混凝土结构裂缝成因及控制措施.pdf
《混凝土结构裂缝成因及控制措施.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土结构裂缝成因及控制措施.pdf(46页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、混凝土渗漏裂研讨会混凝土结构裂缝成因及控制措施设计管理小组2022年6月1、背景简介2、混凝土裂缝产生原因3、混凝土裂缝分类4、混凝土裂缝控制措施目录页CONTENTS PAGE 目录CONTENTS1、背景简介1.1混凝土裂缝产生的影响1.2混凝土材料基础知识1.3裂缝允许宽度目录页CONTENTS PAGE 目录CONTENTS1.1背景简介混凝土裂缝产生的影响影影响响结结构构的的防防水水性性。具具有有防防水水要要求求部位的混凝土产生裂缝,除了影响结构安全性外,给使用者带来的最直接的问题是渗漏水的危害,尤其是没没有有做做防防水水的的部部位位表现突出。影影响响结结构构耐耐久久性性及及使使用用
2、寿寿命命。化学侵蚀、冻融循环、碳化、钢筋锈蚀、碱骨料反应等都会对混凝土结构体产生破坏功能。这些破坏功能的发生进行的快慢,除了受混凝土自身材料性质的影响外,裂裂缝缝也是一个重要的影响因素。空气中的二氧化碳、二氧化硫气体及雨水等会顺着裂裂缝缝进入混凝土内部,促成钢筋锈蚀的加快、碱骨料反应及碳化速度的加快进行,从而引起耐耐久久性性的下降和缩缩短短建筑物的使使用用寿寿命命。1.2背景简介混凝土材料基础知识1 1、混混凝凝土土材材料料的的特特点点:混凝土是多种相态(固、液、气)、多种物质构 成的复合材料。固固相相:由粗骨料(碎石、砾石或人工轻骨料)、细骨料(砂)以及水泥水化后的水泥石组成。液液相相:拌合
3、用水以及各种液态添加剂(视需要添加)。气气相相:存在于粗骨料、细骨料、水泥石的间隙中以及多余的水分蒸发之后形成的孔隙中,其主要成分是正常环境空气中的氧和二氧化碳。同同时时,由由于于搅搅拌拌、运运输输、泵泵送送、振振捣捣等等引引起起混混凝凝土土拌拌合合物物的的离离析析、泌泌水水现现象象,混混凝凝土土中中各各种种相相态态、各各种种物物质质的的分分布布是是不不均均匀匀的的,这这种种复复合合型型材材料料的的特特点点决决定定了了混混凝凝土土内内部部是是不不连连续续的的,因因此此,混混凝凝土土结结构构自自浇浇筑筑成成形形后后,内内部部就就存存在在裂裂缝缝,即即微微裂裂缝缝。1.2背景简介混凝土材料基础知识
4、2 2、混混凝凝土土的的收收缩缩:在混凝土凝结出气或硬化过程中,混凝土在不受力情况下出现体积缩小现象,即收缩。从而引起约束内应力,在混凝土内部形成裂缝。胶胶凝凝收收缩缩(自自收收缩缩):水泥浆胶体结晶固化成水泥石过程,混凝土体积大幅减少,形成混凝土内部裂隙,细小不连通,呈弥散状态分布在骨料周边。干干燥燥收收缩缩:本本质质是是水水泥泥石石的的收收缩缩。除水化作用消耗掉的水,其余部分水在长期干燥环境中逐步逸出挥发。失水造成的空隙以及毛细孔内水的表面张力,均造成了混凝土的体积收缩。干燥收缩多发生在结构表面,也是混凝土形成表面裂缝的原因之一。碳碳化化收收缩缩:CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O碳
