40℃,加上初始温度可使温度超过70~80℃。个别混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃,当温度降落20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4,而混凝土的限拉伸值只有1~1.5×10-4,因此冷缩常引起混凝土开裂。

05化学紧缩

水泥水化后,固相体积增加,但水泥-水体系的体积则减小,形成很多毛细孔缝,高强混凝土水胶比小,外掺矿物细掺合料,水化水平受到制约,故高强混凝土的化学紧缩量小于个别混凝土。

当混凝土产生紧缩并受到外部或内部束缚时,就会产生拉应力,并有可能引起开裂。对高强混凝土诚然有较高的抗拉强度,可是弹性模量也高,在雷同紧缩变形下,会引起较高的拉应力,而因为高强混凝土的徐变才干低,应力松弛量较小,所以抗裂机能差。

大体积混凝土有害、无害裂缝判断标准

准则上与核保险有关的钢筋混凝土不容许呈现裂缝,尤其是反应堆厂房底板、保险壳筒身及穹顶、汽轮机厂房蜗壳泵等重要部位严禁产生裂缝,其余部位应尽可能把持裂缝的产生。然而因为各种起因不可避免的产生各种裂缝,为了明白当混凝土呈现裂缝时如何判断其是否有害、无害?为此,福清核电各单位(业主、监理、工程公司、施工单位)经过认真研究,判断了混凝土裂缝判断标准:

1、无害裂缝:

δf≤0.3mm   深度h≤0.5H

δf≤0.2mm   贯穿(自愈性)

1.0mm≥δf>0.3mm  L≤0.1B

2、有害裂缝(满意下列前提之一):

       δf>0.3mm  纵深裂缝、 h>0.5H;

       δf>0.2mm  贯穿全截面;

       裂缝影响利用功能(有浸透、透气、透射线等请求,且满意其中之一即可);

      δf>0.3mm 非贯穿,可能引起钢筋锈蚀裂缝;

       降落结构承载力的裂缝。

     3、各符号的含意:

Δf——裂缝宽度   L——裂缝长度

h——裂缝深度     H——裂缝深度

B——沿裂缝长方向的结构宽度,如浇筑后的沉缩(塑性裂缝)

无害裂缝处理方法

1、二次压面法

对新浇混凝土紧缩裂缝,该裂缝多在新浇筑并裸露于空气中的结构构件名义呈现,有塑态紧缩、沉降紧缩、干燥紧缩、碳化紧缩、凝固紧缩等紧缩裂缝,这种裂缝不深也不宽,处理方法如下:

(1)如混凝土仍有塑性,可采取压抹一遍的方法,并加强养护。

(2)如混凝土已硬化,可向裂缝内浸透水泥浆,而后用铁抹子抹平压实。

2、名义涂抹砂浆法

处理时将裂缝邻近的混凝土名义凿毛或沿裂缝凿成深15—20mm宽100—200mm凹槽,扫净并洒水湿润。先刷水泥净浆(业主批准实用的界面剂)一度,而后用1:1~2水泥砂浆分2~3层,涂抹总厚10~20mm压光。有渗漏水时,利用水泥净浆(厚2mm)跟1:2.5水泥砂浆(厚4-5mm,可浸透入1—3%于水泥分量的氯化铁防水剂)交替抹压4-5层,涂抹后3-4小时进行笼罩并洒水养护。

3、名义涂抹环氧胶泥(或粘贴环氧玻璃布)法

涂抹前,将裂缝邻近名义荡涤清洁(油污利用丙酮或二甲苯擦洗净)、干燥。较宽裂缝用环氧胶泥填塞,并将胶泥均匀地涂刮压裂缝名义,宽80-100mm。基层干燥有艰苦时可能用环氧煤焦油胶泥。须要粘贴环氧玻璃布时,先将玻璃布脱钠、干燥,视具体情况可做成一布二油(或二布三油,第二层布的四周应比下一层宽10~15mm)。

