对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文
摘要:
近年来,随着城市公路交通量的增加,公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和,考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构,且大多为建国后所建,桥龄基本在40年左右,这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度,防止混凝土裂缝的产生,因此,施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案,即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题,本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述,并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析,根据分析结果提出相应的处理对策。
关键词: 桥梁工程方形桥墩裂缝对策
引言:
根据相关病害调查,桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一:桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件,不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩,有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁(根据混凝土结构缺损状况评定标准,墩台部件权重约占全桥的50%)的安全性、实用性、耐久性和美观。
裂缝形成原因归结为温度裂缝,温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1、裂缝成因。
分析桥墩病害的主要表现形式为:混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中,裂缝作为混凝土结构的主要病害之一,其成因复杂繁多,裂缝划分无严格界限,每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素,其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含:桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因,拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。
(1)桥墩设计。
桥墩在设计阶段,结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符,内力与配筋计算错误,结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。
(2)桥墩施工。
桥墩施工过程中,水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。
①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热,受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响,桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩,内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力,当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时,会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。
②施工工艺。
在桥墩浇注、起模等过程中,若施工工艺不合理、质量低劣,可能产生各种形式的'裂缝,裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异:模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实、不均匀,也会引发蜂窝、麻面等缺陷;混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝;混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。
(3)桥墩运营。
桥梁在运营阶段,交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,则应特别注意,往往是结构达到承载力极限的标志。此外,环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视,引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括:年、月温差、日照变化、骤降温差等,尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。
2、裂缝对策研究。
混凝土不可避免地带裂缝工作,裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力,并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等,甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而,针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因,进行控制对策的研究,列述如下。
(1)设计阶段。
在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下,可选择尺寸较小的圆形截面桥墩,以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值,从而降低其开裂风险。此外,在桥墩四周加防裂钢筋网,配筋除满足承载力及构造要求外,应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋,以提高钢筋控制裂缝的能力。
(2)施工阶段。
①水化热。
认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见,水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应,可采取以下措施以改善并控制开裂情况:在满足设计强度的前提下,尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土;采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂,其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果,也可提高自身抗裂性。此外,对墩身内部布设冷水管以循环降温。
②入模温度。
降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的,混凝土从塑形状态转变为弹性状态时,浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升,使得温度应力更大。
③其它。
桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性,可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载;混凝土的振捣密实、均匀,可有效防止收缩裂缝,不可过捣,否则造成混凝土离析;拆模不应太早,混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护,使水泥水化作用顺利进行,以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括:覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。
(3)运营阶段。
运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容:对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者,若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响,桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析,圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优,因而,可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。
除此,可在温度骤降前期或初期,于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者,虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施,但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定,公路桥墩裂缝缝宽>,铁路桥墩裂缝缝宽>以下的局部收缩裂缝,须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝,由变形变化所引起的裂缝,其无承载力危险,可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。
混凝土桥墩工程中,多属于大体积混凝土工程,较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作,可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文,相同体积情况下,满足强度、刚度、稳定性要求后,圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小,因而建议桥墩设计采用圆截面。
建筑类专业论文的常规答辩问题的详细介绍
众所周知,论文答辩是我们在在大学生涯中必须经历的一个过程。也是检验我们对专业知识掌握程度的一种检验。下面就关于建筑类专业论文的常规答辩问题进行详细介绍,希望给大家提供有效的参考价值。
1.什么是勒脚?勒脚设计应该注意哪几个主要问题?
勒脚是外墙接近室外地面的部分。由于勒脚位于建筑墙体的底部。承担的上部荷载多,容易受到雨,雪的侵蚀和人为因素的破坏。因此需要对这部分加以特殊的保护。 自室外地面算起。勒脚的高度一般应在500mm以上,有时为了建筑立面形象的要求,经常把勒脚顶部提高到首层窗台处。主要作用是防止地面水、屋檐滴下的雨水的侵蚀,从而保护墙面,保证室内干燥,提高建筑物的耐久性。勒脚高度并没有严格规定,普通按室内外地坪高差取值。
2.墙身防潮层有哪几种做法?特点如何?你在设计中如何考虑?
墙身水平防潮层:阻断地下水,保持墙身干燥。防潮层的位置与所在的墙及地面情况有关。墙身防潮层一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、细石混凝土带防潮层等不同种类如果是建房之前,应该在基座处放油毡,结合部刷沥青或防水水涂料,防止毛细作用,地面潮湿上行,外墙粉刷后涂防水涂料。如果已经建好,就只能通过刷防水涂料和通风来解决了,能找到潮湿源直接处理效果最好。
3.防潮与防水有什么不同?
防潮:防因毛细现象上升的水分,在地下水位以上设置。 防水:地下水位以下的部分要防水。
4.楼面,地面各由那些几本层组成?各层的作用是什么?
地面:是指建筑物底层的地坪。其基本组成有面层、垫层和基层三部分。对于有特殊要求的地面,还设有防潮层、保温层、找平层等构造层次。每层楼板上的面层通常叫楼面,楼板所起的作用类似地面中的垫层和基层。l 面层:是人们日常生活、工作、生产直接接触的地方,是直接承受各种物理和化学作用的地面与楼面表层。l 垫层:在面层之下、基层之上,承受由面层传来的荷载,并将荷载均匀地传至基层。l 基层:垫层下面的土层就是基层。
5.厕所,卫生间,厨房的楼板为什么常用现浇钢筋混凝土,而不采用预制空心板?
厕所,卫生间,厨房用水比较平凡,为了防止漏水,一般采用浇钢筋混凝土,而不采用预制空心板,如过才用预制板楼盖的预制板板缝宽度不宜小于40mm,板缝大于40mm时应在板缝内配置钢筋,并宜贯通整个结构单元。预制板板缝、板缝梁的混凝土强度等级应高于预制板的混凝土强度等级,且不应低于C20.
6.顶棚有哪几种做法?其作用是什么?
顶棚按饰面与基层的关系可归纳为直接式顶棚与悬吊式顶棚两大类。
顶棚的作用
1.改善室内环境,满足使用要求
2.装饰室内空间
7.公共建筑的楼梯位置、数量、宽度,因该考虑哪些主要因素?
一、楼梯的数量、位置和楼梯间形式应满足使用方便和安全疏散的要求。
二、梯段净宽除应符合防火规范的规定外,供日常主要交通用的楼梯的梯段净宽应根据建筑物使用特征,一般按每股人流宽为(0~)m的人流股数确定,并不应少于两股人流。
三、每个梯段的踏步一般不应超过18级,亦不应少于3级。注:0~为人流在行进中人体的摆幅,公共建筑人流众多的场所应取上限值。
8.当楼梯平台下净高不能满足通行是,应采取哪些保证措施?
平台下作通道不能满足2m的净高要求时,可以采取以下办法解决:1)将底层第一梯段增长,形成级数不等的梯段。这种处理必须加大进深2)楼梯段长度不变,降低梯间底层的室内地面标高,这种处理,梯段构件统一,但是室内外地坪高差要满足使用要求。3)将上述两种方法结合,即利用部分室内外高差,又做成不等跑梯段,满足楼梯净空要求,这种方法较常用。4)底层用直跑楼梯,直达二楼。这种处理楼梯段较长,需楼梯间也较长。
9.现浇钢筋混凝土楼梯按结构形式分,有哪几种常见形式?其受力特点和适用范围个是什么?
常见形式:板式楼梯,梁式楼梯。板式楼梯适用于梯段投影长与时较为经济,梁式楼梯适用于梯段投影长与时较为合理。
10.预制“L”型悬挑楼梯的使用范围怎样?安装时应注意什么?
仅用于悬挑长度大于1500的非地震区建筑。位置准确。
11.门和窗的位置数量,洞口宽度高度尺寸,开启方式如何确定?
应该根据,建筑使用要求,人流量大小 .房间采光,通风要求确定。
12.什么是建筑模数?它有哪几种?多适用于哪些情况?
建筑模数指建筑设计中选定的标准尺寸单位。它是建筑设计、建筑施工、建筑材料与制品、建筑设备、建筑组合件等各部门进行尺度协调的基础。就象随便来个尺寸,建筑构件就无法标准化了,难统一。
基本模数的数值规定为100mm,以M表示,即1M= 100mm.导出模数分为扩大模数和分模数,扩大模数的基数为3M,6M,12M,15M,30M,60M共6个;分模数的基数为1/10M,1/5M, 1/2M共3个。使用3M是《中华人民共和国国家标准建筑统一模数制》中为了既能满足适用要求,又能减少构配件规格类型而规定的
13.什么是建筑尺寸,构造尺寸,实际尺寸?它们有怎样的联系?
标志尺寸是用以标注建筑物定位轴线之间(开间、进深)的距离大小,以及建筑制品、建筑构配件、有关设备位置的界限之间的尺寸。标志尺寸应符合模数制的规定。(2)、构造尺寸是建筑制品、建筑构配件的设计尺寸。构造尺寸小于或大于标志尺寸。一般情况下,构造尺寸加上预留的缝隙尺寸或减去必要的支撑尺寸等于标志尺寸。(3)、实际尺寸是建筑制品、建筑构配件的实有尺寸。实际尺寸与构造尺寸的差值,应为允许的建筑公差数值。
14.什么挑檐?