5、化过程长期、持续地由混凝土表面向内发展,同时伴随体积收缩。一般发生在年代较长、暴露于潮湿环境中的混凝土结构。总总结结:自自收收缩缩和和干干燥燥收收缩缩在在混混凝凝土土中中普普遍遍存存在在,对对结结构构影影响响较较大大,是是工工程程界界研研究究的的重重点点。1.2背景简介混凝土材料基础知识3 3、收收缩缩的的影影响响因因素素:水水泥泥品品种种:一般来说影响大小顺序为:矿渣水泥普通硅酸盐水泥早期水泥粉煤灰水泥(但这并不绝对,还与活性掺合料的种类、掺量、混凝土水灰比有关)。水水胶胶比比、水水泥泥用用量量、含含水水量量:单位体积混凝土的水泥用量相同时,水灰比越大,收缩越大;单位体积混凝土的含水量越大,
6、收缩越大;水用量不变时,单位体积水泥用量越大,收缩越大。(目前项目一般水胶比控制在0.4左右)骨骨料料:骨料基本不会发生收缩变形,故可约束水泥石的收缩变形,从而减小收缩。相同强度的混凝土,骨料的用量越多,收缩越小;骨料的弹性模量越大,收缩越小;粗骨料的效应比细骨料显著。养养护护期期:湿养护相对于自然养护能显著减小混凝土收缩,延长养护时间也能有效地延缓收缩变形的发展。(以自然养护7d为标准,自然养护3d收缩增加9%,自然养护14d收缩减少14%)环环境境状状态态:以环境湿湿度度WW=50%为标准,当相对湿度为25%时,混凝土收缩约增加25%;当相对湿度为80%时,混凝土收缩约减少30%;风风速速
7、越大,混凝土表面水分散失加速,收缩变形大;温温度度高,有利于水泥水化和水分蒸发,收缩增大,低温下收缩趋于稳定。构构件件尺尺寸寸:水分迁移的阻力受迁移路径控制,在其他条件一致时,失水速率取决于构件的尺寸,混凝土的收缩随构件体表比的增大而减小。1.2背景简介混凝土材料基础知识4 4、混混凝凝土土的的内内应应力力:混凝土在固化过程中发生体积减小而收缩。无论何种类型的收收缩缩,都只限在胶凝固化后的水水泥泥石石中发生。而石石子子和和砂砂等骨料,体体积积是是稳稳定定不不变变的。因此,这种收缩就会使骨料收到围箍压力,而骨料之间的水泥石变形收到约束,则会产生拉拉力力。这种拉、压应力,在混凝土内部保持了一种自平
8、衡的状态。一旦混凝土收到外界作用。其内部应力平衡收到破坏,则沿受拉的方向就极有可能产生裂缝。因此,混凝土内部积聚的潜在拉拉应应力力,是导致裂缝的内内部部条条件件。1.3背景简介裂缝允许宽度 一般肉眼可见裂缝0.050.02mm。讨论范围:宏观裂缝0.05mm。裂缝宽度0.05mm,属无害裂缝。混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范G GB B5 50 00 01 10 0:1.3背景简介裂缝允许宽度裂裂缝缝的的计计算算:混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范G GB B5 50 00 01 10 0:l 非预应力采用荷载准准永永久久值值;预应力采用荷载标标准准值值。l 与配筋有关,体现的是配筋率;
9、配配筋筋率率越越大大,裂裂缝缝越越小小。l 与保护层厚度有关Cs,保保护护层层厚厚度度越越大大,裂裂缝缝宽宽度度越越大大。1.3背景简介裂缝允许宽度裂裂缝缝的的快快速速计计算算表表格格:2、混凝土裂缝产生原因2.1荷载作用引发裂缝2.2非荷载作用引发裂缝2.3形成裂缝的因素目录页CONTENTS PAGE 目录CONTENTS2.1混凝土裂缝产生的原因荷载作用引发裂缝1 1、荷荷载载裂裂缝缝产产生生机机理理 荷载裂缝亦成为受受力力裂裂缝缝,其宽度随荷载加大而增宽,成为结构构件破破坏坏前前的的征征兆兆。l 轴轴心心受受拉拉构构件件:由于全截面受拉,因而出现横向的贯穿全截面的裂缝。如图(a)l 偏
