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(huì)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(guò)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(gè)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(shí)引起的拉應(yīng)力，超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)所可能產(chǎn)生的貫通整個(gè)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(lái)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。混凝土初現(xiàn)裂紋的時(shí)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(shí)到十幾小時(shí)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(shí)，就會(huì)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(duì)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(duì)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(huì)使自由水消耗快，致使孔體系中相對(duì)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(duì)于強(qiáng)度要求較高的混凝土，水泥用量相對(duì)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(guò)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(shí)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(duì)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(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，并有可能引起開裂。對(duì)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(huì)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(wú)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(shí)如何判別其是否有害、無(wú)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(guò)

6、認(rèn)真研討，確定了混凝土裂縫判別標(biāo)準(zhǔn)：1、無(wú)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(hào)的含義：f裂縫寬度L裂縫長(zhǎng)度h裂縫深度H裂縫深度B沿裂縫長(zhǎng)方向的結(jié)構(gòu)寬度，如澆筑后的沉縮（塑性裂縫）三、無(wú)害裂縫處理方法1、二次壓面法對(duì)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(shí)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(rùn)。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(shí)，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(shí)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(shí)可以用環(huán)氧煤焦油膠泥。需要粘貼環(huán)氧玻璃布時(shí)，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(shí)，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(jiàn)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(dòng)裂縫處理（d）活動(dòng)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(dòng)距離注：對(duì)于施工縫表面的裂縫，處理時(shí)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(duì)于裂縫移動(dòng)范

10、圍不限于一個(gè)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(jiàn)圖2）,使密封條中部能隨裂縫活動(dòng)而自由活動(dòng)，長(zhǎng)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(zhǎng)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(jiàn)圖3），孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩排以上時(shí)，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(rùn)縫面，以利粘結(jié)。灌漿：合格的經(jīng)設(shè)計(jì)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(jiàn)圖3），孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5m以上，當(dāng)鉆孔有兩排或兩