山东土木工程专业论文

发布日期：2023-08-18 18:35:39 编辑整理：山东毕业论文指导网阅读量：

混凝土裂缝的成因与控制
第一章概述
混凝土结构工程的裂缝问题,是一种带着有普通性质而被建筑工程界很为重视的问题。由于一些裂隙的进一步扩大可以威胁结构安全,因此对结构的最后损害通常是由裂隙开始的,并作为对结构的最后损伤的前兆,这一般是指压力形成的裂隙;由于一些裂隙的长期存在导致了建筑内部漏水,从而影响正常使用,是指钢筋腐蚀,将保护层剥离,削弱了混凝土强度,从而严重破坏建筑耐久性,缩短了施工寿命,这一般是指变化引起的裂隙;此外还有相互耦合影响下的裂隙,和碱骨料活性反应膨胀应力引起的裂隙,和冻融引起的裂隙。同时很多的结构裂纹,也让一般人的观瞻者无法直接接触,从而形成了恐惧的心理压力,影响了建筑物美观性,给装修者造成了烦恼。由于出现裂缝的微观原因和宏观机制的复杂化、动态变化等特性,它更是一直困惑着建筑工程科技人员的一大科技难关。
第二章裂缝的成因
裂缝产生的形式和类型繁多,有建筑设计方面的因素,但更多的时候是由浇筑过程的各种因素所综合形成的,所以要完全处理砼中裂缝问题,还是必须先从混凝土裂缝的产生因素人手。因此合理诊断和剖析砼中破裂产生的原因,是合理地抑制和减轻砼裂纹形成的最有效的途径。开裂原因主要是与设计、施工、建筑用材、环保和管理等因素相互影响的综合性问题,在处理开裂控制问题时必须采用综合方案。由六项主要原因所构成的控制链见图二点一。
2.1设计原因
1.设计结构上的因截面变形所导致的应力聚集,而引发的结构裂纹。
2.施工时给结构施加预应力不当,引起了结构的裂纹(偏心、应力过大等)。
3.建筑设计中,构造指钢筋配置过少或过粗等因素造成的结构破裂(如墙板、楼板)。
2.2材料原因
1.粗细集料时含泥量过大,致使水泥收缩量增加。集料颗粒级配错误或采用不正确的间断级配方法,易引起混凝土收缩的加剧,从而诱发裂纹的形成。
2.骨料粒度越小、针粒量越大,则水泥单方的用灰量、用水量加大,收缩率也加大。
3.水泥外加剂、掺和料的使用错误、或掺量不良,严重影响了水泥收缩。
2.3混凝土配合比设计原因
1.设计中的水泥等级及种类选择不当。
2.配合比中的水灰比(水胶比)较大。
3.单方混凝土用量越大、使用量也越大,所体现的混凝土重量越大、坍落量越大,收缩程度越大。
2.4施工及现场养护原因
1.现场浇筑砼时,如果振捣或插入不好,漏振、过震以及每点棒抽撤过快,都会影响砼的密实性和平整性,从而诱发了裂纹的形成。
2.拌和时机不匀(尤其是掺用掺合料的水泥),拌和时机不够或过长,拌和后到水泥的时间隔过长,很容易形成裂纹。
3.连续施工时间过长,或接茬处理不当,很容易形成裂纹。
4.高空浇注钢筋,风力太大、烈日曝晒,钢筋收缩系数较大。
2.5使用原因(外部因素)
1.构筑物基础因不平衡下沉,形成了沉降裂缝。
2.野蛮装修,擅自拆承重墙或挖洞等,造成开裂。
3.周围环境,酸、碱、盐类等对建筑物的腐蚀,产生裂纹。
4.意外事件,大火、轻度地震等都造成了建筑物的严重开裂。
5.使用中短期或长期超载。
6.结构构件在各地区气温、相对湿度上差别过大。
第三章裂缝的控制措施
3.1设计方面
3.1.1设计中的‘抗’与‘放’