挑檐即:楼顶平面凸出墙体的部分,主要是为了方便做屋面排水
15.为什么要对梁端弯矩进行调幅?
答:按照框架结构的合理破坏形式,在梁端出现塑性铰是允许的,为了便于浇捣混凝土,也往往希望节点处梁的负钢筋放得少些;而对于装配式或装配整体式框架,节点并非绝对刚性,梁端实际弯矩将小于其弹性计算值。因此,在进行框架结构设计时,一般均对梁端弯矩进行调幅,即人为地减小梁端负弯矩,减少节点附近梁顶面的配筋量
16.何谓零号砂浆?采用零号砂浆时砌体强度是否为零?
M0号砂浆是为未硬化状态的砂浆。
看看规范表格,其有抗压强度,无抗剪,抗拉强度。
没用过类似的指标。 其有抗压强度,无抗剪,抗拉强度。
17. 为什么要进行放火区分?
所谓防火分区是指采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域(空间单元)。在建筑物内采用划分防火分区这一措施,可以在建筑物一旦发生火灾时,有效地把火势控制在一定的范围内,减少火灾损失,同时可以为人员安全疏散、消防扑救提供有利条件。
防火分区,按照防止火灾向防火分区以外扩大蔓延的功能可分为两类:其一是竖向防火分区,用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延;其二是水平防火分区,用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。
18.灰缝厚度对砌体有何影响?
灰缝的主要作用是均匀传递压力和粘结,增加墙体的整体性。灰缝小了影响粘结,灰缝大了由于沙浆的干缩影响墙体尺寸准确和抗压能力。所以规范规定灰缝的厚度为8-12mm.
19.何为界限受压区高度?
混凝土结构构件正截面受压边缘混凝土达到弯曲受压的极限压应变,而受拉区纵向钢筋同时达到屈服拉应变所对应的受压区高度。
20.混凝土受冻临界强度?
混凝土受冻临界强度:混凝土基本能够抵抗冰胀应力的最低强度(受冻后,最终强度损失不超过5%的预养强度值)。
21.旅馆室外台阶的宽度和高度是多少?
台阶高度不得大于220mm,宽度大于260mm.一般而言,室外台阶的高度要小于室内台阶,通常尾150mm.室外台阶的宽度通常为300~350mm.
22.什么是高跨比?限值是多少?
梁的高度和跨度的比值。h/b=2-3
23.女儿墙的最高限度?
女儿墙分上人屋面和不上人屋面两种,不上人屋面女儿墙不低于300mm高,上人屋面女儿墙不低于1100
24.构造柱的设置位置?
(1)。一般外墙和内横墙交接处是必定设置的(2)。开大洞口(〉米)的.墙体中,洞口两侧应设置。(3)。楼梯间四角最好设置。(4)。上人屋面的女儿墙。(5)。跨度比较大的梁,如果不设置墙垛或垫块(6)。其余的你参考一下抗震规范中的砌体部分。
25.何为地基液化 ?
地基土受到震动,达到一定的频率,加上土中一定的含水率,地基就会突然失去承载能力,成为液态,像这样的地基土叫做地基液化。
26.如何确定框架梁,柱箍筋的加密范围?
对于钢筋混凝土框架的梁的端部和每层柱子的两端都要进行加密。梁端的加密区长度一般取倍的梁高。柱子加密区长度一般区1/6每层柱子的高度。但最底层(一层)柱子的根部应取1/3的高度。对于特别情况下的柱子还应全部加密。
27.钢筋混凝土受弯构件正截面破坏有哪几种形态 ?
1、适筋梁 .2、超筋梁。 3、少筋梁。
28.如何保证框架结构强剪弱弯?
避免构件(梁、柱、墙)剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏,即控制脆性破坏形式的发生。按要求箍筋加密,按要求满足搭接长度,锚固长度,保证混凝土强度等等。
29.框架柱施工时出现蜂窝现象如何处理?
小蜂窝:洗刷干净后,用1:2或1:水泥砂浆抹平压实;较大蜂窝,凿去蜂窝处薄弱松散颗粒,刷洗净后,支模用高一级细石混凝土仔细填塞捣实,较深蜂窝,如清除困难,可埋压浆管、排气管,表面抹砂浆或灌筑混凝土封闭后,进行水泥压浆处理。
30.相对标高/绝对标高
绝对标高:相对对海平面的高度, 海平面的标高规定为0,在以上的为正值, 以下的为负值,相平的为0,也叫海拔高度,高程
相对标高:对于一个地区, 通常市政国土部门会测量出某个特定的、固定的点的绝对标高, 其他的测点相对于绝对标高的高度,其上为正,下为负;
31.墙面抹灰为何要设置灰饼?
用来控制建墙面的平整度、垂直度。
32.什么是气硬性材料,什么是水硬性材料?
水硬性胶结材料--这类胶结材料,除能在空气中硬化和保持强度外能在水中继续硬化,并长期的保持和继续提高其强度。各种水泥就属于此类材料。气硬性胶结材料,一般只适用于地上及干燥环境,不适用过分潮湿之处,更不能用于水中。而水硬性胶结材料不但可用于较干燥的地方,同时,也可用于水中,地上及地下潮湿之处
33.砖砌体的质量要求?
表面平整度,灰缝饱满,水平灰缝平直,垂直度符合要求,施工洞口的留置,等等
34.什么是轴压比?为什么要限制其轴压比?
轴压比的定义是指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积的比值。轴压比提高,极限变形能力耗散地震能量的能力都会降低
34.大体积混凝土施工注意的问题?
1)大体积混凝土应采用分层施工,每层厚度可为1~,应视混凝土浇筑能力和降温措施而定。后一层混凝土浇筑前需对已浇好的混凝土面进行凿毛、清除浮浆,确保混凝土结合面粘结良好。层间间歇宜为4~7D.
2)根据锚碇的结构型式、大小等采取分块施工,块与块之间预留湿接缝,槽缝宽度宜为,槽缝内宜浇筑微膨胀混凝土。
3)混凝土浇筑完后应按照规定覆盖并洒水进 行养护 .当气温急剧下降时须注意保温 ,并应将混凝土内外温差控制在250℃以内。
35.防止砼产生离析现象?
A严格控制用水量B添加砼外加剂C采用正确的振捣方法和适当的运输方法。
36.泥浆护壁成孔灌注桩中,泥浆的作用是什么?
主要原理是将钻渣利用泥浆带出,并保护孔壁不致坍塌。再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来,从而完成钻孔灌注桩的施工
37、 什么是房屋的开间、进深 ?
答:开间指一间房屋的面宽,及两条横向轴线之间的距离;进深指一间房屋的深度,及两条纵向轴线之间的距离。
38、 什么是层高?什么是净高?
答:层高指建筑物的层间高度,及本层楼面或地面至上一层楼面或地面的高度;净高指房间的净空高度,及地面至天花板下皮的高度
3 9、 什么是建筑总高度?
答:建筑总高度指室外地坪至檐口顶部的总高度。
40、 什么是标高?什么是绝对标高、相对标高?
答:(1)、建筑物的某一部位与确定的水基准点的高差,称为该部位的标高。
41、 什么是红线?
答:红线指规划部门批给建设单位的占地面积,一般用红笔圈在图纸上,具有法律效力。
42、 建筑物如何划分等级?
答:建筑物的等级是依据耐久等级(使用年限)和耐火等级(耐火年限)进行划分的。
(1)、按耐久等级划分,共分为四级:一级,耐久年限100年以上;二级,耐久年限50~100年;三级,耐久年限25~50年;四级,耐久年限15年以下。
(2)、按耐火等级划分,共分为四级:从一级到四级,建筑物的耐火能力逐步降低。
43.什么是剪力墙?
答:剪力墙指在框架结构内增设的抵抗水平剪切力的墙体。因高层建筑所要抵抗的水平剪力主要是地震引起,故剪力墙又称抗震墙
什么是防潮层?
答:为了防止地下潮气沿墙体上升和地表水对墙面的侵蚀,采用防水材料将下部墙体与上部墙体隔开,这个阻断层就是防潮层。防潮层的位置一般在首层室内地面(+)下60mm~70mm处,及标高处。
44、 什么是勒脚?什么是踢脚?其作用各是什么?
答:(1)、外墙墙身下部靠近室外地坪的部分叫勒脚。勒脚的作用是防止地面水、屋檐滴下的雨水的侵蚀,从而保护墙面,保证室内干燥,提高建筑物的耐久性。勒脚的高度一般为室内地坪与室外地坪的高差。(2)、踢脚是外墙内侧和内墙两侧与室内地坪交接处的构造。踢脚的作用是防止扫地时污染墙面。踢脚的高度一般在120mm~150mm.
45.什么是散水?什么是明沟?其作用是什么?
答:散水是靠近勒脚下部的排水坡;明沟是靠近勒脚下部设置的排水沟。它们的作用都是为了迅速排除从屋檐滴下的雨水,防止因积水渗入地基而造成建筑物的下沉。
46.普通粘土砖的标准规格是多少?
答:一块普通粘土砖的标准规格是长240mm、宽115mm、厚53mm.灰缝宽度按10mm考虑,这样标准砖的长、宽、厚度之比为(240+10)∶(115+10)∶(53+10)=4∶2∶1的比例关系。
1立方米体量砖砌体的标准砖用量为512块(含灰缝)。
47.什么是构造柱?其作用是什么?
