混凝土裂縫判斷和處理2016

1、混凝土裂縫判斷和處理混凝土裂縫判斷和處理 江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院 吳金國吳金國 高級工程師高級工程師 工檢中心主任工檢中心主任 二二0一六年五月一六年五月裂縫的分類裂縫的分類裂縫的產(chǎn)生的原因裂縫的產(chǎn)生的原因裂縫的檢測分析裂縫的檢測分析裂縫的修復(fù)裂縫的修復(fù)結(jié)構(gòu)加固結(jié)構(gòu)加固3 裂縫是混凝土工程中最常見的一種缺陷。通常所說的裂縫是指肉眼可見的宏觀裂縫，而不是微觀裂縫，其寬度應(yīng)在0.05mm以上?；炷脸霈F(xiàn)宏觀裂縫的原因多種多樣，通常是因混凝土發(fā)生體積變化時受到約束，或因受到荷載作用時，在混凝土內(nèi)引起過大拉應(yīng)力（或拉應(yīng)變）而產(chǎn)生裂縫。v建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫：建筑結(jié)

2、構(gòu)產(chǎn)生裂縫： 荷載裂縫，幾率荷載裂縫，幾率20%20% 變形裂縫，幾率變形裂縫，幾率80%80%混凝土的變形類型與開裂v 自由收縮，相向變形，不裂；自由收縮，相向變形，不裂；v 限制收縮，背向變形限制收縮，背向變形, ,開裂開裂; ;v 自由膨脹，背向變形，開裂；自由膨脹，背向變形，開裂；v 限制膨脹，相向變形，不裂限制膨脹，相向變形，不裂 圖5-3 樓板附加構(gòu)造筋(原受力筋、分布筋未示出)外角上下層布置上下布置6200網(wǎng)片混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分類混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分類v 塑性裂縫v 溫度裂縫v 收縮裂縫干燥收縮自干燥收縮塑性裂縫混凝土表面混凝土表面泌水速率泌水速率 蒸發(fā)速率蒸發(fā)速率開裂開裂最大允許水分

3、蒸發(fā)速率最大允許水分蒸發(fā)速率v ACI 305建議：對泌水速率介于建議：對泌水速率介于0.51.5kg/m2/h的普通的普通混凝土，最大允許蒸發(fā)速率為混凝土，最大允許蒸發(fā)速率為1.0kg/m2/h。v 但對現(xiàn)代普通混凝土、特別是高強高性能混凝土，但對現(xiàn)代普通混凝土、特別是高強高性能混凝土，W/B小，同時小，同時摻有高細度的硅灰、粉煤灰、礦粉等，泌水量小，在較小水分蒸摻有高細度的硅灰、粉煤灰、礦粉等，泌水量小，在較小水分蒸發(fā)速率的環(huán)境下，比如發(fā)速率的環(huán)境下，比如0.20.7kg/m2/h，塑性收縮裂縫依，塑性收縮裂縫依然有可能出現(xiàn)。然有可能出現(xiàn)。 養(yǎng)護的重要性養(yǎng)護的重要性v 養(yǎng)護養(yǎng)護對防治塑性收

4、縮裂縫起著關(guān)鍵作用，判斷養(yǎng)護是對防治塑性收縮裂縫起著關(guān)鍵作用，判斷養(yǎng)護是否良好的標(biāo)準(zhǔn)：否良好的標(biāo)準(zhǔn)：v 首先，必須有效控制混凝土表面水分蒸發(fā)速率；首先，必須有效控制混凝土表面水分蒸發(fā)速率；v 其次，必須在初凝之前開始養(yǎng)護。其次，必須在初凝之前開始養(yǎng)護。表面潮濕不是無需養(yǎng)護的理由，表面潮濕不是無需養(yǎng)護的理由，我們等不到表面發(fā)白。我們等不到表面發(fā)白。溫度裂縫混凝土硬化期間由于水化放熱使內(nèi)部溫度升高，到達溫峰后降溫時產(chǎn)生受約束的收縮變形，形成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過抗拉強度時，出現(xiàn)開裂。v溫差收縮溫差收縮 水泥水化熱，水泥水化熱，300-350 kJ/kg300-350 kJ/kg； 混凝土的絕熱溫升混

5、凝土的絕熱溫升40-55 40-55 C C； T=10 T=10 ， =1=11010-5-5/， 冷縮值冷縮值 S ST T=T/1=T/11010-4-4； T25T25，則，則S ST T=2-2.5 =2-2.5 1010-4-4。 綠地中央廣場混凝土底板的溫升曲綠地中央廣場混凝土底板的溫升曲線（溫差）冬季施工線（溫差）冬季施工C40水泥用量260kg/m3粉煤灰用量94kg/m3礦粉78kg/m3水膠比0.36綠地中央廣場混凝土底板的溫升曲綠地中央廣場混凝土底板的溫升曲線（溫升）線（溫升）最厚處最厚處9米米承臺承臺唐寧街混凝土底板的溫升曲線（布唐寧街混凝土底板的溫升曲線（布管）夏季