10、偏心心受受拉拉构构件件:如图(b)l 偏偏心心受受压压构构件件:如图(c)l 简简支支受受弯弯构构件件:如图(d)l 受受扭扭构构件件:在其表面出现连续的斜裂缝,形成空间螺旋状裂缝。如图(e)2.1混凝土裂缝产生的原因荷载作用引发裂缝2 2、荷荷载载裂裂缝缝发发展展过过程程l 受受力力之之初初:弹性状态;弥散状裂缝。如图(a)l 荷荷载载逐逐渐渐增增大大:已存在裂缝逐渐发展、延伸。如图(b)l 荷荷载载继继续续增增加加:这些微小裂缝将会互相衔接、交叉、连贯起来,将水泥石在垂垂直直于于主主拉拉应应力力方向上切割破碎,成为不连续的块体。失去弹性,呈非线性的受力状态。如图(c)l 荷荷载载继继续续加
11、加大大:应力不断增加,这些内部微小裂缝将沿主压应力方向继续延伸、变宽,最后发展到构件表面。如图(d)2.2混凝土裂缝产生的原因非荷载作用引发裂缝1 1、混混凝凝土土自自身身特特性性引引发发裂裂缝缝l 混混凝凝土土的的收收缩缩:水泥胶体结晶、凝固为水泥石过程中,不可避免的会发生体积收缩。由工程实践可知,造成收缩量大幅度增加的原因是为满足泵送、免振等新的工艺要求,对混凝土的原材料及配合比做了很大的调整:粗骨料比例减小,粒径也大幅减小;细骨料(砂)、粉剂(水泥、矿粉等)的含量大大增加;为了达到使用效果大量使用掺合料、外加剂等。组成成分的变化,造成了混凝土体积稳定性变化,因此,收缩量也随之增加。l 混
12、混凝凝土土的的脆脆性性:混凝土是一种脆性材料,除抗抗拉拉强强度度很很低低以外,承受拉应变的能力同样很差,很小的强迫受拉变形即可造成其断裂。2.2混凝土裂缝产生的原因非荷载作用引发裂缝2 2、环环境境作作用用引引发发裂裂缝缝:l 温温差差引引起起的的约约束束应应力力:由于阳光暴晒、暴雨冲淋或季节性温差引起的裂缝(多见于屋盖、山墙等环境温度变化剧烈的部位);由于水泥水化热的原因,收到约束的墙体和断面大的构件发生开裂(多见于大体积混凝土)l 强强迫迫位位移移引引起起的的约约束束应应变变 由于地基不均匀沉降、地震作用及其他外界作用,往往以非荷载的形式造成混凝土结构的强迫位移。l 耐耐久久性性环环境境作
13、作用用 与混凝土成形早期出现收缩裂缝不同,有些裂缝是在环境长期作用下形成的,比如:混凝土碳化、严寒地区混凝土内部水分结冰后冻胀、攀爬植物、水生植物的长期作用等。2.2混凝土裂缝产生的原因非荷载作用引发裂缝3 3、设设计计和和施施工工缺缺陷陷引引发发裂裂缝缝:l 设设计计:结构体体型型设设计计不不合合理理(例如大体量结构之间的细弱瓶颈部位),或者构构造造做做法法失失当当(例如凹槽、内角曲率半径过小而容易引起应力集中等),都可能使结构刚刚度度突突变变、体型比例失调或应应力力集集中中,从而引发裂缝。l 施施工工:混凝土结构体量庞大,不得不分期、分段浇筑成型,这就不可避免的形成不不同同龄龄期期混混凝凝