答:构造柱是在墙身的主要转角部位设置的竖直构件,其作用是与圈梁一起组成空间骨架,以提高建筑物的整体刚度和整体的延展性,约束墙体裂缝的开展,从而增加建筑物的抗震能力。
48. 梁斜截面的破坏形式有哪些?
答:a. 斜压破坏,多发生在剪跨比较小,或者腹筋配置过多的时候,多发生在剪力大,弯矩小的区段内,危险性大。类似于弯曲破坏中的超筋破坏。
b. 斜拉破坏,多发生在剪跨比较大,无腹筋或者腹筋配置过少的时候,危险性大。类似于弯曲破坏中的少筋破坏。
c. 剪压破坏,发生在腹筋配置适合的时候,无腹筋梁剪跨比合适时候也可能发生剪压破坏,弯矩小的区段内。类似于弯曲破坏中的适筋破坏。
三种破坏形式都是脆性破坏,但是我们希望的破坏形式是剪压破坏(通俗的说,这种破坏形式是最接近于塑性破坏的)。一般通过剪跨比和配置腹筋来控制。
49. D值法和反弯点法的区别?
答:D值法考虑了柱所在楼层的位置,考虑上下柱和梁线刚度影响,还有上下楼层层。
50. 在框架梁跨中弯矩的计算中,如何确定跨中最大弯矩?
答:首先计算处剪力为0点的弯矩,还要计算处有集中力作用处的弯矩。
51.预应力混凝土结构优点?
预应力筋套管布置简单,调整容易,简化了后张法的操作程序,大大缩短了施工时间;同时由于预应力筋布置于腹板外面,使得浇注砼方便;由于预应力筋的位置,减少了施工过程中的摩擦损失且更换预应力筋方便易行。
52.屋面排水有哪几种?
一般的排水方式就几种主要的,外檐自由落水,外檐沟排水,女儿墙外排水,和外檐排水。
53.混凝土质量缺陷?
露筋、峰窝、夹渣、裂缝、疏松(内部不密实)、与钢构件连接部位松动、外形缺陷(缺棱掉角、凸凹不平、麻面、起砂、掉皮)、强度达不到设计要求8类
54.混凝土浇注自由下倾落高度?
混凝土自高处倾落的自由度不应超过2m,在竖向结构中限制自由度倾落高度不宜超过3m,否则应沿串筒,斜槽,溜管等下料。
55.冷拉和冷拔是什么?
冷拉和冷拔是金属冷加工的两种不同的方法,两者并非一个概念。
冷拉指在金属材料的两端施加拉力,使材料产生拉伸变形的方法;冷拔是指在材料的一端施加拔力,使材料通过一个模具孔而拔出的方法,模具的孔径要较材料的直径小些。冷拔加工使材料除了有拉伸变形外还有挤压变形,冷拔加工一般要在专门的冷拔机上进行。经冷拔加工的材料要比经冷拉加工的材料性能更好些。
以上就是关于建筑类专业论文的常规答辩问题的详细介绍,看完以后是不是有所收获呢?希望大家在看完本文以后可以收获更多,顺利通过论文答辩。
很好很有意义的题材。 关于混凝土裂缝的书籍有很多,可买几本书系统的看一下。其中,王铁梦的书是必看的。 网上的东西杂乱而且不系统,仅供参考。
混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文
无论是在学习还是在工作中,大家都写过论文吧,论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?以下是我帮大家整理的混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文,希望对大家有所帮助。
混凝土裂缝产生的原因及控制措施
摘要:
在建设工程中,混凝土结构与构件出现不同程度的裂缝,对结构造成一定的损伤,这严重影响了混凝土的强度和变形,甚至对结构的安全造成一定的威胁。严重的可能会威胁到人们的生命和财产安全,所以预防和处理好混凝土的裂缝就尤为重要了。
关键词:
收缩裂缝;温度裂缝;沉陷裂缝;措施
随着时代进程的迅猛发展,我国的建设市场规模正日益增大,混凝土在现代建筑工程中占有重要地位。混凝土裂缝不仅影响使用功能,而且影响混凝土的强度和变形,进一步会引起钢筋的绣蚀,最终影响结构的持久性和耐久性。因此本文对混凝土裂缝的成因、处理措施和补救方法进行探讨。
1、混凝土裂缝的成因
混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的一种非均质脆性材料,由于其组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,所以混凝土的裂缝产生原因也是各种各样的:
收缩裂缝
混凝土收缩是混凝土材料本身固有的一种物理现象,据测试混凝土的收缩值一般在(4—8)×l0一4,混凝土抗拉强度一般在2~3Mpa,弹性模量一般在(2—4)×l04 Mpa。由公式8=盯/E(式中8:为应变值、盯:为混凝土应力、E:为混凝土弹性模量)可知混凝土的允许变形范围仅在万分之一左右,而混凝土的实际收缩在(4—8)×l0_4,混凝土实际收缩大于混凝土允许变形范围,因此混凝土的裂缝是不可避免的,关键在于控制裂缝的宽度。
混凝土表面有可能失去水分而产生收缩,而塑性收缩产生的主要原因就是混凝土在凝结前的强度很小或者几乎没有,还可能是混凝土在刚刚凝结强度很小的时候,被大风或者高温所影响,其表面的水分流失过快,造成较大的负压从而使混凝土的体积急剧的收缩,因此发生龟裂状况。
温度裂缝
温度裂缝是混凝土内部约束引起的,多发生在大体积混凝土、高强混凝土或温度变化较大地区的混凝土施工过程中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错。大体积混凝土从浇注时起,到达设计强度为止,即施工期间产生的结构裂缝主要是由水泥水化热引起的温度变化造成的。大体积混凝土工程,水泥用量多,结构截面大,因此,混凝土浇注以后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高。由于混凝土导热不良,体积过大,相对散热较小,混凝土内部水化热积聚难以散失到环境中,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快。升温阶段,混凝土表面温度总是低于内部温度。由于热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。中心部分混凝土膨胀的速度要比表面混凝土快,中心部分与表面质点间形成相互约束,中心属于约束膨胀,不会开裂;表面属于约束收缩,当表面拉应力(t)超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热,混凝土由升温阶段过度到降温阶段,温度降低,体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发,降温阶段,混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值,如果过大,同升温阶段一样产生表面裂缝。降温过程,混凝土体积收缩,同时,考虑到边界条件和地基的约束,属于约束收缩。
结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处,往往产生一些结构裂缝。例如墙角应力集中处的450斜裂缝,板端负弯距较大处的板面拉裂缝等。
结构基础不均匀沉降引起的裂缝
当结构的基础沉降不均匀时,结构构件受到强迫变形,导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切左右,从而使得结构构件开裂,随着不均匀沉降的进一步发展,裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大,因此裂缝宽度较大,多呈450,并且通常是贯穿性的。
2、混凝土裂缝的防治措施
控制收缩裂缝的措施如下:
干缩裂缝的主要预防措施:选用收缩量较小的中低热水泥和粉煤灰水泥,这样会减少水泥的用量。另外水灰比会影响混凝土的干缩,所以在混凝土的设计中应控制好水灰比,还要添加适量的减水剂。在混凝土搅拌配合中要严格控制用水量。在结构中设置合适的收缩缝。塑性收缩裂缝的主要预防措施:选用收缩强度较小的水泥,比如硅酸盐或者普通的硅酸水泥,另外在混凝土最后凝结前可以采取覆盖塑料薄膜的方法来保持表面的水分,减少大风高温条件下水分的`严重流失。控制温度裂缝的措施如下:
采用底水化热、高强度水泥,以减低水泥水化热,提高混凝土的抗裂能力;水泥使用前进行水化热测定,水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定;改善骨料级配,采用导热性好、线膨胀系数小、级配合理的骨料,减少混凝土温度应力。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇注初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的抗裂能力。
掺用外加剂减缓水化热的发生速率。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。
控制沉陷裂缝的措施:
对于松软不结实的土质进行加深巩固,保证进入冻土里的支撑模板有足够的硬度,一定要结实牢固支撑均匀,使其处于平稳均匀的状态。
3、裂缝产生后常见的补救办法
表面修补法。适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理,亦适用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。表面涂抹水泥砂浆、环氧胶泥、油漆和沥青。
内部修补发。用压浆泵将胶结材料压入裂缝中,由于其凝结、硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。
结构补强加固法。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构做补强加固,可扼制裂缝进一步发展,恢复结构的整体性。
4、总述
以上对混凝土裂缝产生的原因进行了初步的探讨,收缩裂缝和温度裂缝是混凝土结构中普遍存在的问题,但是应用我们本文提到的措施结合实际工程通过采取相应的措施,对温度有效控制,混凝土的收缩裂缝和温度裂缝是完全可以避免的。沉陷裂缝通过合理的设计,严格把好材料进料关,系统控制施工工艺,严格操作程序,沉陷裂缝是可以得到解决的。此外,遇到大体积混凝土的浇注,合理地分缝分块,避免过大的高差和侧面长期暴露,确保工程质量。
参考文献
[1]罗先兵,现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及防治措施[J].西部探矿工程,2006.
[2]中华人民共和国建设部,混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
[3].北京:中国建筑工业出版社,2010.
