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混凝土梁裂缝原因分析

文档格式:DOCX| 8 页|大小 33.94KB|积分 20|2022-12-26 发布|文档ID:177799205
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  • 探藩土梁腆型裂擘原丙分析灯:汇曲[中][屮】1-前言钢筋喘凝土结构亠运应用丁现代工程中,梁类枸件观起到爭受丄郃苟载受力的乍用,乂要亢 成木平文瑋有效传违水平力、提言结购整审住的诈用丸凝丄梁丄荚裂缝对结恂云^生多人的影 响、如何处电都离不开別裂缝罠走性分忻:■从外观看,奨上存在貨竖丸爪平或斜向裂缝,星 否沿梁洌卜下或A右扁请・裂蜂卜下旳宗度杲否方牛空讦・禅对泾天片斫赳到泯卞爪慧u亂我『 卜向必一艰观诽十活爭案为例.】井和卄裂丿宗丸的的厂■2-棍讎土梁裂缝神类及原因2. 1梁例面竖可裂缝1)受力裂缠裂縫苟征;裂縫陸于混磴二梁中段,一叢跨中裂堆宽度最竖向裂缝下宽二氣 沿粢两狈 面通透见附图1 ■:原因介析:在混凝土苹受荷载叶:下部受竝区钢筋二混槪土共石受力,受拉区边楽T年应变 人丁混擬丄受弯枇限拉应变丄况受拉区丸擬丄厂裂,该关裂蝇庄承裁力引托,裂缝一匚口 现,即貝有一定的开灵宽度,并沿梁高上延至一左高度,阶以多为下既上环开裂,石钢筋应门茨 裂前咚黴华丿.1」・会仕肾屮区段匕现几圣裂绎:■胭I酗瀚拯缩勰Zi用噩:嬰删删推收垢辣△0 XZa A2) 温度裂缝裂缝特征:裂缝在梁长范围內基本呈等间距分布.各缝宽相何•竖向黯i上宽下窄.沿梁两 侧向通透。

    见附图2原因分祈’该类裂缝多岀现在顶层上表面隔坯不当,或施工时暴晒造应梁板上下表面温差大 的部位梁板上表面温度高,混裁土膠胀娈形大,下表面温度低,混癡土膨胀娈形小,形成珈 差当变形产生的拉应力大于混潑土抗拉强度旳,在应力集中旳梁上部区域出现竖冋裂缝,以释 放变形能3) 混凝土 I嗾裂缝裂经恃征,裂纟圣爸于混凝土梁跨中或三分之一处,如为连续梁则裂缝沿全长基本呈等间距分 布,闫距因梁截面大小及养护条件而异.各裂缝宽度只与混凝土该位置自身材料差异有关,当混 凝土质星稳定E寸裂缝基本同宽单条竖向裂缝上下基本同宽,部分裂缝为中间宽两端窄,沿梁两 侧面通透见附图3原因分析:混凝土浇注后收缩变形主要集中在塑性收缩阶段,此对对水分的要求也校丸 养 护不当易造成混凝土塑性收缩裂缝,裂缝位置受白身材料及连续梁长度影响混凝土梁全截面收 缩变形,備一段会岀现一个应力释放阿 即开裂面’裂缝贯通全截面4) 箍筋表面混凝土收縮裂缝裂缝持征:多为混凝土梁侧面及底面周圈裂缝,裂缝位置耳梁內箍筋住置相对应,打开杭査 时发现裂缝仅存在于箍筋混凝土保护层范囿,各裂缝宽度基本相同见附图农原因分析:箍筋表面混凝土厚度较其它部位薄,当混凝土收缩吋,易在该处应力集中,后期 养I户不当时在此薄扇面岀现沿箍筋位買的裂缝。

