混凝土工程裂缝的成因分析及修补技术.pdf
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1、工程施工 东北水利水电 2 0 1 1 年第 8 期 【 文章编号 1 0 0 2 0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 1 8 一 O 3 混凝土工程裂缝的成因分析及修补技术 陈旭 , 赵庆浩, 张丽梅 ( 中国水利水电第六工程有限公司西南分局, 四川 西昌 6 1 5 7 0 4 ) 摘 要 】 文章在分析水利水电工程混凝土产生裂缝成因的基础上, 从设计、 施工、 养护等方面 提 出了预防裂缝发生的措施。 并论述了采用压力注浆法、 开槽填补法、 化学灌浆法修补常见裂 缝 的技 术。 【 关键词】 1 混凝土; 裂缝; 成因分析 ; 修补 中图分类号 T V 6 9 8 2
2、 文献标识码 B 1 概述 水利水 电工程混凝土是土木工程中使用最广 泛、 用量最多的一种混合材料 , 它具有许多优点, 但也存有一些弱点, 如均匀性差、 离散性大 , 容易 产生裂缝, 尤其以裂缝为突出, 是长期困扰着我们 水利水 电工程技术人员的头痛难题 。 2 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 , 为 了分析其成因 , 作如下大致分类 : 从 裂缝 外 观可 分 成 微观 裂缝 和 宏观 裂 缝 两 大 类。 微观裂缝是指 肉眼看不到的、 混凝土 内部 固有 的一种裂缝,它是不连贯的。宽度一般在 0 0 5 m i
3、 ll 以下, 但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。 这种混凝土本身固有的微观裂缝,在荷载不 超过设计规定的条件下, 一般视为无害。 另外一种 最直接的方法就是用渗水观察 ,一定压力的水可 以从混 凝土内部 的裂缝 中渗透 出来。 宏观裂缝宽度在 O 0 5 m m以上,并且认为宽 度小于 0 2 0 3 m m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。 宏观裂缝可分为以下几种: 1 ) 收缩裂缝。在施工阶段因水泥水化热及外 部气温的作 用引起混凝土收缩而产生的裂缝。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
4、在大体 积混凝土中, 梁、 板、 柱等小块体构件 , 特别是预应 力构件极少产生收缩裂缝。混凝土收缩裂缝危害 1 8 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。 2 ) 超载裂缝。混凝土构件超荷载使用时, 造成 变形、 失稳或因疲劳等原因产生裂缝。 一般均发生 在构件受弯矩最大的部位, 成条状 , 但分布不象收 缩裂缝那样均匀, 扩展方向也相反 , 一般沿受力钢 筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因, 往 往是施工阶段在构件 上不适当地施 加施 工荷载或 者是上部建筑过早施工。 另外, 温度应力影响也是 原因之一 。 3 ) 沉降裂缝。 因
5、地基差异沉降或构件接合不良、 剪应力超过设计强度而产生的一种混凝土裂缝, 多 见于填土地基、 桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。 这种裂缝一般与地面垂直,或成 3 0 4 0 角方向发 展, 宽度因荷载大小而异, 与成降值成比例。沉降裂 缝危害极大 , 并且极难处理。 因此必须在设计上采取 有效措施, 施工、 使用中也要加强观测、 监视。 4 ) 龟裂裂缝。 施工阶段因配料、 搅拌、 浇筑、 养 护等各环节的操作不当均能产生,其中以养护环 节为关键。 裂缝成龟壳状或散射状, 无规律, 长度、 宽度也不一致。 5 ) 疏松裂缝。混凝土浇筑时因下料不均, 致使 混凝土材料离析 , 或因漏振、 过振而
6、产生的疏松状 态裂缝。 如果它延续到混凝土表面, 当然容易发现, 如果只产生在混凝土内部,则不能直接表现出来。 这种疏松带长度不等, 视下料或振捣情况而异。 3 混凝土裂缝的成 因 混凝土裂缝成因很多,但可以主要归纳为以 下几点: 2 0 1 1 年第 8 期 东北水利水电 工程施工 3 1 混凝土 的收缩 收缩是混凝土的一个主要特性, 对混凝土的性 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。 3 2 温度应力 混 凝 土 内 的水泥 在水 化 反 应 中散 出大 量 热 量 ,使混凝土升温 ,并与外部气温形成一定的温 差 , 从而产生温度
7、应力。其大小与温差有关, 并直 接影响到混凝土的开裂及裂缝宽度。 3 3 配筋不足 从实践 中观察到, 配筋间距大, 配筋率小的混凝 土结构开裂多, 无筋混凝土比有筋混凝土开裂 多。 3 4 混凝土材料及配合 比 配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度, 是造成混凝土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 1 0 , 混凝土收缩增加 5 ; 水泥用量不变 时, 用水量每增加 1 0 , 混凝土强度降低 2 0 , 混 凝土与钢筋的粘结力降低
8、 1 0 。 3 5 养护条件 养护是使混凝土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 , 混凝 土硬化 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, 现场混凝土养护 越接近标准条件 , 混凝土开裂可能性就越小。 3 6 施工质量 混凝土浇筑施工中, 振捣不均匀, 或是漏振、 过振等情况 , 会造成混凝土离析、 密实度差、 降低 结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除 时, 裂缝在钢筋表面 泡则降低 了混凝土与钢筋的 粘结力。 钢筋若受到过多振动, 则水泥浆在钢筋周 围密集,
9、也将大大降低粘结力。 3 7 环境的影响 即使混凝土本身质量、 均匀性均较好, 但如果置 它们于恶劣的环境 中, 也可能产生裂缝。 环境的影响 要通过混凝土的内因起作用,当两者产生的不利影 响相互迭加时, 混凝土便容易出现裂缝。 如果在混凝 土的早龄期受到寒潮侵袭、 洪水浸仓、 干缩等环境因 素的影响,就可能产生裂缝。例如北方冬季气温很 低, 混凝土在冰冻作用下可能出现冰冻裂缝。 3 8 结构 形式与分缝分块的影响 构筑物的结构形式不当、 形体复杂、 孔洞较多等 因素会使结构出现应力分配不均或较多的应力集中 区, 这为裂缝的产生提供了机会。实践表明, 我国已 建造的许多宽缝混凝土重力坝、 大头
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