混凝土裂缝的检测与加固论文

现浇混凝土梁裂缝的成因和防治摘要：凝土裂缝已成为混凝土工程质量通病，如何防治混凝土裂缝是工程技术人员迫切希望解决的技术难题。文章对钢筋混凝土梁板早期裂缝成因和预防措施作了详细的分析。 关键词：钢筋混凝土梁；裂缝；热胀冷缩 1.前言 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。 2.2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。 2.3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。 2.4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。 2.5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。 3.1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l50～250mm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。 3.2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l1～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。 3.3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。 3.4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。 5.结语 钢筋混凝土梁裂缝应针对成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝，应全面调查分析，查明原因，取得加固依据，在选择处理方法上，应比较论证、综合考虑，以求施工方便、经济高效。

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（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×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。