    该类裂缝仅存在于箍筋混凝土保护层花虱 箍筋 內部混黴土不壹影响°2. 2梁側面根部斜向受力勰裂缝特征:裂缝位于混凝土梁根部受剪区或弯起筋外端部,为一条或多条梁根低、梁中方向 高约45角定向的斜裂缝见附图5原因分祈’该娄裂缝是由于混凝土梁赍剪应力与压应力共同作用时,斜截面承载力不足造成 的百先在梁底出现垂亘裂紹 顶部变斜(斜向荷载作用点)形成斜裂缝,当荷载増加至一定程 度吋,在几条斜裂缝中形成一条壬要斜裂缝,即“临界斜裂缝”当混磁土梁截直偏小,或抗剪 葡配曽不足时易发生该类损伤同时要注慧混镒土梁上有堵体时杲否形成墻梁构件,毬免计算中 将墙荷只传至本层案,而实际底层視凝土墙梁事载上部多层荷载的赍力模型错误引起的损伤2. 3沿钢筋方向的裂缝裂缝特征:裂缝对应混凝土梁主筋位置,或对应箍筋位苣,开裂较大处件随混薩土 f呆护层脱 落、钢筋岀现锈皮见附图6原因分析,祝凝土舉内钢筋锈馆后体积購胀,造成混凝土保护层脇裂损伤,钢筋锈性2坏境 温湿度及干湿交替情况、环境存在侵蚀性物质(气 液、国体)、及混锻土中氯离子含昼有关3. 裂缝宽皮的限值桃蘇土梁类松件应从爭载能力、构造以及不适于继续承栽的位移(或变形)和裂缝等四个方面 来确定结构赛全性,裂缓的性质及开裂大小是判断安全性的車要内容。

    上述裂缝中,混凝土梁竖向受力裂缝及梁恻面根部溜向受力裂缝都属于受力裂缝,泯度裂 缝、混筱土收缩裂缝、箍筋袤面混凝土收缩裂缝属于非受力裂缝,应根据《民用建筑可靠性鉴定 标准》GB 50292-1999笫4. 2. 5条、4. 2. 6条内容确定裂缝宽度的限值1)当抚凝土梁岀现毒1所列的受力裂缓时,应视为不适于继续承载的裂缓表1:混凝土构件不适于继续承载的裂缝宽度的评定糙查L卫巨坏境鞫件耒别u載或d鏡钿飾泪福主要构件R. E0正常湿度土一段枸件>).70受力主筋 土的弯it裂缝1 nnO环垣预应力混主耍构件>).20 |;D.3O)溢二一般植件>).20 >_O.EO)土任何枸件U境预应力就 谥一>j.JO ^U. 20)剪切裂缝(TTTT)11何湿度环垣钢筋混凝土或预应力混凝土岀圳裂缝江;衣中苛号大限值适月于]、卫、卩齢竝般钢苗的预壷力混麻二枸什R当黑LL柔匕圳下列窄况的非受丿I裂扉叭也应视为不诣干绅续革黄出裂药a. 凶主簸锈也严兰旳沿主娥万刊旳裂缝,賞缪缝宽度已^-lnn.b. 因溫爰拽爺竽牛用产主的裂缝,其寛匱己比表1規定內弯住裂羅宽度苣起山5〔陥吕分 扩表明己晁苦劭响命构铀竟刁、4.结束语泪衬二梁类相斗受到览枸受.5 服变形、构憎等丸丽畫的劭唁.现專工琛口代有芒 儿沖裂缝混台出覘农情为:例如温廣应门合刖剧悚縮裂缝的卄展警、但找门要认具查勘观十九 不 仅捡查裂缝在整依及局部璐件丄的包置,还要看定问* R右、与周區我內部结璐的关系,细查裂 缝上下竟■虞铀沏乙 对现顶打伤全頂丁解,综合疔忻,以谊主裂縫产生节冲克偉园应逶发因託 为切寰夸效抱处理质低提供可靠依培■:钢筋混凝土梁在外荷载的直接应力和次应力的作用下,引起结构变形而裂缝。