6、施工管）夏季施工1#測管2#測管3#測管 4#測管 5#測管6#測管7#測管1#通道2#通道3#通道4#通道5#通道6#通道7#通道8#通道9#通道13#通道14#通道15#通道16#通道17#通道18#通道19#通道20#通道21#通道10#通道11#通道12#通道唐寧街C座承臺測溫測管通道示意圖唐寧街混凝土底板的溫升曲線（溫唐寧街混凝土底板的溫升曲線（溫差）差）唐寧街混凝土底板的溫升曲線（溫唐寧街混凝土底板的溫升曲線（溫升）升）省高院混凝土底板的溫升曲線（溫省高院混凝土底板的溫升曲線（溫升）升） 夏季施工夏季施工混凝土內(nèi)部濕度變化導(dǎo)致的體積變化混凝土內(nèi)部濕度變化導(dǎo)致的體積變化干燥收縮干燥收

7、縮： 混凝土在未飽和空氣中向外界散失水分而產(chǎn)生的收縮。 100g水泥漿體，可蒸發(fā)水分約水泥漿體，可蒸發(fā)水分約6ml 混凝土混凝土C=300kg/m3 ，可蒸發(fā)水分約，可蒸發(fā)水分約18ml 水泥砂漿干縮值約水泥砂漿干縮值約0.10.2% 水泥混凝土水泥混凝土180天自由干縮值約天自由干縮值約0.040.06%在與外界沒有水分交換的條件下，混凝土內(nèi)部自干燥作用引起的宏觀體積收縮。自收縮自收縮水化過程中水化產(chǎn)物的絕對體積減少。硅酸鹽水泥的水化收縮約7%。如果混凝土C=300kg/m3，減縮值，減縮值2127L/m3初凝以前水化收縮表現(xiàn)為塑性收縮，初凝以后則導(dǎo)致自干燥收縮產(chǎn)生。水化反應(yīng)進行過程中，一部

8、分拌合水由化學(xué)反應(yīng)消水化反應(yīng)進行過程中，一部分拌合水由化學(xué)反應(yīng)消耗，一部分填充凝膠孔。當(dāng)水灰比較大時，凝膠孔基本上耗，一部分填充凝膠孔。當(dāng)水灰比較大時，凝膠孔基本上充滿水，自身收縮很??；水灰比較小時，凝膠孔內(nèi)部只有充滿水，自身收縮很??；水灰比較小時，凝膠孔內(nèi)部只有部分充滿水，形成彎月面，外界的壓力使水泥漿體收縮。部分充滿水，形成彎月面，外界的壓力使水泥漿體收縮。自收縮與干縮的異同點自收縮與干縮的異同點相同點相同點：均由于水的遷移水的遷移所引起；不同點不同點： 1.自收縮不失重，干縮伴隨水分散失；2.自收縮是各向同性的，干縮由表及里； 3.水灰比降低時，干縮減小，自收縮增大； 4.覆蓋后（或拆模

9、前）不發(fā)生干縮，而自收縮必須通過濕養(yǎng)護才能減小。v 常規(guī)收縮試驗測定結(jié)果是干燥收縮與自收縮的疊加，主要是干燥收縮。v 普通混凝土主要產(chǎn)生干燥收縮，自生收縮不超過50微應(yīng)變，占總測定值的10%左右。v 干燥收縮是引起普通混凝土開裂的主要原因之一。v 在高強混凝土中，自生收縮可達數(shù)百微應(yīng)變，占總收縮量的一半左右，不可忽視。自收縮與干縮的異同點自收縮與干縮的異同點裂縫問題裂縫問題 案例分析案例分析v裂縫類型出現(xiàn)的時間：裂縫類型出現(xiàn)的時間：v塑性裂縫塑性裂縫開始幾個小時開始幾個小時v溫度裂縫溫度裂縫一天到兩一天到兩/三個星期三個星期v干燥裂縫干燥裂縫幾周或者甚至幾個月后幾周或者甚至幾個月后假想混凝土結(jié)

