大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及處理辦法

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因大體積混凝土結(jié)構中，由于結(jié)構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。高強度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強混凝土中以30%~60%礦物細摻合料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的1%~2%，水膠比為0.25~0.40，改善了混凝土的微觀結(jié)構，給高強混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負面效應最突出的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學收縮和自收縮?；炷脸醅F(xiàn)裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現(xiàn)；溫度收縮裂紋大約在澆筑后2到10d出現(xiàn)；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化后的幾天到幾十天；干燥收縮裂紋出現(xiàn)在接近1年齡期內(nèi)。1干燥收縮當混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。2塑性收縮塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。3自收縮密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓，因而引起混凝土的自收縮。高強混凝土由于水膠比低，早期強度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中相對濕度低于80%，而高強混凝土結(jié)構較密實，外界水很難滲入補充，導致混凝土產(chǎn)生自收縮。高強混凝土的總收縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強混凝土以自收縮為主。4溫度收縮對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達35~40℃，加上初始溫度可使最高溫度超過70~80℃。一般混凝土的熱膨脹系數(shù)為10×10-6/℃，當溫度下降20~25℃時造成的冷縮量為2~2.5×10-4，而混凝土的極限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷縮常引起混凝土開裂。5化學收縮水泥水化后，固相體積增加，但水泥-水體系的絕對體積則減小，形成許多毛細孔縫，高強混凝土水膠比小，外摻礦物細摻合料，水化程度受到制約，故高強混凝土的化學收縮量小于普通混凝土。當混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應力，并有可能引起開裂。對于高強混凝土雖然有較高的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應力松弛量較小，所以抗裂性能差。大體積混凝土有害、無害裂縫判別標準原則上與核安全有關的鋼筋混凝土不允許出現(xiàn)裂縫，尤其是反應堆廠房底板、安全殼筒身及穹頂、汽輪機廠房蝸殼泵等重要部位嚴禁產(chǎn)生裂縫，其他部位應盡可能控制裂縫的產(chǎn)生。但是由于各種原因不可避免的產(chǎn)生各種裂縫，為了明確當混凝土出現(xiàn)裂縫時如何判別其是否有害、無害？為此，福清核電各單位（業(yè)主、監(jiān)理、工程公司、施工單位）經(jīng)過認真研討，確定了混凝土裂縫判別標準：1、無害裂縫：δf≤0.3mm

深度h≤0.5Hδf≤0.2mm

貫穿（自愈性）1.0mm≥δf＞0.3mm

L≤0.1B2、有害裂縫（滿足下列條件之一）：δf＞0.3mm

縱深裂縫、h＞0.5H；δf＞0.2mm

貫穿全截面；裂縫影響使用功能（有滲透、透氣、透射線等要求，且滿足其中之一即可）；δf＞0.3mm非貫穿，可能引起鋼筋銹蝕裂縫；降低結(jié)構承載力的裂縫。3、各符號的含義：Δf——裂縫寬度

L——裂縫長度h——裂縫深度

H——裂縫深度B——沿裂縫長方向的結(jié)構寬度，如澆筑后的沉縮（塑性裂縫）無害裂縫處理方法1、二次壓面法對于新澆混凝土收縮裂縫，該裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結(jié)構構件表面出現(xiàn)，有塑態(tài)收縮、沉降收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結(jié)收縮等收縮裂縫，這種裂縫不深也不寬，處理方法如下：1）如混凝土仍有塑性，可采取壓抹一遍的方法，并加強養(yǎng)護。2）如混凝土已硬化，可向裂縫內(nèi)滲入水泥漿，然后用鐵抹子抹平壓實。2、表面涂抹砂漿法處理時將裂縫附近的混凝土表面鑿毛或沿裂縫鑿成深15—20mm寬100—200mm凹槽，掃凈并灑水濕潤。先刷水泥凈漿（業(yè)主批準適用的界面劑）一度，然后用1：1～2水泥砂漿分2～3層，涂抹總厚10～20mm壓光。有滲漏水時，應用水泥凈漿（厚2mm）和1：2.5水泥砂漿（厚4-5mm可慘入1—3%于水泥重量的氯化鐵防水劑）交替抹壓4-5層，涂抹后3-4小時進行覆蓋并灑水養(yǎng)護。3、表面涂抹環(huán)氧膠泥（或粘貼環(huán)氧玻璃布）法涂抹前，將裂縫附近表面清洗干凈（油污應用丙酮或二甲苯擦洗凈）、干燥。較寬裂縫用環(huán)氧膠泥填塞，并將膠泥均勻地涂刮壓裂縫表面，寬80-100mm。基層干燥有困難時可以用環(huán)氧煤焦油膠泥。需要粘貼環(huán)氧玻璃布時，先將玻璃布脫鈉、干燥，視具體情況可作成一布二油（或二布三油，第二層布的周圍應比下一層寬10～15mm）。4、表面鑿槽嵌補法當裂縫稀少，但深度較深時，沿混凝土裂縫鑿一條V型或U型槽，槽內(nèi)表面應修理平整，清洗干凈，并保持槽內(nèi)干燥。槽內(nèi)嵌入剛性材料如水泥砂漿、環(huán)氧膠泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等密封。密封材料嵌入前，先涂刷與嵌填材料混凝土性質(zhì)的稀釋涂料（表面可作砂漿保護層或不作保護層），具體做法見圖1。圖1