拓展:面板混凝土裂缝预防措施
完全避免面板混凝土裂缝是很困难的,必须采取综合措施加以预防。
一、 结构性裂缝的防治
面板结构性裂缝的防治主要不是从面板本身而是从堆石坝的设计和控制坝体施工质量方面着手,应采取措施防止面板支撑部分过多的不均匀水平位移和沉降造成垫层和面板之间的脱空。设计时对坝坡的选择以及各项坝料的压实指标的选择应考虑面板支撑体的稳定,施工时要严格按照设计要求控制施工质量,待坝体沉降稳定后才可进行面板浇筑。
1、建基面的处理。一般面板堆石坝建基面,着重在迎水面以下坝厚约1/3处范围内进行严格处理,而其他区域,如有较厚的砂砾石覆盖层,一般不全部挖除,只做压实度或孔隙率检测,基础满足设计要求后即可作为建基面。对两岸坝坡需进行植被和覆盖层清理,对局部坡度较陡或反坡位置进行削坡或用混凝土、浆砌石补坡至设计坡比。
2、控制坝体填筑质量。堆石体变形的控制,主要控制填筑密实度和岩体强度。岩体强度的控制主要是施工过程中对不同填筑区按相应要求的岩性:来开挖取料。选择较高的填筑密实度,主要通过控制填筑料的级配及碾压质量实现,尤其是填筑料的级配,堆石体的压实度和力学性质与级配的关系极为密切,级配良好的堆石料经压实后可以获得较高的变形模量和较高的抗剪强度。
在大坝填筑过程中,严格按照设计参数进行施工,采用坑探法、质量附加法对施工参数及压实效果进行双重控制,保证大坝填筑碾压质量,避免大坝后期沉降过大。为减小坝体不均匀沉降,在填筑过程中,尽量使坝体全断面均匀上升。如由于度汛需要抢临时度汛断面的填筑,也应尽量避免上下游出现大的高差。
3、面板合理分缝及合理配置钢筋。根据三维非线性有限元计算结果,面板在大坝两坝肩周边处呈三维复杂受力状态,且多为受拉区,而面板中部多为受压区。根据上述受力特点,受拉区面板宜采用窄型板,并设置张性缝;受压区面板宜采用宽型板,并设置压性缝。压性缝问布置隔缝材料,避免压应力过大而引起面板抬动或翘起。此外,在面板受拉区、压应力较大部位、周边缝等重点部位应布置双层钢筋,提高面板适应变形的能力。
二、非结构性裂缝的防治
面板非结构性裂缝的防治主要是从面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。对由于施工不当和材料化学反应所引起的裂缝,只要采取合适的配合比、满足面板混凝土的施工度要求、加强施工管理控制面板施工质量等措施来避免。对具有碱活性的骨料,应按规范要求严格控制单方混凝土的总碱含量。面板收缩裂缝的防治是面板裂缝防治中最重要的也是最困难的工作。
1、优化面板混凝土配合比
在面板混凝土配合比设汁方面应选用优质的原材料配制面板混凝土。
选用水化热低的水泥,用粉煤灰代换部分水泥,以减少水化热温升从而降低面板因内、外温差引起的表面裂缝和水化热消散后混凝土收缩而引起的贯穿性收缩裂缝。
选用线膨胀系数小的骨料配制混凝土,以减少因温度变化引起混凝土的体积变形。
选用优质混凝土减水剂,在满足混凝土施工坍落度的前提下,降低面板混凝土的单方用水量,以减少混凝土的干缩量。
在满足设计强度的前提下,尽量降低混凝土胶凝材料的用量,以减少混凝土的凝缩量。
使用掺纤维混凝土。在混凝土中掺加适量的聚丙烯纤维,可以抑制早期裂缝形成和发展;降低混凝土的弹性模量,提高混凝土的极限拉伸值;提高混凝土的抗冻等级,改善抗渗性和耐久性。此外,混凝土拌和物应满足面板施工的要求,具有较好的和易性、流动性、凝聚性。
2、降低地基约束作用力
取消或减少面板架立钢筋插入坝体,并在面板浇筑前在基面上喷涂乳化沥青,使面板与其基面之间可以产生小量相对位移。此时基面对面板收缩变形产生的约束作用力可认为等于面板和其基面之间的摩阻力。因而该约束作用力可人为加以控制。如使面板摩阻力(阻滑力)小于面板在坝坡上的滑动力,这样不仅可大幅度减少面板致裂的约束力,还增加了面板水平截面的预压应力,有利提高面板抗裂能力。
加强面板施工质量管理,避免抗拉薄弱面
采用面板二次压面的施工工艺。面板二次压面工艺有助于消除面板表面因温度骤降和失水而产生的表面裂缝。
降低面板混凝土人仓温度以减少基础温差从而达到减少冷缩裂缝的目的。面板浇筑的环境温度一般以5~25℃为宜。
面板施工期间做好面板的保温、保湿、防风等养护工作,以减小面板混凝土的冷缩和干缩。
①保湿。面板长期保湿养护是面板防裂的主要措施之一。在面板混凝土脱模并二次抹面后,表面覆盖带塑料薄膜的保温被,定时洒水保湿,防止混凝土表面水分过快蒸发而形成干缩裂缝;
②保温。在中后期,在覆盖带塑料薄膜的保温被的基础上,不问断洒水保湿,达到保温的目的,避免水化热作用或外界温度影响产生混凝土内外部温差,从而产生温度裂缝;
③防风。风速是引起面板裂缝的重要原因。风速增大将引起混凝土热交换系数增大,从而导致面板表面温度降低,面板内外温度梯度变陡,拉应力剧烈增加,导致面板裂缝。
浅谈钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施论文
关键词: 混凝土楼板;裂缝;防治
摘要: 本文首先分析了目前普遍采用的现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的特点和常见裂缝产生的原因,提出了具体预防措施和处理方法,供大家参考。
1、前言。
目前建筑物的楼板大多采用现浇钢筋混凝土楼板,因为现浇钢筋混凝土楼板在结构安全性,整体性和使用功能等方面都比预制板优越得多。但是现浇钢筋混凝土楼板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,楼板裂缝轻者影响美观,重者破坏房屋结构的安全性,降低房屋的抗震能力和房屋的正常使用,特别是一些住宅楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉纠纷等。根据对一些住宅小区的调查来看,现浇楼板裂缝大都发生在楼板表面,有的是表皮裂缝,有的是混凝土自身裂缝。除常见的板四角斜向裂缝外,还有许多横向、纵向杂乱的裂缝。
从现场取证及施工中出现的楼板裂缝有如下特点:
(1)部分裂缝出现在楼梯与楼板梁相连接处,特别是先砌砖,后浇混凝土者出现较多。
(2)裂缝多分布在建筑物外墙转角处房间的楼板上,一般呈45。斜向,有时一只角位同时出现2条~3条裂缝,基本为上下贯通。
(3)部分裂缝产生在板内管线埋设位置,沿着管线等应力集中部位展开。
以上裂缝不仅影响外观,还可引起渗漏、钢筋腐蚀和混凝土碳化等,影响建筑物的耐久性,给用户带来严重的不安全感。在裂缝出现后,如不及时采取补救措施,在1年~3年内裂缝会继续发展,给人的安全造成威胁。文中主要从设计、施工等方面来剖析裂缝的成因,并探讨具体的防治方法和弥补措施。
2、楼板裂缝原因分析。
(1)温度应力。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝主要是由混凝土温度变形和收缩变形引起的。当环境的温度和湿度变化时,混凝土相应的会产生温度变形和收缩变形,由于现浇板的体积与表面积的比值(体表比)较小,混凝土的收缩变形较大,使板内出现拉应力。石河子地区具有荒漠大陆性气候特点属于典型的炎热和干燥气候,夏季白天升温快,气候炎热,夜间降温快,日差较大。混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,当板内的拉应力超过混凝土的抗拉强度并且楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉伸的时候,楼板内就会产生裂缝。
(2)水泥的品种与强度等级、水泥用量、水灰比。
水泥的水化热是水泥固有的性质,水化热引起混凝土内部温度的升高,内外产生温差,温差引起的应力可使混凝土产生裂缝。不同品种不同强度等级的水泥矿物成分的含量不相同,矿物成分中铝酸三钙水化产生的热量最大,速度也快,另外水泥细度越细,水化反应比较容易进行,水化放热量越大,放热速度也越快。因此根据水泥的不同矿物成分含量选择低水化热的水泥品种和与混凝土强度等级相适宜的水泥强度等级是预防裂缝的前提。混凝土中的水泥用量越大,总发热量越大。混凝土的温度会随水泥用量的增加而提高,造成混凝土的收缩大,水化热高,产生非受荷裂缝。相同强度等级的混凝土,水灰比增大,水泥用量增多,凝土的收缩量增大。混凝土硬化过程是化学结合水与水泥化合的结果,水灰比大,用水量多,混凝土的收缩增大。这是由混凝土收缩引起的非荷裂缝。
(3)粗细骨料。
夏季露天堆放的砂石料受高温和太阳辐射的影响表层温度达6℃以上,用这种砂石料配制混凝土会增大用水量,环境温度过高使水泥出现假凝和粘罐现象。由于水灰比的增大和搅拌质量的降低,将导致混凝土的强度降低干缩增加。
(4)浇筑方案。
整体现浇楼板浇筑之前,应从人、机、料、法、环五个方面入手编制一个科学的浇筑方案,在实际的施工过程中,大多数工地的垂直运输机械使用的是龙门架,设备比较陈旧,工作效率不高,在天气炎热、操作人员比较困乏的情况下会出现部分混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的时间超过了规范规定的时间,未做技术处理。导致了混凝土在浇筑时就已经留下了裂纹隐患,这种裂缝具有位置的不固定性,事后在没有客观真实的施工记录情况下,对此种裂缝产生的原因难以做出正确的判断分析。
(5)板内埋设的PVC管。
近些年来推广使用PVC管预埋,特别是总进户线预埋管管径较大预埋时又贯穿于板的长度和宽度方向,同一块板预埋管比较集中,楼板的厚度一般是80—120mm,使板内有效截面受到不同程度的消弱。另外预埋管与混凝土的膨胀系数不一致,粘结效果差,这时沿预埋管就有可能因为应力集中而出现裂缝。
(6)养护。
混凝土失水会影响水泥水化作用的正常进行,而且因水化作用未能完成,造成混凝土结构疏松,渗水性增大,形成干缩裂缝。特别是期养护质量与裂缝的关系密切,期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
(7)施工荷载超载。
混凝土浇筑完成后,还没有达到足够的强度,就迫不及待的上人操作和堆放材料,使其产生过大的变形,导致裂缝产生。这是结构受荷后产生的裂缝,施工中主要是楼板上施工荷载超载如:普通粘土砖堆放集中,塔吊吊运材料下落时吊笼对楼板的冲击等。
(8)模板的`拆除。
现浇板在未达到规定的拆模强度时拆除模板或支架,此时楼板的承载能力低于设计允许荷载,使楼板在不正常的情况下受荷产生裂缝,这是结构受荷引起的裂缝。施工现场也会出现在未达到规定的拆模强度时,拆除个别的木支撑或钢管支撑、扣件等,造成支架的承载体系发生变化而产生裂缝。
3、裂缝控制措施。
(1)施工方面。
保证模板的刚度。模板支撑的选用必须经过计算,除满足强度要求外,还必须有足够的刚度和稳定性。
模板的周转配置,应考虑到规定的拆模时间,跨度大于2m小于8m的现浇楼板,其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%,当跨度大于8m时,拆模混凝土强度必须达到标准值的100%,防止过早拆模引起的混凝土损伤。
在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳,楼面钢筋上设置跳板,严禁在混凝土浇捣过程中踩踏钢筋,确保负弯矩钢筋的正确定位。
楼板混凝土浇捣完毕后,根据当时室外气温,确定养护方案。冬、夏季节,应采取混土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完后12h内,必须进行浇水养护,浇水养护时间一般不得少于7d,对掺用缓凝剂或抗渗要求的混凝土,不得少于14d。
按科学规律安排施工工期与进度计划。楼板混凝土浇捣完成后,其强度未达到,施工人员不得在楼面操作及堆放材料。
(2)材料方面。
合理确定混凝土的配合比和坍落度。在混凝土配合比设计时,应全面考虑,多用骨料、少用粉料,以减少裂缝产生。严格控制混凝土的水灰比,控制坍落度不宜过大,确保每层混凝土坍落度基本稳定。
严格原材料检验试验。在搅拌混凝土之前,必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试,不合格的材料不得使用。
采取适当措施增加混凝土的抗拉强度。当工程需要时,可通过添加合成纤维等措施增加混凝土的抗拉强度,控制混凝土的裂缝。
4、裂缝的处理方法。
对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时,可用抹压一遍处理。
其它一般裂缝处理,其施工顺序为:清洗板缝后用l:2或l:l水泥砂浆抹缝,压平养护。
当裂缝较大时,应沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用l:2水泥砂浆抹平,也可以采用环氧胶泥嵌补。
当楼板出现裂缝面积较大时,应对楼板进行静载试验,检验其结构安全性,必要时可在楼板上增做一层钢筋网片,以提高板的整体性。
通长、贯通的危险结构裂缝,裂缝宽度大于的,采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。
在板底裂缝可采用增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理,粘贴宽度为350mm。既能起到承受抗拉裂补强作用,又不影响粉刷和装饰效果。是目前较好的裂缝祢补措施。
5、结束语。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝的预防与控制一直都值得关注,虽然已有的方法可将某些裂缝控制到一定的程度,但裂缝带来的隐患仍然随处可见,不管是表面的还是结构裂缝。只有从设计、材料、施工、使用等方面继续探讨,不断寻求更好的方法,才能进一步减免现浇钢筋混凝土楼板中的裂缝。
