钢筋商品混凝土结构裂缝产生原因及处理方法

   日期:2024-07-17     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:279    
核心提示:在钢筋商品混凝土结构中,主要有钢筋来承受拉应力,商品混凝土只是承受压力,设计时,一般均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。商品混凝土结构产生裂缝后的修补方法因施工因素、材料因素、工艺因素、环境因素会产生商品混凝土结构裂缝。裂缝会使钢筋商品混凝土的结构性能降低,裂缝严重将影响结构安全。

现代工程建设中,商品混凝土应用十分广泛,长期以来人们认为钢筋商品混凝土坚固耐用,不需要养护,却忽视了钢筋商品混凝土的耐久性,特别是商品混凝土结构中的裂缝问题。本文根据日常工作中的工程经验,简单总结了钢筋商品混凝土结构裂缝产生的原因,如何防止裂缝的产生,以及裂缝出现后的一些处理方法

1 裂缝产生的原因

1.1 裂纹产生的原因

商品混凝土产生裂缝的原因是多方面的,主要有温度、湿度的变化、商品混凝土的脆性及不均匀性、结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形等。

商品混凝土在硬化过程中,水泥释放出大量的水化热,内部温度不断升高,表面产生拉应力;在后期的冷却过程中,由于受到混凝土内部的约束,商品混凝土内部也会出现拉应力基础或老商品混凝土的破坏;温度的降低也会在商品混凝土表面造成很大的拉应力,当这些拉应力超过商品混凝土的抗裂能力时,就会出现裂缝。

另外,当混凝土表面湿度变化较大或变化剧烈时(如养护不良,时而湿润时而干燥,表面收缩变形受到内部混凝土的制约),也常常产生裂缝;由于原材料不均匀、水-水泥质量由于运输、浇注过程中的不稳定、离析等原因,同一块商品混凝土的抗拉强度不均匀,存在许多抗拉强度较低的薄弱点,容易产生裂缝。

钢筋混凝土结构中,钢筋主要承受拉应力,而混凝土只承受压力,设计时一般要求不出现拉应力或只出现很小的拉应力。然而,在施工过程中,混凝土从冷却到凝固,最高温度。运营期的稳定温度往往会在商品混凝土中引起相当大的拉应力,有时温度应力会超过其他外荷载引起的应力,从而形成裂缝。

1.2 裂纹的分类

根据裂缝产生的原因,裂缝可分为以下几种:

1)塑性收缩裂缝。混凝土在尚未硬化之前,水分以很快的速度从混凝土表面蒸发。

2)塑性沉降裂缝。是由于施工过程中基础沉降、模板移动,或商品混凝土表面大量渗水,在商品混凝土尚未形成强度时引起的。

3)开裂:是由于商品混凝土结构缺乏适当的维护和修理造成的。

4)收缩裂缝:商品混凝土硬化过程中或硬化后出现的、垂直于构件表面的表面裂缝。

5)结构裂缝:由于配筋不足、施工不合理等原因造成的裂缝。

6)早期冻胀引起的裂缝。此类裂缝出现在结构构件表面,沿主筋方向,宽度不等,深度不等,一般达主筋。

7)因温度引起的裂纹。

温度裂缝易发生在大面积混凝土表面或温差较大地区的混凝土结构中。由于温差较大,混凝土内外热收缩程度不同,产生一定的拉力当其大于混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面就会出现裂缝钢筋混凝土结构 钢结构,造成开裂。

该图为不同浇注温度下温度应力与龄期的关系,从图中不难发现,随着混凝土龄期的增加,温度应力呈现单峰变化趋势,温度应力达到最大值当龄期为12d左右时;此外钢筋混凝土结构 钢结构,随着浇筑温度的升高,混凝土各龄期的温度应力与浇筑温度呈正相关的关系。

8)纵向锈裂纹。钢筋使用一定年限后,沿钢筋表面出现的纵向裂纹,是钢筋生锈的重要标志。此类裂纹是由于钢筋生锈后膨胀引起的,会造成该产品使混凝土开裂,保护层全部脱落,并造成钢筋严重锈蚀。