在工程设计中,应处理好结构中‘抗’与‘放’的关系。所说‘抗’就是说处在束缚状况下的构件,缺乏充分的变化余地时,为避免断裂所采用的强力保护措施,而所说‘放’是当构件结构完全处在自然变化的无约束状况下,有充分变化余地时所采用的保护措施。
工程设计人员应当灵活地使用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的工程设计原则。来选择结构方法和所用的金属材料。
3.1.2尽量避免结构断面突变带来应力集中
若由于设计及造型的问题等原因不得以使用,需充分考虑采取的保护措施。
3.1.3采用补偿收缩混凝土技术
在普通的钢筋开裂中,有一大部分都是钢筋紧缩所引起的。要处理因为紧缩所引起的裂纹,就应该在钢筋混凝土中加入扩张剂以补偿钢筋混凝土的紧缩,经过实际求证,效果是非常好的。
3.1.4设计上要注意容易开裂部位
根据调查,各类结构的易裂部位如下:
1.框架机构与剪力墙构造房屋中的现浇砼楼板易裂现象部位
(1)当建筑水平形态上有很大凹凸时,在凹凸之间处的建筑物;
(2)在二端阳角部或近山墙处的楼板;
(3)当住宅南外墙设有大面积玻璃窗时,在南外墙毗连的楼层;
2.框架结构房屋中的构架梁,在以下部位最容易发生断裂
(1)顶层纵面和横向框架梁的截面位置及上段面积;
(2)宽度相对较长的端部或中段纵向框架梁;
(3)横向框架梁截面中部。
3.剪力墙结构的房屋中,在以往部位更容易发生开裂
(1)端山墙;
(2)开间内纵墙;
(3)顶层和底层墙体;
(4)长度较大(>10m)的墙。
4.在冬季停止施工而春季又持续建筑施工时,地下室在地面之下部位更容易发生开裂
(1)地下室顶板;
(2)地下室的窗上墙壁与窗下墙壁。
对于上述最容易产生裂纹的部位,目前在工程设计中已经普遍采取了"放"、"抗"或"抗放结合"的控制裂纹对策,而工程建设实际经验也证明了在于建筑材料、建筑施工等各部位紧密配套的状况下,能达到较好的效果。
3.1.5重视构造钢筋
在建筑结构设计中,工程设计技术人员更应当注意对结构钢材的选择,尤其是于建筑楼板、墙板等薄壁结构时更应当重视对结构钢材的直径与数量的选取。
3.2材料选择
1.按照建筑结构的特点,选用适当的水泥硬度级别和混凝土种类、等级,并尽量使用较早强高的混凝土。
2.采用国家级配优质的沙、碎石为原料,含泥量应符合规范要求。
3.积极使用掺合料和水泥外加药。掺合料的外加剂目标已成为水泥的五、六个成分,能够有效的发挥减少水泥用量、减少水化热、提高水泥的工作效能和减少水泥生产成本的效果。
4.合理把握好了混凝土补偿收缩技术的正确使用方式。对膨胀剂,应该充发虑到不同种类、不同掺度,所具有的不同膨胀效果。也应该经过大量的实验确认膨胀剂的最好掺量。
3.3混凝土配合比设计
1.水泥配比工程设计除须严格按《一般混凝土配合比设计标准》中JGJ五十五的规范,按照所需要的抗拉强度级、耐腐蚀级别、使用耐久性和施工稳定性等标准开展配比工程设计以外,其所使用的水泥还须满足4.3.2-4.3.10的规范。
2.混凝土九十d的干缩率很易低于百分之零点零六。
3.坍落度低。在符合施工规定的情况下,尽量使用较低的水泥坍落度;基础、柱、楼板、屋面用的水泥塌落度易低于一百二十mm,而梁、墙用的水泥塌落度宜低于150mm;如果砼用水力泵送的,多层建筑物用的砼塌落度根据泵送砼长度应限制在一百八十mm以内,而多层和高层建筑底部的砼塌落度宜限制在一百五十mm。
4.用水量。不宜大于170kg/m3。
