混凝土梁裂縫原因分析.doc

鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應力和次應力的作用下，引起結構變形而裂縫。構件在使用過程中受年溫差的長期作用，當溫差的脹縮應力大于構件極限抗拉強度時就會裂縫。構件裂縫的因素是多方面的，包括結構設計、地基沉降差異、施工質量、材料質量、環(huán)境影響等，無論何種原因產生的裂縫，都會給建筑物肢體結構帶來影響。2.裂縫成因分析從施工角度來說，可能會影響樓板開裂的主要因素有：混凝土的組成材料、混凝土配合比控制、混凝土的養(yǎng)護、鋼筋安裝、早期堆載及拆模等。2.1骨料對樓板混凝土收縮開裂的影響混凝土收縮是造成樓板開裂的一個重要原因，而影響混凝土收縮的因素很多，主要是骨料品種及含量。粗骨料本身尺寸、形狀及級配并不影響混凝土收縮量；而粗骨料的彈性模量卻對混凝土收縮量影響很大：彈性模量越大，對混凝土收縮所起的抑制作用越大。2.2混凝土配合比對樓板混凝土收縮開裂的影響在原材料相同的條件下，混凝土配合比如單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率等，對干縮有很大的影響。它們對干縮影響依次為：單位用水量單位水泥用量水灰比砂率。其中隨著用水量的增大，同一條件下的混凝土收縮量直線上升；而在用水量相同的條件下，混凝土干縮隨水泥用量的增加而加大，但加大的幅度較??；在骨灰比相同條件下，混凝土干縮隨水灰比的增大而明顯增大；在強度等級相同條件下，混凝土干縮隨砂率的增大而加大，但加大幅度較小。2.3樓板混凝土養(yǎng)護情況對其收縮開裂的影響延長初期潮濕養(yǎng)護僅能推遲干縮的時間，并不能減小混凝土短期的干縮，但對于干縮終值有一定影響。若前期（摻粉煤灰的為14d）及時養(yǎng)護，可以有效地提高混凝土的抗拉強度及減小混凝土外表面的碳化深度，從而減小因混凝土碳化而產生的收縮，保證混凝土的使用壽命，因此，從防止碳化角度出發(fā)，及時、足夠時間的樓板養(yǎng)護是必要的。2.4鋼筋綁扎安裝質量對樓板開裂的影響對于樓板混凝土開裂，鋼筋起限制和約束的作用。鋼筋對混凝土的限制約束，主要通過它們之間膠結力和摩擦力的作用。1）間距均勻的鋼筋所提供的約束作用是最佳的，且能有效防止裂縫寬度在個別處增大。但從日常的施工檢查情況看，由于鋼筋綁扎得不牢固，造成混凝土振搗后，鋼筋分布的偏位現象比較普遍，從而削弱了鋼筋的約束作用。2）對于變形鋼筋，其相對保護層厚度越大，其平均粘結強度也就越大而在實際工程施工中，由于鋼筋保護層墊塊是呈梅花型布置的，因此混凝土澆筑后，底筋的許多部位保護層難以達到15mm的設計要求，從而削弱了鋼筋對混凝土開裂的約束作用。2.5早期堆載對樓板混凝土開裂的影響眾所周知，大部分房地產開發(fā)商都非常強調施工工期，對于很形象、直觀的主體結構更是如此。由于施工工期安排緊，工序技術間歇時間被取消，這樣必然會造成早期堆載（如鋼筋、模板材料的堆放）的不良影響。1）樓板混凝土剛終凝不久（一般為24h），施工中又堆放上一層柱鋼筋、模板材料，施工堆載又為不均勻（即集中力）和瞬時動荷載，其必然對混凝土的固結構成內在影響（即造成“內傷”），也加大了混凝土內部早期微裂縫。2）由于在早期，混凝土強度低（一般在1.2MPa左右），不能承擔堆料荷載。雖然從理論上講，此時樓板的堆載全由其模板支撐體系受力，但在實際中，由于樓板模板龍骨的布置是在考慮允許模板面板存在1/250變形的情況下設計的（且對堆載集中力不予以考慮），因此在較大集中堆載作用下，勢必造成樓板混凝土底部開裂或“內傷”。2.6樓板拆模對樓板混凝土的影響如跨度2m、混凝土設計強度等級為c20的樓板，按規(guī)定當混凝土強度達到c20的一半時，即可拆模。而此時間一般為樓板混凝土澆筑后57d，此時樓板正承受由模板支撐體系傳來的上一層樓板的施工荷載（甚至結構荷載），且該荷載幾乎為集中荷載。因此，當樓板厚度較小或荷載較大時，2m范圍的樓板混凝土帶裂縫工作成為必然。而在實際工程施工中，又很少對拆模時樓板結構受力進行抗裂驗算，僅是孤立地按滿足上述條件與否決定是否拆模，這樣就助長了后期的樓板開裂程度。3.混凝土裂縫發(fā)生的控制措施混凝土裂縫發(fā)生與組成混凝土的水泥、凈砂、石子、摻加劑等原材料有關，也與澆筑后混凝土的保溫保濕的養(yǎng)護措施有關。3.1原材料的質量控制（1）水泥：在混凝土路面及大體積混凝土施中，水化熱引起的溫升較高，降溫幅度大，容易引起溫度裂縫。為此，在施工中應選用水化熱較低的水泥，盡量降低單位水泥使用量。（2）粗骨料：在鋼筋混凝土施工中，粗骨料的最大尺寸與結構物的配筋、混凝土的澆灌工藝有關，增大骨料粒徑可減少用水量，混凝土的收縮和泌水隨之減少，但骨料粒徑增大容易引起混凝土的離析，因此，必須調整好級配設計。并在施工中加強振搗。（3）細骨料：采用中粗砂比采用細砂每立方米混凝土減少用水量20kg左右，水泥相應減少28kg左右，從而降低混凝土的干縮。