表面鑿槽修補裂縫的處理方法（a）一般裂縫處理

（b）滲水裂縫處理

（c）活動裂縫處理（d）活動裂縫擴展后的情況：1—裂縫;2—水泥砂漿或環(huán)氧膠泥;3—聚氧乙烯;4—1:2.5水泥砂漿或剛性防水五層做法；5—密封材料；6—隔離緩沖區(qū)；B—槽寬；δ—裂縫活動距離注：對于施工縫表面的裂縫，處理時可在與其連接的施工段混凝土澆筑前，按表面鑿槽嵌補法的要求在裂縫位置處鑿V型或U型槽，該槽內(nèi)不再填充其他填充物，由該連接施工段澆筑的結(jié)構混凝土填充，以保證施工縫處混凝土。5、表面貼條法對于裂縫移動范圍不限于一個平面并有防水要求不便鑿槽修補的活裂縫，可將一條具有柔性的聚丁橡膠密封條置于裂縫上面，用聚丁橡膠粘結(jié)劑將周邊粘結(jié)于混凝土上（見圖2），使密封條中部能隨裂縫活動而自由活動，長的裂縫可分段為粘結(jié)，分段為密封條的連接采用聚丁橡膠粘貼搭接，搭接處上下壓搓應切成斜面搭接，長度100mm。圖2柔性密封帶表面粘貼1—裂縫2—油氈或塑料隔離層；3—聚丁橡膠密封條；4—粘結(jié)劑有害裂縫處理方法1、水泥灌漿法鉆孔：采用風鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫呈30—45·斜角（見圖3）,孔深應穿過裂縫面0.5m以上，當鉆孔有兩排或兩排以上時，宜交叉或呈梅花形布置。圖3鉆孔示意1—裂縫，2—齊縫口，3—斜孔沖洗：鉆孔完畢后，應用水沖洗，按豎向排列自上而下逐孔進行。密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用1：1～2水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管（鋼管上端加工絲扣），安裝前在鋼管外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周圍的空隙用水泥砂漿或硫磺砂漿封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。試壓：用0.1-0.2MPa壓力水作滲水試驗，采取灌漿孔壓水，排水孔排水的方法檢查裂縫和管路暢通情況，然后關閉排氣孔檢查止?jié){堵漏效果，并濕潤縫面，以利粘結(jié)。灌漿：合格的經(jīng)設計批準使用的填縫用注射性水泥，水泥凈將水灰比為0.4，灌漿壓力0.3—0.5MPa。在整條裂縫處理完畢后，孔內(nèi)應充滿凈漿，并填入凈砂用棒搗實。2、化學灌漿法鉆孔：采用風鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫呈30—45·斜角（見圖3）,孔深應穿過裂縫面0.5m以上，當鉆孔有兩排或兩排以上時，宜交叉或呈梅花形布置；密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用1：1～2水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管（鋼管上端加工絲扣），安裝前在鋼管外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周圍的空隙用水泥砂漿或硫磺砂漿封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。試壓：用0.2-0.3MPa壓縮空氣進行壓力實驗；灌漿：采用環(huán)氧樹脂漿液進行灌漿。工程質(zhì)量保證措施1、質(zhì)量目標本工程質(zhì)量目標為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡控制兩大方面嚴格控制，并制定出相應的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項目部，配套管理，形成嚴格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）、建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）、加強技術管理，認真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項管理制度，確確崗位責任制，組織學習圖紙、施工組織設計和工藝卡，做好技術交底工作，并建立技術考核制度。（3）、施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應檢查項目的隱、預檢記錄單，接受建設單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責任制。工程變更應提前辦理。如發(fā)生涉及結(jié)構的質(zhì)量問題必須及時上報、不準擅自處理。（4）、測量、定位、放線必須準確，嚴格按施工測量定位方案進行。定位控制樁要保護好，不得擾動。（5）、綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量和形狀，是否符合要求。焊接接頭經(jīng)施焊人員自檢后，抽樣送到試驗室進行機械性能試驗。（6）、所有材料和半成品進場應有出廠合格證或檢驗報告，鋼材應雙控（合格證和檢驗報告）。砼配合比示經(jīng)試驗室和技術經(jīng)理同意，不得擅自變動。原材料計量要準確，坍落度要嚴格控制，不得隨意加水，攪拌機后臺掛牌，標明配合比和每盤砼用料，砂、石、水泥要做原材料試驗。砼要振搗密實，防止漏振。拆模后加強澆水養(yǎng)護，進行濕潤養(yǎng)護并養(yǎng)護。（7）、嚴格工序交接制度。要及時做好隱蔽工程驗收記錄，認真填寫施工日記，確保技術資料完整。（8）、堅持預先定標準、定樣板、定材料、定做法。進場材料、半成品和加工品應執(zhí)行驗收手續(xù)，不符合要求的材料不得進場。（9）、土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及時做好預埋件，認真做好各分項工程施工情況及檢查記錄和隱蔽工程驗收記錄，及時簽證。（10）、執(zhí)行砼澆筑令和模板拆除令制度。（11）、推行全面質(zhì)量管理，現(xiàn)場成立QC小組，以保證工程優(yōu)良，各工種施工均應遵照有關施工規(guī)范和施工工藝要求。（12）、對垂直度偏差的高程控制，設立專門測量放線小組，測量儀器及工具等