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浅谈钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施论文
关键词: 混凝土楼板;裂缝;防治
摘要: 本文首先分析了目前普遍采用的现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的特点和常见裂缝产生的原因,提出了具体预防措施和处理方法,供大家参考。
1、前言。
目前建筑物的楼板大多采用现浇钢筋混凝土楼板,因为现浇钢筋混凝土楼板在结构安全性,整体性和使用功能等方面都比预制板优越得多。但是现浇钢筋混凝土楼板的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一,楼板裂缝轻者影响美观,重者破坏房屋结构的安全性,降低房屋的抗震能力和房屋的正常使用,特别是一些住宅楼板的裂缝发生后,往往会引起投诉纠纷等。根据对一些住宅小区的调查来看,现浇楼板裂缝大都发生在楼板表面,有的是表皮裂缝,有的是混凝土自身裂缝。除常见的板四角斜向裂缝外,还有许多横向、纵向杂乱的裂缝。
从现场取证及施工中出现的楼板裂缝有如下特点:
(1)部分裂缝出现在楼梯与楼板梁相连接处,特别是先砌砖,后浇混凝土者出现较多。
(2)裂缝多分布在建筑物外墙转角处房间的楼板上,一般呈45。斜向,有时一只角位同时出现2条~3条裂缝,基本为上下贯通。
(3)部分裂缝产生在板内管线埋设位置,沿着管线等应力集中部位展开。
以上裂缝不仅影响外观,还可引起渗漏、钢筋腐蚀和混凝土碳化等,影响建筑物的耐久性,给用户带来严重的不安全感。在裂缝出现后,如不及时采取补救措施,在1年~3年内裂缝会继续发展,给人的安全造成威胁。文中主要从设计、施工等方面来剖析裂缝的成因,并探讨具体的防治方法和弥补措施。
2、楼板裂缝原因分析。
(1)温度应力。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝主要是由混凝土温度变形和收缩变形引起的。当环境的温度和湿度变化时,混凝土相应的会产生温度变形和收缩变形,由于现浇板的体积与表面积的比值(体表比)较小,混凝土的收缩变形较大,使板内出现拉应力。石河子地区具有荒漠大陆性气候特点属于典型的炎热和干燥气候,夏季白天升温快,气候炎热,夜间降温快,日差较大。混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,当板内的拉应力超过混凝土的抗拉强度并且楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉伸的时候,楼板内就会产生裂缝。
(2)水泥的品种与强度等级、水泥用量、水灰比。
水泥的水化热是水泥固有的性质,水化热引起混凝土内部温度的升高,内外产生温差,温差引起的应力可使混凝土产生裂缝。不同品种不同强度等级的水泥矿物成分的含量不相同,矿物成分中铝酸三钙水化产生的热量最大,速度也快,另外水泥细度越细,水化反应比较容易进行,水化放热量越大,放热速度也越快。因此根据水泥的不同矿物成分含量选择低水化热的水泥品种和与混凝土强度等级相适宜的水泥强度等级是预防裂缝的前提。混凝土中的水泥用量越大,总发热量越大。混凝土的温度会随水泥用量的增加而提高,造成混凝土的收缩大,水化热高,产生非受荷裂缝。相同强度等级的混凝土,水灰比增大,水泥用量增多,凝土的收缩量增大。混凝土硬化过程是化学结合水与水泥化合的结果,水灰比大,用水量多,混凝土的收缩增大。这是由混凝土收缩引起的非荷裂缝。
(3)粗细骨料。
夏季露天堆放的砂石料受高温和太阳辐射的影响表层温度达6℃以上,用这种砂石料配制混凝土会增大用水量,环境温度过高使水泥出现假凝和粘罐现象。由于水灰比的增大和搅拌质量的降低,将导致混凝土的强度降低干缩增加。
(4)浇筑方案。
整体现浇楼板浇筑之前,应从人、机、料、法、环五个方面入手编制一个科学的浇筑方案,在实际的施工过程中,大多数工地的垂直运输机械使用的是龙门架,设备比较陈旧,工作效率不高,在天气炎热、操作人员比较困乏的情况下会出现部分混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的时间超过了规范规定的时间,未做技术处理。导致了混凝土在浇筑时就已经留下了裂纹隐患,这种裂缝具有位置的不固定性,事后在没有客观真实的施工记录情况下,对此种裂缝产生的原因难以做出正确的判断分析。
(5)板内埋设的PVC管。
近些年来推广使用PVC管预埋,特别是总进户线预埋管管径较大预埋时又贯穿于板的长度和宽度方向,同一块板预埋管比较集中,楼板的厚度一般是80—120mm,使板内有效截面受到不同程度的消弱。另外预埋管与混凝土的膨胀系数不一致,粘结效果差,这时沿预埋管就有可能因为应力集中而出现裂缝。
(6)养护。
混凝土失水会影响水泥水化作用的正常进行,而且因水化作用未能完成,造成混凝土结构疏松,渗水性增大,形成干缩裂缝。特别是期养护质量与裂缝的关系密切,期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
(7)施工荷载超载。
混凝土浇筑完成后,还没有达到足够的强度,就迫不及待的上人操作和堆放材料,使其产生过大的变形,导致裂缝产生。这是结构受荷后产生的裂缝,施工中主要是楼板上施工荷载超载如:普通粘土砖堆放集中,塔吊吊运材料下落时吊笼对楼板的冲击等。
(8)模板的`拆除。
现浇板在未达到规定的拆模强度时拆除模板或支架,此时楼板的承载能力低于设计允许荷载,使楼板在不正常的情况下受荷产生裂缝,这是结构受荷引起的裂缝。施工现场也会出现在未达到规定的拆模强度时,拆除个别的木支撑或钢管支撑、扣件等,造成支架的承载体系发生变化而产生裂缝。
3、裂缝控制措施。
(1)施工方面。
保证模板的刚度。模板支撑的选用必须经过计算,除满足强度要求外,还必须有足够的刚度和稳定性。
模板的周转配置,应考虑到规定的拆模时间,跨度大于2m小于8m的现浇楼板,其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%,当跨度大于8m时,拆模混凝土强度必须达到标准值的100%,防止过早拆模引起的混凝土损伤。
在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳,楼面钢筋上设置跳板,严禁在混凝土浇捣过程中踩踏钢筋,确保负弯矩钢筋的正确定位。
楼板混凝土浇捣完毕后,根据当时室外气温,确定养护方案。冬、夏季节,应采取混土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完后12h内,必须进行浇水养护,浇水养护时间一般不得少于7d,对掺用缓凝剂或抗渗要求的混凝土,不得少于14d。
按科学规律安排施工工期与进度计划。楼板混凝土浇捣完成后,其强度未达到,施工人员不得在楼面操作及堆放材料。
(2)材料方面。
合理确定混凝土的配合比和坍落度。在混凝土配合比设计时,应全面考虑,多用骨料、少用粉料,以减少裂缝产生。严格控制混凝土的水灰比,控制坍落度不宜过大,确保每层混凝土坍落度基本稳定。
严格原材料检验试验。在搅拌混凝土之前,必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试,不合格的材料不得使用。
采取适当措施增加混凝土的抗拉强度。当工程需要时,可通过添加合成纤维等措施增加混凝土的抗拉强度,控制混凝土的裂缝。
4、裂缝的处理方法。
对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时,可用抹压一遍处理。
其它一般裂缝处理,其施工顺序为:清洗板缝后用l:2或l:l水泥砂浆抹缝,压平养护。
当裂缝较大时,应沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用l:2水泥砂浆抹平,也可以采用环氧胶泥嵌补。
当楼板出现裂缝面积较大时,应对楼板进行静载试验,检验其结构安全性,必要时可在楼板上增做一层钢筋网片,以提高板的整体性。
通长、贯通的危险结构裂缝,裂缝宽度大于的,采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。
在板底裂缝可采用增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理,粘贴宽度为350mm。既能起到承受抗拉裂补强作用,又不影响粉刷和装饰效果。是目前较好的裂缝祢补措施。
5、结束语。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝的预防与控制一直都值得关注,虽然已有的方法可将某些裂缝控制到一定的程度,但裂缝带来的隐患仍然随处可见,不管是表面的还是结构裂缝。只有从设计、材料、施工、使用等方面继续探讨,不断寻求更好的方法,才能进一步减免现浇钢筋混凝土楼板中的裂缝。
大体积混凝土裂缝控制的常用措施;(1)优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土,并适当使用缓凝剂;(2)在保证混凝土设计强度等级前提下,适当降低水灰比,减少水泥用量;(3)降低混凝土的入模温度,控制混凝土内外的温差;(4)及时对混凝土覆盖保温、保湿材料;(5)可预埋冷却水管,通入循环水将混凝土内部热量带出,进行人工导热。(6)在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。(7)设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时,也有利于散热,降低混凝土的内部温度。(8)大体积混凝土可采用二次抹面工艺,减少表面收缩裂缝。
有两篇,你看着修改吧混凝土裂缝的预防与处理 混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析,并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。 一、前言 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝,对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。 混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明,在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的,在一定的范围内也是可以接受的,只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定[1]:有些结构在所处的不同条件下,允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生,使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度,尤其要尽量避免有害裂缝的出现,从而确保工程质量。 混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据实际情况解决问题。 二、 凝土工程中常见裂缝及预防 1.干缩裂缝及预防 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。 主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。 2.塑性收缩裂缝及预防 塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。主要预防措施:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。 3.沉陷裂缝及预防 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。 主要预防措施:一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。 4.温度裂缝及预防 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,(当水泥用量在350~550 kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。 温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。 主要预防措施:一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在以下。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。十一是预留温度收缩缝。十二是减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。十三是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。 5.化学反应引起的裂缝及预防 碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。 混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要的预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。 由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。 三、裂缝处理 裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。 混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。 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。