（4）砂石料的含泥量控制：砂石含泥量超標，不僅增加混凝土的干縮，同時降低了混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利，因此，在路面混凝土及大體積混凝土施工中。石子含泥量應（5）摻加塊石：在大體積混凝土基礎施工中，摻加無裂縫的、沖洗干凈、規(guī)格為l50250mm的堅固大石塊，不僅可減少混凝土的總用量，又可減少單位水泥用量，從而降低水化熱。同時。石塊本身也吸收熱量，使水化熱進一步降低，對控制裂縫有利。如在濱河路防洪堤施工中，基礎混凝土摻人15%的塊石。使得基礎混凝土裂縫出現極少。3.2混凝土配合比的選定混凝土原料的配合比應根據工程的要求，如防水、防滲、防氣、防射線等進行認真分析，選擇最優(yōu)方案?；炷恋乃冶葢跐M足強度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低。（1）摻合料：混凝土中摻人粉煤灰不僅能替代部分水泥。而且粉煤灰顆粒成球狀，可起潤滑作用，能改善混凝土的工作性和可泵性，且可明顯降低混凝土水化熱。（2）外加劑：為了滿足送到現場的混凝土具有l(wèi)1l3cm坍落度，若只增加水泥使用量，則會加劇混凝土干燥收縮，明顯增大混凝土水化熱，易引起開裂。因此，除了調整級配外，可摻入適量的減水劑。3.3利用混凝土的后期強度對于大體積混凝土可以利用后期強度，如60d、90d、120d強度，即允許工程在60d、90d或120d達到設計強度。這樣可以減少水泥用量，減少水化熱和收縮，從而減少裂縫。3.4混凝土的澆灌振搗技術混凝土的澆灌振搗技術對混凝土密實度很重要，最宜振搗時間為1030s.泵送流態(tài)混凝土同樣需要振搗，大體積混凝土在澆灌振搗中會產生大量的泌水，應及時排除，有利于提高混凝土質量和混凝土抗裂性。4.裂縫的處理根據裂縫的成因情況，可將裂縫分為兩種類型：一類是由于材料、氣候等造成的一般塑性收縮裂縫、干縮裂縫等。這類裂縫一般對承載力影響小，可作一般處理或不處理；另一類裂縫明顯影響了梁的承載能力，隨著裂縫的擴展和延伸，鋼筋達到屈服強度，受壓區(qū)混凝土應變量增大，梁剛度大大降低，構件趨向破壞。此類縫必須及早采取加固補強，以滿足結構安全需要。對于裂縫的處理，首先要重視對裂縫的調查分析，確定裂縫的種類、程度、危害及加固的依據。調查可從裂縫的寬度、長度、是否貫通、是否達到彈性極限應力的位置、有無潮氣或漏水、工程地點環(huán)境以及施工圖紙設計情況等多處入手，分析裂縫產生的本質原因，以采取相應的措施。（1）表面修補法。該法適用于縫較窄，用以恢復構件表面美觀和提高耐久性時所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。施工時先將混凝土表面用鋼絲刷打毛，清水洗凈干燥，將混凝土表面氣孔由油灰狀樹脂填平，然后在其上鋪設薄膜，如果單純以防水為目的，也可采用涂刷瀝青的方法。（2）充填法。當裂縫較寬時，可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽，使用樹脂砂漿材料進行填充，也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。施工時，先將槽內碎片清除，必要時涂底層結合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂輪或拋光機將表面磨光。（3）注入法。當裂縫寬度較小且較深時，可采用將修補材料注入混凝土內部的修補方法，首先裂縫處安設注入用管，其它部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料，用電動泵或手動泵注入修補，此法在裂縫寬大于0.2mm時，效果較好。首先要分析裂縫形成的原因，觀察裂縫的狀況（是否貫通），然后根據具體情況做相應處理。主要的處理方式如下：1.表面修補法 表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。 2.灌漿、嵌逢封堵法 灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。 嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。 3.結構加固法 當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。 4.混凝土置換法 混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。 5.電化學防護法 電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點是防護方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構也可用于新建結構。 6.仿生自愈合法 仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內部形成智能型仿生自愈