9)冻融循环引起的裂缝。

10)盐、酸腐蚀引起的裂纹。

11)碱骨料反应引起的裂缝。

碱骨料反应是指水泥或含碱掺合料、矿物掺合料及环境中混凝土孔隙溶液中释放出的Na+、K+、OH-与骨料中有害的活性矿物发生膨胀反应,引起混凝土膨胀而开裂发生。

碱骨料反应通常按反应类型分为碱硅反应(ASR)和碱碳酸盐反应(ACR)两种,由于活性骨料分布均匀,混凝土发生碱骨料反应时,膨胀混凝土各部分都会产生应力和变形,特别是当外界自由水渗入混凝土微孔内时,其体积约膨胀2~4倍,使混凝土结构产生裂缝,导致开裂。图2中箭头显示碱硅反应产物填充到混凝土粗骨料中,造成粗骨料结构的破坏,最终导致开裂。

混凝土发生碱骨料反应的条件有三种:

(1)混凝土原材料(主要是胶凝材料和骨料)中碱含量较高;

(2)骨料中有效成分含量高;

(3)自由水较多、湿度较大的环境条件。

上述裂缝中,塑性收缩裂缝及裂纹对结构的影响较小,而其他裂缝对结构的影响较大,需采取一定的措施防止裂缝的发生。

2 防止裂缝的方法

商品混凝土结构一旦出现裂缝,将对结构的使用造成严重的威胁,尤其是通过裂缝,出现后很难恢复结构的完整性,因此,预防商品混凝土结构出现裂缝是十分必要的。混凝土结构,特别是通过裂缝。生产非常重要。

具体预防措施如下:

1)设置伸缩缝。根据结构形式和所处环境,合理的设置伸缩缝可以有效减少裂缝的产生。以商品混凝土护坡为例,设计时一般每隔10m设置伸缩缝,沥青接缝处填充麻、丝。

2)采用商品混凝土后浇带分段浇筑商品混凝土,解决商品混凝土的收缩应力问题。

3)采用预应力措施,降低裂缝产生的概率。

4)施工加固时,适当加强,增加配筋率,配置细而密的钢筋,减少裂缝宽度。适当时配置温度收缩钢筋。

5)改善骨料级配,并根据商品混凝土所处环境,适当添加引气剂或增塑剂,减少商品混凝土中水泥用量。

6)搅拌商品混凝土时,加入水冷却砂石,以降低商品混凝土的浇注温度。

7)炎热天气浇筑商品混凝土时,应减少浇筑层厚度,利用浇筑面散热。

8)在商品混凝土内埋设水管,通入冷水进行冷却。

9)规定合理的脱模时间,并在温度急剧下降时进行表面保温,避免商品混凝土表面出现急剧的温度梯度。

10)施工时应采取适当的冬季施工措施。

11)合理安排施工工序,避免高差过大和侧面长期暴露。

3 商品混凝土结构裂缝的修复方法

现浇商品混凝土工程,特别是大体积商品混凝土工程,由于施工因素、材料因素、工艺因素、环境因素等,都会在商品混凝土结构中产生裂缝。裂缝会降低钢筋商品混凝土的结构性能,严重的裂缝会影响结构安全。地下工程会造成渗水,严重影响正常使用功能。商品混凝土工程的裂缝控制必须分析裂缝产生的原因,然后采取有效的措施。

具体方法如下:

1)对不影响承载力的表面大面积细小裂缝,可采用表面修补方法进行防渗漏处理,如表面砂浆涂抹、表面环氧胶涂抹、表面凹槽填充、表面剥离等。

2)当裂缝影响结构完整性,或结构有防水防渗要求时,可采用水泥灌浆或化学灌浆等内部修复方法。

3)对于对结构完整性和承载力有重大影响的裂缝,需采用结构加固方法,如套筒加固、钢箍加固、预应力钢板加固、喷射混凝土加固等。

4)对于影响结构耐久性的纵向锈蚀裂缝,应将主筋周围的含盐商品混凝土凿除,用喷砂法除锈,再采用喷涂或加套管法修复。

随着商品混凝土材料的广泛应用,这种材料的性能越来越被人们熟悉和掌握,商品混凝土构件裂缝问题也一直受到工程技术人员的探讨,找出裂缝产生的原因,是解决这一问题的关键。是商品混凝土中裂缝问题的关键,是解决裂缝这个“毒瘤”的基础,只要我们全体商品混凝土工作者齐心协力,先找出原因,再解决问题,裂缝问题终有一天会得到解决。我相信我们在设计、施工、选材等方面都做得很好,采取了各种控制措施,防止以后出现开裂现象,商品混凝土作为一种材料,一定会在工程实践中得到更广泛的应用,更好地服务于社会。

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