对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文
摘要:
近年来,随着城市公路交通量的增加,公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和,考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构,且大多为建国后所建,桥龄基本在40年左右,这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度,防止混凝土裂缝的产生,因此,施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案,即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题,本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述,并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析,根据分析结果提出相应的处理对策。
关键词: 桥梁工程方形桥墩裂缝对策
引言:
根据相关病害调查,桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一:桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件,不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩,有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁(根据混凝土结构缺损状况评定标准,墩台部件权重约占全桥的50%)的安全性、实用性、耐久性和美观。
裂缝形成原因归结为温度裂缝,温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1、裂缝成因。
分析桥墩病害的主要表现形式为:混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中,裂缝作为混凝土结构的主要病害之一,其成因复杂繁多,裂缝划分无严格界限,每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素,其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含:桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因,拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。
(1)桥墩设计。
桥墩在设计阶段,结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符,内力与配筋计算错误,结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。
(2)桥墩施工。
桥墩施工过程中,水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。
①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热,受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响,桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩,内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力,当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时,会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。
②施工工艺。
在桥墩浇注、起模等过程中,若施工工艺不合理、质量低劣,可能产生各种形式的'裂缝,裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异:模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝;混凝土振捣不密实、不均匀,也会引发蜂窝、麻面等缺陷;混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝;混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。
(3)桥墩运营。
桥梁在运营阶段,交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,则应特别注意,往往是结构达到承载力极限的标志。此外,环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视,引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括:年、月温差、日照变化、骤降温差等,尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。
2、裂缝对策研究。
混凝土不可避免地带裂缝工作,裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力,并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等,甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而,针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因,进行控制对策的研究,列述如下。
(1)设计阶段。
在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下,可选择尺寸较小的圆形截面桥墩,以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值,从而降低其开裂风险。此外,在桥墩四周加防裂钢筋网,配筋除满足承载力及构造要求外,应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋,以提高钢筋控制裂缝的能力。
(2)施工阶段。
①水化热。
认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见,水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应,可采取以下措施以改善并控制开裂情况:在满足设计强度的前提下,尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土;采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂,其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果,也可提高自身抗裂性。此外,对墩身内部布设冷水管以循环降温。
②入模温度。
降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的,混凝土从塑形状态转变为弹性状态时,浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升,使得温度应力更大。
③其它。
桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性,可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载;混凝土的振捣密实、均匀,可有效防止收缩裂缝,不可过捣,否则造成混凝土离析;拆模不应太早,混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护,使水泥水化作用顺利进行,以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括:覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。
(3)运营阶段。
运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容:对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者,若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响,桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析,圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优,因而,可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。
除此,可在温度骤降前期或初期,于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者,虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施,但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定,公路桥墩裂缝缝宽>,铁路桥墩裂缝缝宽>以下的局部收缩裂缝,须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝,由变形变化所引起的裂缝,其无承载力危险,可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。
混凝土桥墩工程中,多属于大体积混凝土工程,较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作,可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文,相同体积情况下,满足强度、刚度、稳定性要求后,圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小,因而建议桥墩设计采用圆截面。
混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文
无论是在学习还是在工作中,大家都写过论文吧,论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?以下是我帮大家整理的混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文,希望对大家有所帮助。
混凝土裂缝产生的原因及控制措施
摘要:
在建设工程中,混凝土结构与构件出现不同程度的裂缝,对结构造成一定的损伤,这严重影响了混凝土的强度和变形,甚至对结构的安全造成一定的威胁。严重的可能会威胁到人们的生命和财产安全,所以预防和处理好混凝土的裂缝就尤为重要了。
关键词:
收缩裂缝;温度裂缝;沉陷裂缝;措施
随着时代进程的迅猛发展,我国的建设市场规模正日益增大,混凝土在现代建筑工程中占有重要地位。混凝土裂缝不仅影响使用功能,而且影响混凝土的强度和变形,进一步会引起钢筋的绣蚀,最终影响结构的持久性和耐久性。因此本文对混凝土裂缝的成因、处理措施和补救方法进行探讨。
1、混凝土裂缝的成因
混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的一种非均质脆性材料,由于其组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,所以混凝土的裂缝产生原因也是各种各样的:
收缩裂缝
混凝土收缩是混凝土材料本身固有的一种物理现象,据测试混凝土的收缩值一般在(4—8)×l0一4,混凝土抗拉强度一般在2~3Mpa,弹性模量一般在(2—4)×l04 Mpa。由公式8=盯/E(式中8:为应变值、盯:为混凝土应力、E:为混凝土弹性模量)可知混凝土的允许变形范围仅在万分之一左右,而混凝土的实际收缩在(4—8)×l0_4,混凝土实际收缩大于混凝土允许变形范围,因此混凝土的裂缝是不可避免的,关键在于控制裂缝的宽度。