14、土土的的接接槎槎。尽管可以采取各种措施减小混凝土接槎的影响,但该处混凝土在施工期间所造成的不连续,终究是可能引发裂缝的薄弱环节。2.3混凝土裂缝产生的原因形成裂缝的因素1 1、原原材材料料及及配配合合比比:混混凝凝土土材材料料本本身身的的性性能能对对于于控控制制裂裂缝缝起起决决定定性性作作用用。l 胶胶凝凝材材料料:水水泥泥用用量量越多,水泥浆的量相对越大,收缩量也越大,容易开裂;水水泥泥强强度度等级越高,水泥细度越小,比表面积越大,则水化热越多,收缩约大,越容易开裂;水水泥泥活活性性越强,其水化热越大,冷凝过程中收缩加大,容易开裂;活性较小,低水化热的矿渣水泥、粉煤灰水泥等收缩较小,对防止开
15、裂有利;水水胶胶比比越大,含水量大,收缩越大,越容易开裂。l 骨骨料料:粗粗骨骨料料粒粒径径越小,骨架的体积稳定性越差,混凝土收缩越大,越容易开裂;砂砂岩岩较较软软,做粗骨料时收缩较大,容易开裂;细细骨骨料料(砂)含量越高,体积稳定性越差,收缩较大,容易开裂;粗、细骨料中含含泥泥量量越大,收缩越大且抗拉强度降低,容易开裂。l 掺掺合合料料和和外外加加剂剂适当掺入掺掺合合料料(粉煤灰等)可以提高体积稳定性,减少收缩,遏制裂缝出现。外外加加剂剂(包括减水剂、膨胀剂等)选择失误、掺量不当,或养护不良,会加大收缩,引起混凝土开裂。2.3混凝土裂缝产生的原因形成裂缝的因素2 2、设设计计缺缺陷陷:l 混
16、凝土结构体体型型复杂、怪异,抗力和刚度分布不均匀(如不规则的结构布置),往往会在薄弱处引起局部裂缝。l 设计考虑不周,遭受非非设设计计工工况况而引起意外内力或应力状态,从而导致裂缝。l 配配筋筋方式不当,细而密的钢筋可较好的控制裂缝,少而粗的配筋方式往往无法有效控制裂缝而开裂。l 局局部部区区域域配配筋筋不足,混凝土无法承担由于承载受力或各种间接作用引起的拉力而开裂。l 混凝土结构设设缝缝不当,体量、尺度过大,约束应变积累过多而无法释放,就会在相对薄弱处引起裂缝。高高规规3 3.4 4.1 13 3l 在混凝土结结构构受受力力的的敏敏感感部部位位(如凹角处等)未做妥善的构造处理,导致应力集中而
17、引发局部裂缝。l 混凝土保保护护层层厚厚度度处理不当,引起钢筋锈蚀以及相应的锈胀裂缝。l 设计时环环境境类类别别选择不当,不满足耐久性要求,长久使用以后发生耐久性裂缝。【裂缝控制限值】高高规规混混规规2.3混凝土裂缝产生的原因形成裂缝的因素3 3、施施工工质质量量:l 混凝土拌合物在搅拌、运输、浇筑时不均匀,造成分层、离析、泌水,引起裂缝。l 在混凝土强度较低的情况下进行预应力施工(张拉、放张,特别是骤然放张预应力),导致裂缝。l 地基处理不当,不均匀沉降引起裂缝。l 快速施工,养护时间不足,早期收缩得不到控制,导致开裂。l 分层振捣混凝土的时间、工艺失控,间隔时间过长而造成接槎处已凝固的混凝
18、土被振散,从而形成“冷缝”。l 浇筑后混凝土缺乏养护,在空气中暴露失水,收缩增大,引起裂缝。l 管线、埋件布置在混凝土保护层中,实际保护层过薄而引发顺着管线的开裂。l 施工时超载或意外荷载(例如撞击、大量堆载等)的非设计工况,引起裂缝。l 后浇带处模板支撑不足,改变受力形态而引起的裂缝。l 拆模过早或模板刚度不足,在混凝土强度较低的情况下承受施工荷载,引起裂缝。l 保温、隔热施工质量欠缺,气温变化引起混凝土构件变形差造成的温度裂缝。2.3混凝土裂缝产生的原因形成裂缝的因素4 4、使使用用状状态态:设设计计、施施工工质质量量良良好好的的混混凝凝土土结结构构,在在服服役役期期间间同同样样会会出出现
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土结构 裂缝 成因 控制 措施