4、名义凿槽嵌补法

 当裂缝,但深度较深时,沿混凝土裂缝凿一条V型或U型槽,槽内名义应修理平坦,荡涤清洁,并坚持槽内干燥。槽内嵌入刚性资料如水泥砂浆、环氧胶泥,或填灌柔性资料如聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等密封。密封资料嵌入前,先涂刷与嵌填资料混凝土性质的稀释涂料(名义可作砂浆维护层或不作维护层),具体做法见图1。

图1 名义凿槽修补裂缝的处理方法

(a)  个别裂缝处理

  (b)渗水裂缝处理

  (c)活动裂缝处理 (d)活动裂缝扩大后的情况 1—裂缝; 2—水泥砂浆或环氧胶泥; 3—聚氧乙烯; 4—

  1:2.5水泥砂浆或刚性防水五层做法;5—密封资料;6—隔离缓冲区;B—槽宽;δ—裂缝活动间隔

注:对施工缝名义的裂缝,处理时可在与其连接的施工段混凝土浇筑前,按名义凿槽嵌补法的请求在裂缝位置处凿V型或U型槽,该槽内不再填充其余填充物,由该连接施工段浇筑的结构混凝土填充,以保障施工缝处混凝土。

5、名义贴条法

对裂缝挪动范畴不限于一个平面并有防水请求不便凿槽修补的活裂缝,可将一条存在柔性的聚丁橡胶密封条置于裂缝上面,用聚丁橡胶粘结剂将周边粘结于混凝土上(见图2),使密封条中部能随裂缝活动而自由活动,长的裂缝可分段为粘结,分段为密封条的连接采取聚丁橡胶粘贴搭接,搭接处高低压搓应切成斜面搭接,长度100mm。

图2 柔性密封带名义粘贴

1—裂缝 2—油毡或塑料隔离层;3—聚丁橡胶密封条;4—粘结剂

有害裂缝处理方法

1、水泥灌浆法

——钻孔:采取风钻钻孔,孔距1-1.5m除浅孔采取骑缝孔外个别占孔轴线与裂缝呈30—45·斜角(见图3),孔深应穿过裂缝面0.5m以上,当钻孔有两排或两排以上时,宜交叉或呈梅花形安排。

图3钻孔示意

1—裂缝,2—齐缝口,3—斜孔

——冲刷:钻孔结束后,利用水冲刷,按竖向排列自上而下逐孔进行。

——密封:缝面冲刷净后,在裂缝名义用1:1~2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。

——埋管:个别用ø19-38的钢管作灌浆管(钢管上端加工丝扣),装置前在钢管外壁用生胶带缠紧,而后旋入孔中,孔中管壁四周的缝隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵,以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。

——试压:用0.1-0.2MPa压力水作渗水实验,采取灌浆孔压水,排水孔排水的方法检查裂缝跟管路畅通情况,而后封闭排气孔检查止浆堵漏后果,并湿润缝面,以利粘结。

——灌浆:及格的经设计批准利用的填缝用注射性水泥,水泥净将水灰比为0.4,灌浆压力0.3—0.5MPa。在整条裂缝处理结束后,孔内应充斥净浆,并填入净砂用棒捣实。

2、化学灌浆法

——钻孔:采取风钻钻孔,孔距1-1.5m除浅孔采取骑缝孔外个别占孔轴线与裂缝呈30—45·斜角(见图3),孔深应穿过裂缝面0.5m以上,当钻孔有两排或两排以上时,宜交叉或呈梅花形安排;

——密封:缝面冲刷净后,在裂缝名义用1:1~2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。

——埋管:个别用ø19-38的钢管作灌浆管(钢管上端加工丝扣),装置前在钢管外壁用生胶带缠紧,而后旋入孔中,孔中管壁四周的缝隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵,以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。

—试压:用0.2-0.3MPa紧缩空气进行压力实验;

——灌浆:采取环氧树脂浆液进行灌浆。

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