10、構(gòu)中的內(nèi)部裂縫塑性裂縫塑性裂縫路面和板路面和板鋼筋混凝土板鋼筋混凝土板v塑性裂縫的三種形式：塑性裂縫的三種形式：v在板邊緣近似45度的對角線裂縫。v任意分布的網(wǎng)狀裂縫。v沿鋼筋排列或其它物理特征裂縫。鋼筋混凝土樓板下部顯示的塑性裂縫，不是沉降裂縫，板厚度為150mm。防止措施防止措施v養(yǎng)護：早期養(yǎng)護、二次抹壓。養(yǎng)護：早期養(yǎng)護、二次抹壓。v配合比設(shè)計：混凝土緩凝不宜過長。配合比設(shè)計：混凝土緩凝不宜過長。v 考慮使用引氣劑考慮使用引氣劑v 摻入纖維摻入纖維 ：纖維摻入可在初期增大混凝土拉應(yīng)力。：纖維摻入可在初期增大混凝土拉應(yīng)力。 聚丙烯纖維效果好于鋼纖維。聚丙烯纖維效果好于鋼纖維。 假想混凝土結(jié)構(gòu)

11、中的內(nèi)部裂縫溫度裂縫溫度裂縫外部約束外部約束內(nèi)部約束內(nèi)部約束v G：外部約束，厚墻：外部約束，厚墻 主要原因：水化熱過大主要原因：水化熱過大 次要原因：快速冷卻次要原因：快速冷卻 H: 內(nèi)部約束，厚板內(nèi)部約束，厚板 主要原因：較大的溫度梯度主要原因：較大的溫度梯度 次要原因：快速冷卻次要原因：快速冷卻 出現(xiàn)時間：出現(xiàn)時間：1天到天到23周周 大部分情況下，混凝土中心溫度在約大部分情況下，混凝土中心溫度在約714d冷卻至環(huán)冷卻至環(huán)境溫度，溫度收縮裂縫主要出現(xiàn)在這段時間，最可能出境溫度，溫度收縮裂縫主要出現(xiàn)在這段時間，最可能出現(xiàn)在內(nèi)部溫度從高峰下降現(xiàn)在內(nèi)部溫度從高峰下降1020度時形成。幾周或幾度

12、時形成。幾周或幾月后形成的裂縫不是溫度收縮裂縫。月后形成的裂縫不是溫度收縮裂縫。假想混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部裂縫長期干燥長期干燥收縮收縮v最常見的位置：路面和墻最常見的位置：路面和墻v防止措施：減少用水量和增強養(yǎng)護防止措施：減少用水量和增強養(yǎng)護v出現(xiàn)的時間：幾周或幾月出現(xiàn)的時間：幾周或幾月預(yù)拌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因預(yù)拌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因變形作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因很復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料組成、施工技術(shù)、環(huán)境狀態(tài)等諸多因素?；炷敛牧媳旧淼慕M成與性質(zhì)的變化，以及隨之而來的施工技術(shù)變化是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)容易開裂的重要原因。v1. 1. 水泥質(zhì)量指標(biāo)的變更、混凝土強度等級的水泥質(zhì)量指標(biāo)的變

13、更、混凝土強度等級的提高和外加劑的應(yīng)用，砂石資源短缺引起的質(zhì)提高和外加劑的應(yīng)用，砂石資源短缺引起的質(zhì)量波動，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的量波動，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的直接材料因直接材料因素素； 過去與現(xiàn)實的對比：水泥項目項目過去過去現(xiàn)在現(xiàn)在水泥水泥篩余篩余58%，比表面積比表面積250300m2/kg，標(biāo)稠用水量標(biāo)稠用水量2627%，摻合料摻合料12種，種，篩余篩余13%，比表面積比表面積350400m2/kg，標(biāo)稠用水量標(biāo)稠用水量2730%，摻合料摻合料812種，種，v2. 泵送施工技術(shù)的應(yīng)用，對材料提出的高可泵送施工技術(shù)的應(yīng)用，對材料提出的高可泵性，從而要求高流動性、高砂率、高漿骨比，泵性，從而

14、要求高流動性、高砂率、高漿骨比，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的間接材料因素間接材料因素； 配合比配合比項目項目過去過去現(xiàn)在現(xiàn)在配配合合比比用水量用水量大大小小水灰比水灰比大大小小砂率砂率小小大大漿骨比漿骨比小小大大坍落度坍落度小小大大保水性保水性好好差差粘聚性粘聚性好好差差v3. 3. 傳統(tǒng)的混凝土澆筑方式和養(yǎng)護措施、超常傳統(tǒng)的混凝土澆筑方式和養(yǎng)護措施、超常規(guī)的施工進度要求，特別是現(xiàn)場加水問題，是規(guī)的施工進度要求，特別是現(xiàn)場加水問題，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的導(dǎo)致混凝土裂縫增多的施工因素施工因素； v4. 4. 非荷載裂縫控制的設(shè)計基礎(chǔ)、設(shè)計理論缺非荷載裂縫控制的設(shè)計基礎(chǔ)、設(shè)計理論缺