    构件在使用过 程中受年温差的长期作用,当温差的胀缩应力大于构件极限抗拉强度时就会裂缝构件裂缝 的因素是多方面的,包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等,无 论何种原因产生的裂缝,都会给建筑物肢体结构带来影响2. 裂缝成因分析从施工角度来说,可能会影响楼板开裂的主要因素有:混凝土的组成材料、混凝土配合 比控制、混凝土的养护、钢筋安装、早期堆载及拆模等2.1 骨料对楼板混凝土收缩开裂的影响 混凝土收缩是造成楼板开裂的一个重要原因,而影响混凝土收缩的因素很多,主要是骨 料品种及含量粗骨料本身尺寸、形状及级配并不影响混凝土收缩量;而粗骨料的弹性模量 却对混凝土收缩量影响很大:弹性模量越大,对混凝土收缩所起的抑制作用越大.22 混凝土配合比对楼板混凝土收缩开裂的影响在原材料相同的条件下,混凝土配合比如单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率等, 对干缩有很大的影响它们对干缩影响依次为:单位用水量〉单位水泥用量>水灰比〉砂率 其中随着用水量的增大,同一条件下的混凝土收缩量直线上升;而在用水量相同的条件下, 混凝土干缩随水泥用量的增加而加大,但加大的幅度较小;在骨灰比相同条件下,混凝土干 缩随水灰比的增大而明显增大;在强度等级相同条件下,混凝土干缩随砂率的增大而加大, 但加大幅度较小。

    23 楼板混凝土养护情况对其收缩开裂的影响延长初期潮湿养护仅能推迟干缩的时间,并不能减小混凝土短期的干缩,但对于干缩终 值有一定影响若前期(掺粉煤灰的为14d)及时养护,可以有效地提高混凝土的抗拉强度 及减小混凝土外表面的碳化深度,从而减小因混凝土碳化而产生的收缩,保证混凝土的使用 寿命,因此,从防止碳化角度出发,及时、足够时间的楼板养护是必要的 4钢筋绑扎安装质量对楼板开裂的影响 对于楼板混凝土开裂,钢筋起限制和约束的作用钢筋对混凝土的限制约束,主要通过 它们之间胶结力和摩擦力的作用1) 间距均匀的钢筋所提供的约束作用是最佳的,且能有效防止裂缝宽度在个别处增大. 但从日常的施工检查情况看,由于钢筋绑扎得不牢固,造成混凝土振捣后,钢筋分布的偏位 现象比较普遍,从而削弱了钢筋的约束作用2) 对于变形钢筋,其相对保护层厚度越大,其平均粘结强度也就越大而在实际工程施工 中,由于钢筋保护层垫块是呈梅花型布置的,因此混凝土浇筑后,底筋的许多部位保护层难 以达到 15mm 的设计要求,从而削弱了钢筋对混凝土开裂的约束作用 5 早期堆载对楼板混凝土开裂的影响 众所周知,大部分房地产开发商都非常强调施工工期,对于很形象、直观的主体结构更是如此。

    由于施工工期安排紧,工序技术间歇时间被取消,这样必然会造成早期堆载(如钢筋、 模板材料的堆放)的不良影响1) 楼板混凝土刚终凝不久(一般为24h),施工中又堆放上一层柱钢筋、模板材料, 施工堆载又为不均匀(即集中力)和瞬时动荷载,其必然对混凝土的固结构成内在影响(即 造成“内伤"),也加大了混凝土内部早期微裂缝2) 由于在早期,混凝土强度低(一般在1.2MPa左右),不能承担堆料荷载虽然从理 论上讲,此时楼板的堆载全由其模板支撑体系受力,但在实际中,由于楼板模板龙骨的布置 是在考虑允许模板面板存在 1/250变形的情况下设计的(且对堆载集中力不予以考虑),因 此在较大集中堆载作用下,势必造成楼板混凝土底部开裂或“内伤”2.6 楼板拆模对楼板混凝土的影响如跨度<2m、混凝土设计强度等级为C20的楼板,按规定当混凝土强度达到C20的一 半时,即可拆模而此时间一般为楼板混凝土浇筑后5~7d,此时楼板正承受由模板支撑体系 传来的上一层楼板的施工荷载(甚至结构荷载),且该荷载几乎为集中荷载因此,当楼板 厚度较小或荷载较大时,2m范围的楼板混凝土带裂缝工作成为必然而在实际工程施工中, 又很少对拆模时楼板结构受力进行抗裂验算,仅是孤立地按满足上述条件与否决定是否拆 模,这样就助长了后期的楼板开裂程度。

