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混凝土裂缝成因及处理方法,水利施工

发布时间:2019-08-01 05:28编辑:自然地理浏览(112)

    混凝土工程施工过程中,经常产生一些质量缺陷,影响结构的安全。混凝土是当前最广泛使用的建筑结构材料之一,然而,混凝土病害在建筑工程中是经常出现的问题,结合多年的工作经验,本文对混凝土工程常见病害的产生和防治进行探讨。水利工程;塑性;裂缝;漏水;冻融;空蚀;处理 水是生命之源,水利是农业的命脉。农村小型水利工程是农村重要的基础工程设施,涉及千家万户的生产生活。小型水利工程设施运行的好坏与“三农”问题密切相关。建立科学合理的小型水利工程管理体制可以保证工程的安全运行和效益的充分发挥,推动政府职能转变,推进社会主义新农村建设。 1 裂缝 由于混凝土的裂缝经常会给工程带来不同程度的危害,所以,裂缝预测与控制的研究一直是混凝土界的重大课题。随着科学技术的发展,新材料、新技术、新工艺不断涌现,导致混凝土开裂原因趋向于复杂化,因此,混凝土裂缝的预测与控制也不断面临新的问题和挑战。 混凝土裂缝问题是一个由多因素协同作用的复杂的系统问题,目前就单方面的开裂原因来进行混凝土裂缝预测与控制,其应用范围有很大的局限性。微裂缝不会影响工程的质量,但过宽的裂缝会引起混凝土中钢筋的锈蚀,降低结构的耐久性;损坏结构的外观,影响正常使用;严重的还会影响结构的安全。 1.1 塑性裂缝 1.1.1 塑性收缩裂缝 混凝土浇筑后,外露的表面因风吹日晒迅速蒸发变干体积缩小变形,而内部仍旧是塑性体,在施工刚完甚至还没有浇筑完时就出现的裂缝。这种裂缝通常不连续,很少发展到边缘,在塑混凝土结构中,典型裂缝呈对角线方向,缝长一般较短,约30cm左右,严重时裂缝也能互相连通,如有钢筋,裂缝方向会有改变。主要原因是混凝土表面未覆盖、洒水养护不及时。 1.1.2 塑性沉降裂缝 在混凝土深层断面,浇筑后会不断下沉,当混凝土开始初凝时,如遇到钢筋或模板连接螺栓、模板磨擦力等会阻止这种沉降,则会产生沉降裂缝。主要原因是振捣不密实,混凝土表面初凝前后抹压收浆不够。 1.2 干缩裂缝 骨料粒径小、含水量增加、引气剂等外加剂超过5%、龄期过短等因素会使混凝土体积收缩时产生干缩裂缝,这种裂缝一般发生在数月后,多呈龟裂状。 1.3 温度裂缝 大体积混凝土浇筑后,水泥水化热作用使内部混凝土温度升高,由于环境温度低,混凝土温 度开始下降,降温过程混凝土发生收缩,收缩受到内部未降温混凝土的阻止,混凝土受拉,在混凝土表面则会产生无规则的温度裂缝。这种裂缝一般呈网状,产生的时间大约在浇筑后一个星期左右,比干缩裂缝早得多。所以混凝土浇筑后,要加强养护,注意环境气温变化,搞好保温措施,使混凝土内外温差不宜过大。 1.4 结构裂缝 构筑物应力发生突变部位,容易产生裂缝,这是施工无法避免的,所以在设计时,对有整体固结要求的建筑物,必须改为渐变断面结构,以缓减过分应力集中;而对无整体要求的结构,设计应采用分缝施工的方法,并按需要在分缝处设置止水。