混凝土表面有可能失去水分而产生收缩,而塑性收缩产生的主要原因就是混凝土在凝结前的强度很小或者几乎没有,还可能是混凝土在刚刚凝结强度很小的时候,被大风或者高温所影响,其表面的水分流失过快,造成较大的负压从而使混凝土的体积急剧的收缩,因此发生龟裂状况。
温度裂缝
温度裂缝是混凝土内部约束引起的,多发生在大体积混凝土、高强混凝土或温度变化较大地区的混凝土施工过程中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错。大体积混凝土从浇注时起,到达设计强度为止,即施工期间产生的结构裂缝主要是由水泥水化热引起的温度变化造成的。大体积混凝土工程,水泥用量多,结构截面大,因此,混凝土浇注以后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高。由于混凝土导热不良,体积过大,相对散热较小,混凝土内部水化热积聚难以散失到环境中,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快。升温阶段,混凝土表面温度总是低于内部温度。由于热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。中心部分混凝土膨胀的速度要比表面混凝土快,中心部分与表面质点间形成相互约束,中心属于约束膨胀,不会开裂;表面属于约束收缩,当表面拉应力(t)超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热,混凝土由升温阶段过度到降温阶段,温度降低,体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发,降温阶段,混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值,如果过大,同升温阶段一样产生表面裂缝。降温过程,混凝土体积收缩,同时,考虑到边界条件和地基的约束,属于约束收缩。
结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处,往往产生一些结构裂缝。例如墙角应力集中处的450斜裂缝,板端负弯距较大处的板面拉裂缝等。
结构基础不均匀沉降引起的裂缝
当结构的基础沉降不均匀时,结构构件受到强迫变形,导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切左右,从而使得结构构件开裂,随着不均匀沉降的进一步发展,裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大,因此裂缝宽度较大,多呈450,并且通常是贯穿性的。
2、混凝土裂缝的防治措施
控制收缩裂缝的措施如下:
干缩裂缝的主要预防措施:选用收缩量较小的中低热水泥和粉煤灰水泥,这样会减少水泥的用量。另外水灰比会影响混凝土的干缩,所以在混凝土的设计中应控制好水灰比,还要添加适量的减水剂。在混凝土搅拌配合中要严格控制用水量。在结构中设置合适的收缩缝。塑性收缩裂缝的主要预防措施:选用收缩强度较小的水泥,比如硅酸盐或者普通的硅酸水泥,另外在混凝土最后凝结前可以采取覆盖塑料薄膜的方法来保持表面的水分,减少大风高温条件下水分的`严重流失。控制温度裂缝的措施如下:
采用底水化热、高强度水泥,以减低水泥水化热,提高混凝土的抗裂能力;水泥使用前进行水化热测定,水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定;改善骨料级配,采用导热性好、线膨胀系数小、级配合理的骨料,减少混凝土温度应力。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇注初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的抗裂能力。
掺用外加剂减缓水化热的发生速率。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。
控制沉陷裂缝的措施:
对于松软不结实的土质进行加深巩固,保证进入冻土里的支撑模板有足够的硬度,一定要结实牢固支撑均匀,使其处于平稳均匀的状态。
3、裂缝产生后常见的补救办法
表面修补法。适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理,亦适用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。表面涂抹水泥砂浆、环氧胶泥、油漆和沥青。
内部修补发。用压浆泵将胶结材料压入裂缝中,由于其凝结、硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。
结构补强加固法。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构做补强加固,可扼制裂缝进一步发展,恢复结构的整体性。
4、总述
以上对混凝土裂缝产生的原因进行了初步的探讨,收缩裂缝和温度裂缝是混凝土结构中普遍存在的问题,但是应用我们本文提到的措施结合实际工程通过采取相应的措施,对温度有效控制,混凝土的收缩裂缝和温度裂缝是完全可以避免的。沉陷裂缝通过合理的设计,严格把好材料进料关,系统控制施工工艺,严格操作程序,沉陷裂缝是可以得到解决的。此外,遇到大体积混凝土的浇注,合理地分缝分块,避免过大的高差和侧面长期暴露,确保工程质量。
参考文献
[1]罗先兵,现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及防治措施[J].西部探矿工程,2006.
[2]中华人民共和国建设部,混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
[3].北京:中国建筑工业出版社,2010.
拓展:面板混凝土裂缝预防措施
完全避免面板混凝土裂缝是很困难的,必须采取综合措施加以预防。
一、 结构性裂缝的防治
面板结构性裂缝的防治主要不是从面板本身而是从堆石坝的设计和控制坝体施工质量方面着手,应采取措施防止面板支撑部分过多的不均匀水平位移和沉降造成垫层和面板之间的脱空。设计时对坝坡的选择以及各项坝料的压实指标的选择应考虑面板支撑体的稳定,施工时要严格按照设计要求控制施工质量,待坝体沉降稳定后才可进行面板浇筑。
1、建基面的处理。一般面板堆石坝建基面,着重在迎水面以下坝厚约1/3处范围内进行严格处理,而其他区域,如有较厚的砂砾石覆盖层,一般不全部挖除,只做压实度或孔隙率检测,基础满足设计要求后即可作为建基面。对两岸坝坡需进行植被和覆盖层清理,对局部坡度较陡或反坡位置进行削坡或用混凝土、浆砌石补坡至设计坡比。
2、控制坝体填筑质量。堆石体变形的控制,主要控制填筑密实度和岩体强度。岩体强度的控制主要是施工过程中对不同填筑区按相应要求的岩性:来开挖取料。选择较高的填筑密实度,主要通过控制填筑料的级配及碾压质量实现,尤其是填筑料的级配,堆石体的压实度和力学性质与级配的关系极为密切,级配良好的堆石料经压实后可以获得较高的变形模量和较高的抗剪强度。
在大坝填筑过程中,严格按照设计参数进行施工,采用坑探法、质量附加法对施工参数及压实效果进行双重控制,保证大坝填筑碾压质量,避免大坝后期沉降过大。为减小坝体不均匀沉降,在填筑过程中,尽量使坝体全断面均匀上升。如由于度汛需要抢临时度汛断面的填筑,也应尽量避免上下游出现大的高差。
3、面板合理分缝及合理配置钢筋。根据三维非线性有限元计算结果,面板在大坝两坝肩周边处呈三维复杂受力状态,且多为受拉区,而面板中部多为受压区。根据上述受力特点,受拉区面板宜采用窄型板,并设置张性缝;受压区面板宜采用宽型板,并设置压性缝。压性缝问布置隔缝材料,避免压应力过大而引起面板抬动或翘起。此外,在面板受拉区、压应力较大部位、周边缝等重点部位应布置双层钢筋,提高面板适应变形的能力。
二、非结构性裂缝的防治
面板非结构性裂缝的防治主要是从面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。对由于施工不当和材料化学反应所引起的裂缝,只要采取合适的配合比、满足面板混凝土的施工度要求、加强施工管理控制面板施工质量等措施来避免。对具有碱活性的骨料,应按规范要求严格控制单方混凝土的总碱含量。面板收缩裂缝的防治是面板裂缝防治中最重要的也是最困难的工作。
1、优化面板混凝土配合比
在面板混凝土配合比设汁方面应选用优质的原材料配制面板混凝土。
选用水化热低的水泥,用粉煤灰代换部分水泥,以减少水化热温升从而降低面板因内、外温差引起的表面裂缝和水化热消散后混凝土收缩而引起的贯穿性收缩裂缝。
选用线膨胀系数小的骨料配制混凝土,以减少因温度变化引起混凝土的体积变形。
选用优质混凝土减水剂,在满足混凝土施工坍落度的前提下,降低面板混凝土的单方用水量,以减少混凝土的干缩量。
在满足设计强度的前提下,尽量降低混凝土胶凝材料的用量,以减少混凝土的凝缩量。
使用掺纤维混凝土。在混凝土中掺加适量的聚丙烯纤维,可以抑制早期裂缝形成和发展;降低混凝土的弹性模量,提高混凝土的极限拉伸值;提高混凝土的抗冻等级,改善抗渗性和耐久性。此外,混凝土拌和物应满足面板施工的要求,具有较好的和易性、流动性、凝聚性。
2、降低地基约束作用力
取消或减少面板架立钢筋插入坝体,并在面板浇筑前在基面上喷涂乳化沥青,使面板与其基面之间可以产生小量相对位移。此时基面对面板收缩变形产生的约束作用力可认为等于面板和其基面之间的摩阻力。因而该约束作用力可人为加以控制。如使面板摩阻力(阻滑力)小于面板在坝坡上的滑动力,这样不仅可大幅度减少面板致裂的约束力,还增加了面板水平截面的预压应力,有利提高面板抗裂能力。
加强面板施工质量管理,避免抗拉薄弱面
采用面板二次压面的施工工艺。面板二次压面工艺有助于消除面板表面因温度骤降和失水而产生的表面裂缝。
降低面板混凝土人仓温度以减少基础温差从而达到减少冷缩裂缝的目的。面板浇筑的环境温度一般以5~25℃为宜。
面板施工期间做好面板的保温、保湿、防风等养护工作,以减小面板混凝土的冷缩和干缩。
①保湿。面板长期保湿养护是面板防裂的主要措施之一。在面板混凝土脱模并二次抹面后,表面覆盖带塑料薄膜的保温被,定时洒水保湿,防止混凝土表面水分过快蒸发而形成干缩裂缝;
②保温。在中后期,在覆盖带塑料薄膜的保温被的基础上,不问断洒水保湿,达到保温的目的,避免水化热作用或外界温度影响产生混凝土内外部温差,从而产生温度裂缝;
③防风。风速是引起面板裂缝的重要原因。风速增大将引起混凝土热交换系数增大,从而导致面板表面温度降低,面板内外温度梯度变陡,拉应力剧烈增加,导致面板裂缝。
1、裂缝是混凝土的一个常见现象,也是混凝土一个十分复杂的问题。混凝土裂缝类型很多,各种裂缝的成因、裂缝形态、预防方法见附表。2、混凝土裂缝必须以预防为主,必须有设计、施工、混凝土生产企业各方面的通力合作,尤其是施工方与混凝土生产企业之间的互相配合。3、商品混凝土搅拌站预防裂缝的措施:1)严格控制集料的含泥量符合要求。2)不使用立窖水泥,刚出厂未经陈化的水泥不得急于使用。3)外加剂不能经常变更,非变更外加剂不可时,应做与水泥的适应性试验。4)使用合格的掺合料。5)控制水胶比、粉砂含量、胶凝材料用量不要过大。6)选择和使用适当的能保证密实性的砂率。7)合理使用膨胀剂,包括膨胀剂的类型和掺量。8)混凝土初凝和终凝之间的时间间隔不宜过长。9)混凝土搅拌计量准确,物料投放不发生错误,搅拌时间符合要求,坚持开盘鉴定,坚持搅拌生产过程质量控制。10)运输和泵送过程不改变混凝土的质量特性。11)做好预拌混凝土现场交接与现场服务。3、商品混凝土搅拌站要协助施工方做好混凝土的养护工作。1)尽可能早地保湿养护以避免塑性收缩裂缝。尽可能早是指正常情况下,当混凝土浇筑后12小时内必须开始养护,并尽可能地早;当遇到大风、干燥天气时应及时养护;大体积混凝土浇筑时应与浇筑工作同步。2)足够长时间的保湿养护以避免干燥收缩裂缝。足够长时间的湿养护是指硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土至少保湿养护7天。火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸水泥、复合硅酸盐水泥配制的混凝土以及掺有火山灰、粉煤灰掺合料的混凝土至少湿养护14天。3)保湿养护的方法。采用复盖保湿养护方式可使用麻片、草帘、锯末等进行复盖,适时浇水,一般地说可初凝后复盖,终凝后开始浇水。大面积水平结构,如地坪、楼板、屋面等也可以采用蓄水养护,但尽量推荐使用二次抹压后复盖塑料薄膜密封复盖的方法,保持塑料膜内有凝结水,尤其是对板状结构。4)为防止温度裂缝隙的产生,尤其是对大体积混凝土在保湿养护的同时,还应做好保温养护,保湿和保温必须同步。5)模板必须有足够强度和刚度的支撑。6)合理地浇筑顺序。7)适度振捣,不欠振,也不过振,适时抹压。8)不过早拆模,拆模时防止剧烈振动和冲击。9)当混凝土强度较低(一般低于)时,不得踩踏和过早施加荷载。10)养护过程中如发现遮盖不全,浇水不足,以至表面泛白或出现细小干缩裂缝时,应立即遮盖,充分浇水,加强养护,并延长浇水养护时间加以补救。