    3 混凝土裂缝发生的控制措施 混凝土裂缝发生与组成混凝土的水泥、净砂、石子、掺加剂等原材料有关,也与浇筑后混凝土的保温保湿的养护措施有关 1 原材料的质量控制(1) 水泥:在混凝土路面及大体积混凝土施中,水化热引起的温升较高,降温幅度大, 容易引起温度裂缝为此,在施工中应选用水化热较低的水泥,尽量降低单位水泥使用量2) 粗骨料:在钢筋混凝土施工中,粗骨料的最大尺寸与结构物的配筋、混凝土的浇灌 工艺有关,增大骨料粒径可减少用水量,混凝土的收缩和泌水随之减少,但骨料粒径增大容 易引起混凝土的离析,因此,必须调整好级配设计并在施工中加强振捣3) 细骨料:采用中粗砂比采用细砂每立方米混凝土减少用水量20kg左右,水泥相应减 少 28kg 左右,从而降低混凝土的干缩4) 砂石料的含泥量控制:砂石含泥量超标,不仅增加混凝土的干缩,同时降低了混凝 土的抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利,因此,在路面混凝土及大体积混凝土施工中石 子含泥量应(5) 掺加块石:在大体积混凝土基础施工中,掺加无裂缝的、冲洗干净、规格为15 0〜 250mm 的坚固大石块,不仅可减少混凝土的总用量,又可减少单位水泥用量,从而降低水化 热。

    同时石块本身也吸收热量,使水化热进一步降低,对控制裂缝有利.如在滨河路防洪堤 施工中,基础混凝土掺人15%的块石使得基础混凝土裂缝出现极少2 混凝土配合比的选定混凝土原料的配合比应根据工程的要求,如防水、防渗、防气、防射线等进行认真分析, 选择最优方案混凝土的水灰比应在满足强度要求及泵送工艺要求条件下尽可能降低1) 掺合料:混凝土中掺人粉煤灰不仅能替代部分水泥而且粉煤灰颗粒成球状,可起润 滑作用,能改善混凝土的工作性和可泵性,且可明显降低混凝土水化热2) 外加剂:为了满足送到现场的混凝土具有I1~l3cm坍落度,若只增加水泥使用量, 则会加剧混凝土干燥收缩,明显增大混凝土水化热,易引起开裂.因此,除了调整级配外,可掺 入适量的减水剂3 利用混凝土的后期强度对于大体积混凝土可以利用后期强度,如60d、90d、120d强度,即允许工程在60d、90d或120d达到设计强度这样可以减少水泥用量,减少水化热和收缩,从而减少裂缝 4 混凝土的浇灌振捣技术混凝土的浇灌振捣技术对混凝土密实度很重要,最宜振捣时间为10~30s.泵送流态混凝 土同样需要振捣,大体积混凝土在浇灌振捣中会产生大量的泌水,应及时排除,有利于提高混 凝土质量和混凝土抗裂性。

    4 裂缝的处理根据裂缝的成因情况,可将裂缝分为两种类型:一类是由于材料、气候等造成的一般塑 性收缩裂缝、干缩裂缝等这类裂缝一般对承载力影响小,可作一般处理或不处理;另一类 裂缝明显影响了梁的承载能力,随着裂缝的扩展和延伸,钢筋达到屈服强度,受压区混凝土 应变量增大,梁刚度大大降低,构件趋向破坏此类缝必须及早采取加固补强,以满足结构 安全需要对于裂缝的处理,首先要重视对裂缝的调查分析,确定裂缝的种类、程度、危害 及加固的依据.调查可从裂缝的宽度、长度、是否贯通、是否达到弹性极限应力的位置、有 无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等多处入手,分析裂缝产生的本质原因, 以采取相应的措施.(1)表面修补法该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用, 常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布施工时 先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水洗净干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后 在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法2)充填法当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆 材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。

    施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底 层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光3) 注入法当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法, 首先裂缝处安设注入用管,其它部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用 电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于 0.2mm 时,效果较好首先要分析裂缝形成的原因,观察裂缝的状况(是否贯通),然后根据具体情况做相应处理 主要的处理方式如下: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. 灌浆、嵌逢封堵法 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.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[4]。

    四、结 论 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影 响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建 筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理, 并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳 定地工作。

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