若设计不当,便会形成结构裂缝。 1.5 由基岩或老混凝土的约束产生裂缝 大体积混凝土或墙体浇筑在坚硬基岩或老混凝土基面上,由于新浇筑混凝土硬化过程中收缩受其约束,会产生裂缝,一般在经过一个冬季后检查便会出现。对大面积混凝土,裂缝呈无规则状,对墙体裂缝呈垂直墙长方向,不贯通。这种裂缝主要是在设计时分缝间距过大,施工中采用原材料的收缩性较大、水灰比太大、振捣不过关、养护不够等因素造成的。 1.6 超载或设计不当引起裂缝 由于超载或设计不当引起的混凝土裂缝,一般较平直,多发生在最大拉应力区,可以进行结构应力配筋核算,也可以用仪器检测混凝土内应力值证实。 2 混凝土渗水漏水 虽然钢筋混凝土是水工结构良好的建筑材料,但要使其完全不渗水漏水,几乎不可能,有时渗水不明显会引起钢筋锈蚀及混凝土冻融破坏,当漏水较大时还会加大水的损失造成不应有的浪费,所以一般都应进行防渗漏处理。混凝土渗水漏水有如下几种情况:混凝土施工因振捣不密实而渗水漏水;混凝土施工缝处理不良而渗水漏水;混凝土因裂缝而渗水漏水;沿模板贯穿钢拉杆渗水;应设止水带的伸缩缝因施工埋设不良或漏设必然造成渗水漏水等。 3 混凝土冻融破坏 混凝土微孔隙中的水,在正负温度交替作用下,其中毛细孔内的水结冰会产生很大的冰压力;凝胶体微孔内的水过冷发生迁移,形成冻胀压力和渗透压力联合作用使混凝土材料产生疲劳应力,造成混凝土强度降低,使混凝土内微裂逐渐增加、扩展、互相串通,产生由表及里的剥落破坏。 3.1 材料对混凝土抗冻性的影响 3.1.1 外加剂 引气剂能有效地降低水的表面张力,减小骨料之间的摩擦力,起到增塑作用,改善混凝土的和易性,减小离析和泌水现象,使混凝土均匀、密实,提高混凝土抗冻融破坏能力。所以适量运用外加剂能提高混凝土的抗冻性。 3.1.2 掺合料 单掺粉爆灰一般会随掺量增加而使混凝土抗冻性降低。掺硅粉不仅会使混凝土强度明显提高,而且会改善汽泡参数,半径减小,从而使混凝土抗冻性提高。 3.1.3 砂石骨料 骨料本身的密实性太差,或含泥量过高,会使混凝土抗冻性降低。 3.2 配合比对混凝土抗冻性的影响 3.2.1 水灰比 水灰比越大,毛细孔越多,混凝土的密实度越差,吸水率越大,在混凝土冻融过程中产生的冻胀压力和渗透压力也越大,所以混凝土抗冻性随水灰比的增大而降低。 3.2.2 骨灰比 在水灰比相同条件下,混凝土的抗冻性随着砂石骨料用量与水泥用量之比的增大而降低。就是说对有较高抗冻要求的混凝土,其水泥用量不能太低,砂石骨料用量不能太多。 3.3 施工工艺对混凝土抗冻性的影响 3.3.1 拌和工艺 准确地按设计配合比拌制出均匀的混凝土混合料是保证混凝土各项性能的基础。一般人工拌和混凝土的含气量比机械搅拌的含气量多出一半,这会大大影响混凝土的抗冻性,因此混凝土拌和均要求机械搅拌。 3.3.2 养护 混凝土成型后早期受冻时的强度越低,对混凝土后期抗冻性影响就越大,所以必须加强养护,保证混凝土初期受冻时强度超过允许的最大强度界值。 