5.一般高强等级的水泥量宜为270-450千克每立方米,而高强水泥则不得超过五百五十千克每立方米。
6.水性胶比方面。宜选择适当较小的水性胶比。一般混凝土水性胶比不已大于零点六零。
7.砂率。在符合工作性条件的前提下,应选用较小的砂率。
8.宜采用引气剂或引气减水剂。
9.配套比工程设计技术人员应当渗透到工地,依据工地的混凝土工艺技术、使用技术水平、结构截面等实际状况,合理地选用好砼的设计坍落度,并依据现场的沙、碎石等原材料质量状况适时调节混凝土配套比,以协助现场工人做好结构的保护工作。
3.4施工方面
3.4.1模板的安装及拆除
1.模板与支撑系统应当针对建筑结构形态、荷载规模、地基土性质、建筑施工方式、建筑设备与材料供给方式等要求予以设计。模板与支撑结构应具备适当的承载能力、强度与稳定性,并能够安全可靠地承载浇筑混凝土结构的墙体自重、侧压力、在施工过程形成的荷载,以及在上部机构浇筑时形成的荷载。
2.使用的钢筋须结构牢固、不漏浆、不渗漏,不降低水泥均匀性能和质量要求,且能保持结构形状和规整。
3.配置模具时,为确定保护层厚度,应正确选择水泥垫片和钢板定位仪等。
4.模板的支承立柱应当放在牢固的地板上,且应该具备适当的刚性、抗拉强度和稳定性,距离适当,避免支柱沉陷,造成模板变型。上下层模板的支承立柱对齐。
5.模板与支撑的拆卸顺序,和相关的施工安全措施在制订施工技术方法时应考虑得周全。在拆卸模板时,不对楼层结构产生冲击负荷。拆除模板和支撑应随拆除随清运,不能对楼层结构产生局部过大的建筑负荷。当模板及其支撑拆除时,混凝土构件可能没有构成建筑设计规定的承载力体系,需要时应加设临时支撑。
6.底模与支撑在施工拆除时的混凝土结构硬度,应当符合要求;在无设计条件下时,混凝土强度应当满足下表三点一的规定。
7.后浇带模板的支架及拆除容易被忽视,因而常出现结构问题,应予格外重视,应严格按照工程建设设计方法进行。
8.已拆卸建筑模板及其支撑结构的构件,当混凝土结构硬度超过工程设计规范的最大硬度后,即可承担所有应用荷载;当建筑负担所形成的效果比使用负荷的效益还要不好时,需要进行核算或增加临时支撑。
3.4.2混凝土的制备
1.要择优选用预拌混凝土时,其产品质量应按《预拌混凝土》GB/T14902的规定要求进行检查外,凡性能、品种基本相同的水泥,原则上都要向同一预拌混凝土生产厂家订购。如向二个或二家以上的预拌混凝土厂订购的,要确保各预拌砼厂家使用的建筑材料及配置比一致,生产技术要求相同。
2.施工者要事先制订好关于水泥生产的技术运行规范和工程质量管理办法。
3.4.3混凝土的运输
1.运送水泥时,应能保证水泥所拌和物料的均匀性质,不应有形成层状脱析现象,运送容器材料内应不漏浆,且内部关滑均匀,并具备遮阳、防风、抗雨雪、耐寒设备,且应迅速运送。运送频率时,应保持砼浇筑的时间连续性。
2.运输车在装料前,应将车内残存混凝土材料和积水排尽。当需要在卸料前通过补掺外加剂调节砼拌和物的工作性时,砼外加剂混入后运送的车须加以迅速搅动,而拌和时间则根据试验结果决定。
3.运输及浇筑现场砼的坍落应符合要求,当发生砼离析后,可采用第二次混凝土,拌和时间可根据实际试验决定。禁止在运送至施工现场的水泥中随意浇水。
4.从搅拌、运输至浇注入模当温度不超过二十五℃时,持续时间不得超过九十min,而当温度超过二十五℃时,持续时间也不得超过六十min。在水泥中掺加阻锈剂或使用快硬化材料后,时间可根据试验决定。