15、少系統(tǒng)研究，從而缺乏相應(yīng)有效的設(shè)計措施，少系統(tǒng)研究，從而缺乏相應(yīng)有效的設(shè)計措施，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的設(shè)計因素設(shè)計因素； v 對對傳統(tǒng)普通混凝土傳統(tǒng)普通混凝土，業(yè)已形成的設(shè)計理論和措施，業(yè)已形成的設(shè)計理論和措施增設(shè)構(gòu)造鋼筋、設(shè)縫等已能較好地控制非荷載裂縫。增設(shè)構(gòu)造鋼筋、設(shè)縫等已能較好地控制非荷載裂縫。v 對對現(xiàn)代普通混凝土，現(xiàn)代普通混凝土，當(dāng)采用了這些措施，甚至摻膨脹當(dāng)采用了這些措施，甚至摻膨脹劑等技術(shù)后，裂縫問題依然嚴(yán)重。劑等技術(shù)后，裂縫問題依然嚴(yán)重。v5. 5. 監(jiān)理單位和質(zhì)檢部門對非荷載裂縫成因及監(jiān)理單位和質(zhì)檢部門對非荷載裂縫成因及控制措施的事前關(guān)注不足，特別是理解

16、上尚存控制措施的事前關(guān)注不足，特別是理解上尚存在一定差距，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的在一定差距，是導(dǎo)致混凝土裂縫增多的管理因管理因素素。 裂縫控制理念和目標(biāo)裂縫控制理念和目標(biāo)從零開始形成堅實而穩(wěn)固的一體從零開始形成堅實而穩(wěn)固的一體設(shè)計設(shè)計材料材料施工施工管理管理v 材料選擇材料選擇 材料的質(zhì)量控制v 設(shè)計控制設(shè)計控制 結(jié)構(gòu)縫的布置 控制縫 設(shè)計構(gòu)造措施v 施工質(zhì)量和管理施工質(zhì)量和管理 施工技術(shù)措施系統(tǒng)的調(diào)查和檢測系統(tǒng)的調(diào)查和檢測調(diào)調(diào) 查查鋼筋腐蝕狀況鋼筋腐蝕狀況中性化狀況中性化狀況氯離子含有量氯離子含有量堿骨料反應(yīng)堿骨料反應(yīng)鋼筋位置鋼筋位置剝離或浮起剝離或浮起混凝土強度和混凝土強度和結(jié)構(gòu)物抗力結(jié)構(gòu)

17、物抗力檢檢 測測結(jié)構(gòu)設(shè)計資料結(jié)構(gòu)設(shè)計資料建材資料建材資料構(gòu)件檢測構(gòu)件檢測缺陷檢測缺陷檢測裂縫檢測和分析裂縫檢測和分析案例案例關(guān)于樓板案例關(guān)于樓板案例.v設(shè)計方面：設(shè)計方面： 關(guān)于樓板厚度、配筋問題，應(yīng)進行關(guān)于樓板厚度、配筋問題，應(yīng)進行對承載力、剛度、裂縫進行復(fù)核計算對承載力、剛度、裂縫進行復(fù)核計算v建材方面：應(yīng)復(fù)核原材料質(zhì)量，對于拌合物性能，建材方面：應(yīng)復(fù)核原材料質(zhì)量，對于拌合物性能，應(yīng)復(fù)核記錄和實體檢測，必要時鉆芯取樣試驗應(yīng)復(fù)核記錄和實體檢測，必要時鉆芯取樣試驗v施工方面：查閱施工日志、檢查記錄等相關(guān)資料，施工方面：查閱施工日志、檢查記錄等相關(guān)資料，以及實地檢測。以及實地檢測。v使用環(huán)境：收

18、集氣溫等資料使用環(huán)境：收集氣溫等資料裂縫調(diào)查內(nèi)容裂縫檢測手段裂縫檢測手段v裂縫的位置、數(shù)量、走向：用照片和繪制裂縫展開圖等形式記錄v長度：用直尺、卷尺進行測量v寬度：用裂縫測寬儀、塞尺進行檢測v裂縫的深度：采用超聲波法或局部鑿開法進行檢測，必要時可鉆取芯樣進行驗證v 2021-7-6混凝土裂縫寬度檢測混凝土裂縫寬度檢測482021-7-6混凝土裂縫深度檢測混凝土裂縫深度檢測單面測裂縫平面示意圖 49裂縫修補方法表面封閉法壓力灌漿法壓力灌漿法開槽填補法涂膜封閉法表面封閉（1）表面涂抹。通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂掩護膜，在裂縫寬度有可能變動時，可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹脂等材料，在裂縫多而且密集或者混凝土老化，砂漿離析的結(jié)構(gòu)物上也可大面積涂抹掩護膜。（2）表面噴漿。噴漿修補是在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿掩護層來封閉裂縫的一種修補方法，根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修補請求和條件，可采用無筋素噴漿，或掛網(wǎng)噴漿聯(lián)合鑿槽嵌補等