4 冲磨空蚀破坏 冲击磨损和空蚀破坏,是水工建筑物常见病害之一,特别是当流速较高,水流中挟带沙石等磨损介质时,这种破坏更为严重。 4.1 悬移质泥沙 当水流含悬移质泥沙,泥沙颗粒以较小角度冲击流道表面,对边壁施以切削作用和冲击作用,从而造成建筑物表面磨损。这种磨损和水流速度、沙石速度、沙石粒径、砂石颗粒形状及硬度、冲磨历时等因素相关。 4.2 推移质泥沙 推移质沙石以滑动、滚动及跳动的方式在建筑物表面运动,除了磨擦切削,还有跳跃冲击作用,当材料强度达极限值或疲劳限值时,则会发生破坏,开始表层剥落,并向纵深扩展,如遇不平整表面或护面接缝,受力状态更加复杂,在动水压力作用下,还能将护面掀起,加剧破坏,形成深坑,最后使建筑物遭到严重破坏。 4.3 高速含沙水流 当高速含沙水流流过建筑物体型不佳或不平整处时,会与边界分离,降低局部动水压强,在低压区形成许多孤立的单个空泡,在空化水流进入相邻高压区时空泡溃灭,辐射出冲击压力,作用于建筑物表面材料,使混凝土表面发生剥蚀破坏。 5 化学侵蚀 混凝土是以水泥为胶结材料,砂、石为骨料,通过水泥水化凝固成气、液、固三相并存的多孔性非均质性刚体材料。由于外部某些物质,如酸、碱、盐以及大气中各有害气体与混凝土中某些组分通过化学反应产生病害。 6 钢筋锈蚀 6.1 混凝土保护层碳化 在硬化的混凝土中,由水泥水化作用形成大量的氢氧化钙,混凝土具有高碱性,使钢筋表面形成一层很薄的氧化钝化膜,有效地抵制钢筋锈蚀。空气中的二氧化碳气体不断地沿着不饱和水的混凝土连通毛细孔渗入混凝土中,与混凝土孔隙中的氢氧化钙发生中和反应,使混凝土中碱度降低,生成弱碱性的碳酸钙现象,即碳化。 6.2 氯离子侵害 由混凝土原材料带进混凝土拌和物或混凝土环境含盐介质渗入,致使钢筋周围的孔隙液中氧离子渗入钢筋表面钝化膜,造成钝化膜破坏。另外氯离子的存在还增加了混凝土的导电性,加速钢筋锈蚀。钢筋混凝土构件的环境水、土若存在氯离子或氯化物,氯离子也会通过混凝土侵入到钢筋表面。 6.3 氧和水的作用 无论混凝土保护层碳化、裂缝或氯离子的侵害等引起的钢筋锈蚀,氧和水都是发生锈蚀的必要条件。一般情况下,在干燥或完全处于水中的混凝土内的钢筋,很少或根本不锈蚀,而当有溶于水中的氧存在时,则发生吸氧腐蚀。水工建筑物多与水接触,常处于干湿交替状态,为氧的扩散和溶解提供了方便条件,从而加速了混凝土中钢筋的锈蚀。 6.4 裂缝对钢筋的影响 混凝土裂缝原因是多方面的,混凝土浇筑后养护差、早期塑性收缩、振捣不密实的塑性沉陷、混凝土干缩、模板变形、地基变形、温度变化、应力超限、骨料不良、水泥安定性差、化学腐蚀等等,特别是钢筋锈蚀造成混凝土保护层顺筋裂缝,为空气和水分以及其它物质到达钢筋表面提供了方便通道,加剧了钢筋锈蚀。 参考文献 [1]何克勤;混凝土标准试件测强结果[J];福建建材;2008年01期 [2]赵广民;混凝土质量控制探析[J];东北水利水电;2010年10期