3.5管理方面
必须制定科学合理的限制裂缝标准,科学合理的确定工程进度,防止在砼工程建设中过度抢险抢修时间,在监督砼施工中制定的所有工程技术措施,都应当遵守规定。不应有预先指定的建筑设计和施工方案,在工程设计图纸上也不应有规定建筑单位必须采用技术尚不完善的砼外加剂。在建筑施工过程中以及检查和合格后发现有少量的裂纹,就必须采用化学注浆成型方式或者封闭方式进行处理,较细小的收缩裂纹也不应当作为工程"事故"处理,不应当降低工程技术标准,采用适当安全措施可以保证构造物的正常耐久用,并基本达到工程设计要求。但除非结构承受能力严重不足,切勿贸然打掉或重建,或者浪费巨大资金补强加固。注意到同一个建筑设计单位的设计,同一个建筑材料提供单位,同一个施工单位建筑,在同一个室内环境中,开裂情况却根本有所不同,这是经常见到的情况,其要害就是"非均质性",开裂控制的功能效能和抗力方面都是很高离散性和随意性的难题。
3.6环境方面
注意浇筑的时候,场地的温湿度和天气变动对砼变形能力的影响,严格控制现场坍落率、通风、及时与气象站保持联系,应当尽量在较低温的气候条件中进行浇筑砼,中间特别小心骤然下降、迅速干燥对砼的不良作用。在暴雨时不要浇筑砼。
第四章混凝土裂缝的处理方法
4.1混凝土裂缝的处理方法
4.1.1.表面处理法
表层涂布与表层贴补法表层涂布范围主要是指浆材中无法灌入水的细小而浅的缝隙,深度未超过钢筋材料表面的发丝裂纹,不漏水的裂纹,不舒卷的裂纹和不再活动的裂纹。表层贴补(土工膜或其它保护片)法适合于大范围渗漏(蜂窝麻面等或无法确认其中渗漏部位、变形缝)的防渗堵漏
4.1.2填充法
用修补工具进行填补裂纹,通常用于修复较大的裂纹,作业简便,价格低廉。长度不足零点三mm,深度很浅的裂隙、或者裂隙内有填充物,采用灌浆技术很难取得有效的裂隙、或者小裂隙的简易处理可以采用开V型槽,再进行充填处理。
4.1.3灌浆法
此法使用广泛,由细小裂纹至大裂痕都可应用,处理效果良好。使用压送装置(气压0.2~0.4Mpa)将补缝浆液直接灌注砼裂缝,以实现封堵的目的,该方式虽然属于传统方式,但效果很好。也可以使用弹性补缝器直接将注缝胶打入裂纹,由于不用电力,非常简单效果就很理想。
4.1.4.结构补强法
由于超荷载所形成的裂纹、裂缝长期不能解决而导致的混凝土结构耐久下降、因火灾所引起的开裂等危害构件施工强度,可采用构件补充法。包含截面补充法、锚固补强法、预应力法等,水泥裂纹处理效果的检验也包含了修补材料检验;钻心取样实验;压水测试;压气实验等。
4.1.5混凝土置换法
水泥替换法是处理重大破损水泥问题的一个行之有效方法,其具体方法是首先把破损的水泥全部清除,而后再替换为新鲜的水泥或其他建筑材料。常见的替代建筑材料有:普通建筑混凝土或水泥砂浆、高分子及改性聚合物的水泥及砂浆。
4.1.6电化学防护法
电化学防腐蚀法是指利用所施加电场或介质中的电化学效应,改善水泥及钢筋混凝土所处的环境状况,从而钝化钢材表面,以实现防腐蚀的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱式还原法是化工保护法中常见且行之有效的三类办法。这些办法的共同优势是,防护方法所受环境的干扰较小,更适合于钢材、水泥的长期防锈,既可用作已裂构件又可用作新增构件。