第一篇:有关钢筋混凝土结构产生裂缝的几点体会
有关钢筋混凝土结构产生裂缝的几点体会
一、前言
近年来,随着大型和高层建筑物的增加,混凝土的用量越来越大,使用的混凝土的强度等级也越来越高,混凝土的脆性缺陷也越发暴露出来,它对工程建筑物带来各种危害,如大体积混凝土的温差裂缝和干缩裂缝以及混凝土框架结构的各种裂缝,继而影响到结构的耐久性和结构的使用功能。对此有关专家已进行了数十年的深入研究和探讨,对钢筋混凝土结构裂缝发生的原因和治理的研究在理论和实践中也已获得了不少成果。因此本文仅只就混凝土的级配以及设计、施工中有关影响到裂缝发生的节点结合××××医院住院大楼工程的一些施工实践进行一些粗浅的探讨。
二、混凝土的级配
下表是该医院住院大楼工程地下室结构使用的泵送混凝土级配情况:部位强度等级水泥石子黄砂粉煤灰水jhn矿粉uea底板、墙板c40、s82191035733611907.069432顶板c503301035665701837.226840从上表可以看到,c40强度等级抗渗s8的混凝土水泥(p.o42.5)单方用量可以说已是相当的低了,加上粉煤灰和矿粉的用量也只有374kg,对控制混凝土的温差裂缝是有利的,但对混凝土的早期强度提高我们认为是不利的,而混凝土产生温差裂缝和干缩裂缝也主要在这一时期,也即“早期裂缝活动期”。因此如何恰到好处地选用混凝土的组成材料和进行合理地级配设计,做到既能有效控制混凝土的温升又能提高混凝土的早期强度以抵抗早期裂缝的产生,这似乎是有关混凝土检验试验人员应该进行深入研究的事情,但它又关乎混凝土结构的施工质量。三、有关设计构造节点
说起钢筋混凝土产生的裂缝,一般往往归结为沉降不均匀、温差裂缝和干缩裂缝以及施工中的保养不够,不容置疑,大多数的裂缝是因为这些原因产生的。但有时候,往往由于这些原因的存在而掩盖了结构节点处理的不足。1、基础承台与底板交接
在地下室基础结构中,设计的承台底标高往往比地下室底板的底标高要低得多,且承台与底板的交接往往是垂直交接,有时候地下室的底板设计厚度往往在400~600之间,有的甚至为了节约,底板厚度在300的也有。我们认为由于承台块体的刚度远远大于薄板的刚度而造成各种应力在板与承台角点交接处的应力集中,而使该部位出现八字缝。因此我们认为应对该部位的板应进行局部加强,比如加腋,并配制构造钢筋等。事实上,有些设计已经这样做了。2、地下室底板与墙板翻口
现在由于高层建筑越来越多,因此对竖向构件的强度要求也越来越高,这样往往就造成了竖向构件的强度远远大于平面构件的强度等级,对于设计也是无奈之事。现在,高层建筑地下室墙板的混凝土强度往往要比基础底板的强度高二个等级,有的甚至高三到四个等级。在实际施工中,由于基础底板的水平施工缝必须留置在墙板上,那么基础底板上必定有一段墙板(即通常所说的翻口)与之一起浇筑,但由于墙板与基础底板的混凝土强度等级不同,因此不能真正做到一起浇筑,尤其采用商品砼泵送的,就更容易在该部位产生施工冷缝。因此我们认为,设计最好要将基础底板与外墙板等竖向构件的强度等级统一,既减小了施工冷缝出现的几率,又便于施工,又能有效的保证工程质量。3、柱与梁、板
与上述情况类似,高层建筑中柱子的强度等级远远大于梁、板构件的强度等级,这似乎是无法解决的一个难题。柱子及周边一定范围内的梁、板混凝土要采用比其他梁、板混凝土高二到四个强度等级的混凝土浇筑,但其他梁、板的混凝土又要跟着浇筑,且不说临时模板的安拆困难,就是每个柱子周边四个方向的混凝土要在混凝土初凝前全部交接完毕也不是一件容易的事情。我们建议设计对该节点部位采用钢板套予以解决。四、施工中的节点处理