    混凝土裂缝成因及处理方法有哪些呢,下面本网为大家带来相关内容介绍以供参考。

    混凝土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,目前民用市场客户投诉的混凝土早期裂缝大多是由于初凝前后干燥失水引起收缩应变和水化热产生的热应变,通常混凝土应力2/3来自温度变化,1/3来自干缩和湿胀。为此要有针对性的进行分析处理,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,保证建筑物和构件的安全。

    塑性收缩裂缝

    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。塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中在结构件表面出现,形状很不规则多呈中间宽,两端细且长短不一,互不连贯状态,一般长20-30cm,较长的裂缝可达2-3m,宽1-5mm,类似干燥的泥浆面。大多在干热或大风天气,混凝土本身与外界气温相差悬殊,本身温度长时间过高,而气候很干燥的情况下出现。

    主要原因分析:

    1.混凝土浇筑后,受高温或较大风力的影响,表面没有及时覆盖,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,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应力而导致开裂;

    2.水泥用量过多,或使用过量的粉砂;

    3.混凝土水灰比过大,模板,垫层过于干燥,吸收水分太大等;

    4.拌和水中杂质如盐份,腐蚀酸可加强早期开裂趋势。

    主要预防措施:

    1.配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度;

    2.配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒;

    3.在气温高,温度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润,大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作;

    4.混凝土养护可采用养护剂,或覆盖湿草袋,塑料布等方法,当表面发现微细裂缝时,应及时抹压,再覆盖养护;

    5.使用符合要求的拌和水,尽可能使用洁净的河沙;

    6.出现裂缝后,如混凝土仍保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,再加强覆盖养护。如混凝土硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理。对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋锈蚀。

    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,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。裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05-0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律。较薄的梁,板类构件,多沿短向分布,整体性结构多发生在结构变截面处。平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。

    主要原因分析:

    1.混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂,相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生;

    2.混凝土水灰比过大,早期养护尤其是冬季养护不符合规范;

    3.混凝土经过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层;

    4.混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化,平卧长型构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。

    主要预防措施:

    1.混凝土水泥用量,水灰比和砂率不能过大,有条件的掺加合适的减水剂。严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;

    2.混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后,终凝前进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量,并在混凝土结构中设置合适的收缩缝;

    3.加强混凝土早期养护,并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件,可覆盖草帘,草袋,避免曝晒,并定期适当洒水,保持湿润,冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间。

    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。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。温度裂缝通常宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄,高温膨胀引起的一般中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。

    主要原因分析:

    1.表面温度裂缝,多由于温差较大引起的。混凝土结构构件,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大。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(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),从而产生较大的降温收缩,而此时混凝土早期抗拉强度较低,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。由于这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,故通常在混凝土表面较浅的范围内产生;

    2.深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差较大,受到外界的约束而引起的,当大体积混凝土基础,墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇筑时温度很高,加上水泥水化热的温升很大,使混凝土的温度很高,当混凝土降温收缩,全部或部分地受到地基,混凝土垫层或其它外部结构的约束,将会在混凝土内部出现很大的拉应力,产生降温收缩裂缝。这类裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。

    主要预防措施:

    1.合理选取原材料和配合比,采用级配良好的石子,砂石含泥量控制在较低范围内,配合比设计优化,减少水泥用量,降低水灰比;

    2.分层浇筑振捣密实或掺加抗裂防渗剂,以提高混凝土抗拉强度,加强混凝土的养护和保温,预留温度收缩缝;

    3.混凝土浇筑后裸露的表面及时喷水养护,夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂能为,冬期应适当延长保温和脱模时间,使缓慢降温,以防温度骤变温差过大引起裂缝,同时避开炎热天气浇筑大体积混凝土;

    4.水泥应降低早期水化速率及水化热,具体为降低C3A,碱含量,控制水泥细度及颗粒级配,合理掺加混合材,降低出厂水泥温度,控制水泥稳定性,以减少水泥用量,降低水化热;

    5.温度裂缝对钢筋锈蚀,碳化,抗冻融,抗疲劳等方面有影响,故应采取措施治理。对表面裂缝,可采用涂两遍环氧胶或贴环氧玻璃布,以及抹,喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理,对有整体性防水,防渗要求的结构,应根据裂缝可灌程度,采用灌水泥浆或化学浆液方法进行裂缝修补,或者灌浆与表面封闭同时采用。

    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。

    主要原因分析:

    1.结构地基土质不匀,松软,回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;

    2.模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等,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;

    3.浇筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流动产生裂纹。

    主要预防措施:

    1.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;

    2.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;

    3.防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡,模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序,在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

    化学反应引起的裂缝

    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。碱骨料反应裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难弥补,而钢筋锈蚀引起的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。

    主要原因分析:

    1.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,产生碱骨料反应裂缝;

    2.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,钢筋锈蚀引起裂缝。

    主要的预防措施:

    1.把好原料关,选用碱活性小的砂石骨料,低碱水泥和低碱或无碱的外加剂及合适的掺和料抑制碱骨料反应;

    2.规范进行混凝土施工浇注,振捣,在钢筋表面进行防护,控制水泥及其他原料,拌和水中的氯离子等有害成分含量,防止钢筋锈蚀。

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