形成原因:1、由变形引起的裂缝:包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。2、由外荷载(动、静荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。目前常用的混凝土裂缝的修补措施主要有:1、混凝土置换法。该方法是将严重损坏或失效的混凝土除掉,置换新的混凝土或其他材料。2、表面封闭。这是一种在微细裂缝(宽度一般<012mm)的表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法,是一种极简单和最普通的裂缝修补方法。3、堵漏法。4、电化学防护法。
在结构混凝土施工过程中,混凝土表面常会出现各种病害,其中混凝土裂缝是很普遍的结构性病害之一。它不仅影响结构的美观,也会降低结构混凝土的强度,影响结构的使用性能和使用寿命,给人们的生活、生产带来不便。因此,对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳及采取预防措施很有必要。裂缝的成因在施工和使用过程中,引起建筑混凝土结构开裂的原因很多,当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时,都非常容易产生裂缝,具体原因有以下几方面:1、设计构造在设计时考虑不周,结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在构造处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋,以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。2、地基变形建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主要原因:(1)房屋建于土质差别较大或软弱土质上。(2)建筑物基础深浅不一。(3)房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。(4)建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的,危害较大。3、施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多,主要有:(1)水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有把好材料的质量关,工程质量才会在根本上得到保证;(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因;(3)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外湿度较大更容易产生裂缝;(4)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。4、结构受荷在施工中和使用中由于结构受荷都可能出现裂缝。例如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30-40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝也称为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为,对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的,需加以认真分析,慎重处理。5、温湿度变化当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大,当屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时,产生温差裂缝。普通混凝土在空气中硬结,湿度发生变化时,体积会有所收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。裂缝的控制措施1、设计方面(1)设计中的“抗”与“放”。在建筑设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓抗就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓放就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用抗放结合、或以抗为主、或以放为主的设计原则来选择结构方案和使用的材料。(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。(3)积极采用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好。(4)重视对构造钢筋的认识。在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。(5)对于大体积混凝土,建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值,以减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。2、材料选择和混凝土配合比设计方面(1)根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强的水泥。(2)选用级配优良的砂、石原料,含泥量应符合规范要求。(3)积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目前已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。(4)正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。(5)模板构造要合理,以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝;模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载作用下,模板变形过大造成开裂,合理掌握拆模时机,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或不开裂,但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值,即不要错过最佳养护时机。(6)配合比设计应采用低水灰比、低用水量,以减少水泥用量。配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。应严格按选定的配合比施工,配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀。3、现场操作方面(1)浇捣工作:浇捣时,振捣棒要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除混凝土内部的水分和气泡。(2)混凝土养护:在混凝土裂缝的防治工作中,对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要,以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护,养护时间为14-28天。(3)混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施,避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。(4)避免在雨中或大风中浇灌混凝土。(5)对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。(6)夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温人模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。
砼墙体纵向微细裂缝调研处理方案(二) 关于主楼内核心筒大墙体砼墙产生纵向细微裂缝,分析调研处理问题,9月1日已按有关专业人士建议,我项目部已向工程部监理申请试行。在9月2日浇筑十二层墙柱中未见有很好效果,还是避免不了产生纵向细微裂缝,至于微细裂缝在砼墙体在长于5米以上,墙厚450以上高强度砼墙要完成克服处理完善是很难。在混凝土结构上是属于收缩现象,也属通病,目前在世界上,中国上都在调研。现在工程部,监理要求我施工单位多方面调研,我作为施工方配合调研,是应尽力配合调研。但要我施工单位调研能有100%的效果是不敢担保,现经过多方调研,又根据深圳安托山搅拌站试验室主任和飞天利高级工程师再调研,在砼配合比再作调研,增加骨料和缓凝剂材料,减少粉煤灰,先确稳定砼强度,再做摸索调整。在这方面我公司也通过向有关专业人士请教,要克服裂缝处理,最大的处理方案就是从配合比调研,骨料调整适当增加,降低水化热,在这方面飞天利搅拌站厂家在9月10日作了一个C50新配合比,水泥量保持原上层重量387kg,粉煤灰100kg,比原更少29kg,砂769kg,比原增加11kg,碎石1050kg比原增加57kg,水减少10kg,外加剂增,我项目部经研究认为在保证水泥容量,适当增加骨料,对降低水化热,减少收缩方面效果可能是会好一些,所向工程部、监理申请下一歩施工按新配合比施工,对浇筑技术加强管理,保持
浅谈混凝土的施工温度与裂缝 摘要:通过多年的现场观察,通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著,对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。 1摘 要 通过多年的现场观察,通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著,对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。关键词 混凝土 温度应力 裂缝 控制混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中,温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。1 裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(~)×104, 长期加荷时的极限位伸变形也只有(~)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。2 温度应力的分析根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:(1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。(2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不大。(3)晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类:(1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身,结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。(2)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。3 温度的控制和防止裂缝的措施为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下:(1)采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;(4)在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;(5)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;(6)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施;改善约束条件的措施是:(1)合理地分缝分块;(2)避免基础过大起伏;(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2..因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其主要作用为:(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高的混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩.许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。4 混凝土的早期养护实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。2)防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。5 结束语以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的,具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。