大體積混凝土裂縫原因分析及處理措施

1、一、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強(qiáng)度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。這

2、兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。高強(qiáng)度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強(qiáng)混凝土中以30%60%礦物細(xì)摻合料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的1%2%,水膠比為0.250.40,改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，給高強(qiáng)混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負(fù)面效應(yīng)最突出的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強(qiáng)混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學(xué)收縮和自收縮?；炷脸醅F(xiàn)裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現(xiàn)；溫度收縮裂紋大約在澆筑后2到10d出現(xiàn)；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化后的幾天到幾十天；干燥收縮裂紋出現(xiàn)在接近1年齡期內(nèi)。當(dāng)混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)

3、部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水時，就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低二、塑性收縮塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強(qiáng)混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細(xì)摻合料對水有更高的敏感性，高強(qiáng)混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強(qiáng)混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。三、自收縮密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進(jìn)展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓，因而引起混凝土的自收縮。高強(qiáng)混凝土由于水膠比低，早期強(qiáng)度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中相對濕度低于80%,而高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)較密實(shí)，外界水很難滲入補(bǔ)充，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生自收縮。高強(qiáng)混凝土的總收

4、縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強(qiáng)混凝土以自收縮為主。四、溫度收縮對于強(qiáng)度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達(dá)3540C,加上初始溫度可使最高溫度超過7080C。一般混凝土的熱膨脹系數(shù)為10X10-6/C,當(dāng)溫度下降2025c時造成的冷縮量為22.5X10-4,而混凝土的極限拉伸值只有11.5X10-4,因而冷縮常引起混凝土開裂。五、化學(xué)收縮水泥水化后，固相體積增加，但水泥-水體系的絕對體積則減小，形成許多毛細(xì)孔縫，高強(qiáng)混凝土水膠比小，外摻礦物細(xì)摻合料，水化程度受到制約，故高強(qiáng)混凝土的

5、化學(xué)收縮量小于普通混凝土。當(dāng)混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，并有可能引起開裂。對于高強(qiáng)混凝土雖然有較高的抗拉強(qiáng)度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應(yīng)力，而由于高強(qiáng)混凝土的徐變能力低，應(yīng)力松弛量較小，所以抗裂性能差。二、大體積混凝土有害、無害裂縫判別標(biāo)準(zhǔn)原則上與核安全有關(guān)的鋼筋混凝土不允許出現(xiàn)裂縫，尤其是反應(yīng)堆廠房底板、安全殼筒身及穹頂、汽輪機(jī)廠房蝸殼泵等重要部位嚴(yán)禁產(chǎn)生裂縫，其他部位應(yīng)盡可能控制裂縫的產(chǎn)生。但是由于各種原因不可避免的產(chǎn)生各種裂縫，為了明確當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時如何判別其是否有害、無害？為此，福清核電各單位（業(yè)主、監(jiān)理、工程公司、施工單位）經(jīng)過

6、認(rèn)真研討，確定了混凝土裂縫判別標(biāo)準(zhǔn)：1、無害裂縫：Sf<0,3mm深度h<0,5HSf<0.2mm貫穿（自愈性）1.0mm>Sf>0,3mmL<0.1B2、有害裂縫（滿足下列條件之一）：6f>0,3mm縱深裂縫、h>0,5H；6f>0.2mm貫穿全截面；裂縫影響使用功能（有滲透、透氣、透射線等要求，且滿足其中之一即可）；6f>0,3mm非貫穿，可能引起鋼筋銹蝕裂縫；降低結(jié)構(gòu)承載力的裂縫。3、各符號的含義：f裂縫寬度L裂縫長度h裂縫深度H裂縫深度B沿裂縫長方向的結(jié)構(gòu)寬度，如澆筑后的沉縮（塑性裂縫）三、無害裂縫處理方法1、二次壓面法對于新

7、澆混凝土收縮裂縫，該裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面出現(xiàn)，有塑態(tài)收縮、沉降收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結(jié)收縮等收縮裂縫，這種裂縫不深也不寬，處理方法如下：（1）如混凝土仍有塑性，可采取壓抹一遍的方法，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。（2）如混凝土已硬化，可向裂縫內(nèi)滲入水泥漿，然后用鐵抹子抹平壓實(shí)。2、表面涂抹砂漿法處理時將裂縫附近的混凝土表面鑿毛或沿裂縫鑿成深1520mm寬100200mm凹槽，掃凈并灑水濕潤。先刷水泥凈漿（業(yè)主批準(zhǔn)適用的界面劑）一度，然后用1:12水泥砂漿分23層，涂抹總厚1020mm壓光。有滲漏水時，應(yīng)用水泥凈漿（厚2mm）和1:2.5水泥砂漿（厚4-5mm,可慘入13%于水泥重量的

8、氯化鐵防水劑）交替抹壓4-5層，涂抹后3-4小時進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。3、表面涂抹環(huán)氧膠泥（或粘貼環(huán)氧玻璃布）法涂抹前，將裂縫附近表面清洗干凈（油污應(yīng)用丙酮或二甲苯擦洗凈）、干燥。較寬裂縫用環(huán)氧膠泥填塞，并將膠泥均勻地涂刮壓裂縫表面，寬80-100mm?；鶎痈稍镉欣щy時可以用環(huán)氧煤焦油膠泥。需要粘貼環(huán)氧玻璃布時，先將玻璃布脫鈉、干燥，視具體情況可作成一布二油（或二布三油，第二層布的周圍應(yīng)比下一層寬1015mm）。4、表面鑿槽嵌補(bǔ)法當(dāng)裂縫稀少，但深度較深時，沿混凝土裂縫鑿一條V型或U型槽，槽內(nèi)表面應(yīng)修理平整，清洗干凈，并保持槽內(nèi)干燥。槽內(nèi)嵌入剛性材料如水泥砂漿、環(huán)氧膠泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯膠

9、泥、瀝青油膏等密封。密封材料嵌入前，先涂刷與嵌填材料混凝土性質(zhì)的稀釋涂料（表面可作砂漿保護(hù)層或不作保護(hù)層），具體做法見圖1。圖1表面鑿槽修補(bǔ)裂縫的處理方法（a）一般裂縫處理（b）滲水裂縫處理（c）活動裂縫處理（d）活動裂縫擴(kuò)展后的情況1一裂縫；2水泥砂漿或環(huán)氧膠泥；3一聚氧乙烯；4:2.5水泥砂漿或剛性防水五層做法；5一密封材料；6一隔離緩沖區(qū)；B一槽寬；6裂縫活動距離注：對于施工縫表面的裂縫，處理時可在與其連接的施工段混凝土澆筑前，按表面鑿槽嵌補(bǔ)法的要求在裂縫位置處鑿V型或U型槽，該槽內(nèi)不再填充其他填充物，由該連接施工段澆筑的結(jié)構(gòu)混凝土填充，以保證施工縫處混凝土。5、表面貼條法對于裂縫移動范

10、圍不限于一個平面并有防水要求不便鑿槽修補(bǔ)的活裂縫，可將一條具有柔性的聚丁橡膠密封條置于裂縫上面，用聚丁橡膠粘結(jié)劑將周邊粘結(jié)于混凝土上（見圖2）,使密封條中部能隨裂縫活動而自由活動，長的裂縫可分段為粘結(jié)，分段為密封條的連接采用聚丁橡膠粘貼搭接，搭接處上下壓搓應(yīng)切成斜面搭接，長度100mm3I26圖2柔性密封齋表面粘貼1裂縫2油氈底室料隔離層；3聚丁像枝密封條；4粘給劑四、有害裂縫處理方法1、水泥灌漿法鉆孔：采用風(fēng)鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫呈3045斜角（見圖3），孔深應(yīng)穿過裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩排以上時，宜交叉或呈梅花形布置。沖洗：鉆孔完畢后，應(yīng)用

11、水沖洗，按豎向排列自上而下逐孔進(jìn)行。密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用1:12水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管（鋼管上端加工絲扣），安裝前在鋼管外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周圍的空隙用水泥砂漿或硫磺砂漿封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。試壓：用0.1-0.2MPa壓力水作滲水試驗(yàn)，采取灌漿孔壓水，排水孔排水的方法檢查裂縫和管路暢通情況，然后關(guān)閉排氣孔檢查止?jié){堵漏效果，并濕潤縫面，以利粘結(jié)。灌漿：合格的經(jīng)設(shè)計批準(zhǔn)使用的填縫用注射性水泥，水泥凈將水灰比為0.4,灌漿壓力0.30.5MPao在整條裂縫處理完畢后，孔內(nèi)應(yīng)充滿凈漿，并填入凈砂用棒搗實(shí)。2、化學(xué)灌漿法鉆孔：采用風(fēng)鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫呈3045斜角（見圖3），孔深應(yīng)穿過裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