1、柱、墙与梁、板节点
现在,有很多工程为了加快工程进度,每一层结构的竖向构件的柱、墙与平面构件梁、板混凝土施工时一起进行浇筑,同时又不控制浇筑速度,在竖向构件柱、墙的混凝土浇筑到梁、板底后未作停歇,就立即进行楼面梁、板的混凝土浇筑。这时的柱、墙的混凝土未充分沉落稳定,在梁、板混凝土浇筑后继续沉落,所以混凝土浇筑完成后拆模后往往就在该处发生裂缝。断面高度大的深梁在与楼板的交接处也极易产生此种裂缝。因此我们认为每一层结构的竖向构件的柱、墙与平面构件梁、板混凝土不宜一起进行浇筑,如要一起浇筑,必须控制浇筑速度。对断面高度大的深梁也必须控制分层的浇筑速度。2、后浇带的处理
现在的地下室除了无法避免的一般都不设变形缝,而采用后浇带第二篇:钢筋混凝土裂缝论文 混泥土结构论文
钢筋混凝土裂缝论文混泥土结构论文
谈钢筋混凝土裂缝的治理
【摘要】本文结合作者多年从事建筑施工积累的经验,建筑混凝土结构裂缝有十余种类型,其特点和形成规律也各不相同,但在实际工程中,往往裂缝形成的原因是多种因素造成的,其中有主要因素,也有次要因素。
【关键词】裂缝;控制;治理
混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,经常困扰着工程技术人员。根据大量研究和工程实际,从原材料选择,改进组成设计、改善施工工艺等方面着手,可以预防混凝土裂缝的产生。下面就裂缝的产生原因和治理办法进行阐述。
地基沉陷引起的裂缝
1.1 裂缝产生
通常我们都认为地基土层在自重的作用下压缩已稳定,因此,地基沉降的外因主要是建筑物荷载在地基中产生的附加应力。其内因是土由三相组成,具有碎散性,在附加应力的作用下土层的孔隙发生压缩变形,引起地基沉降。
1.2 治理措施探讨
1.2.1 结构方面措施
(1)采用轻质高强的墙体材料,如陶粒混凝土、空心砌块、多
孔砖等,以减轻墙体自重。
选用轻形结构。如可采用预应力钢筋混凝土结构,轻钢结构和各种轻型空间结构等。工业厂房屋盖的重量较大,可将过去常用的大型屋面板外加防水屋盖改成各种自防水预制轻型屋面板,重量可减轻许多。减少基础和上覆土的重量。可采用空心基础、薄壳基础、无埋式薄板基础等自重轻,回填土少的基础形式,以及用空地板代替厚填土以减轻基底压力。
(2)加强建筑物的刚度和强度。控制建筑物的长高比L/H<2.5;设置封闭圈梁和构造柱。圈梁设置在基础顶面,顶层门窗上方。地震烈度8度地区应每隔一层加一道圈梁,甚至层层设置圈梁。圈梁应设置在外墙,内纵墙和主要内横墙上,并宜在平面内连成封闭系统。圈梁的宽度等于墙厚,高度不小于120mm。所采用的混凝土强度等级不低于C15。纵向连续浇注,一次完成以形成整体结构。构造柱应设置在外墙四角和内外墙交接处,其钢筋与圈梁连接成整体。
(3)减小或调整基底的附加应力,设置地下室。以挖除的地下室空间的土重抵消部分甚至全部建筑物的重量,达到减小沉降的目的;改变基底尺寸,使不同荷载的基础沉降量接近,减轻不均匀沉降值。
1.2.2 施工方面措施
(1)保持地基土的原状结构。粘性土通常具有一定的结构强度,尤其是高灵敏度土,基槽开挖时,应避免人来车往破坏地基持力层土
的原状结构。必要时,基槽开挖深度保留200mm左右的原状土,待基础施工开始时再挖除。如果坑底已扰动,可先铺一层中粗砂,再铺卵石或碎石压实处理。
(2)合理安排施工顺序。当建筑物各部分荷载差异大时,施工顺序安排应先盖高楼、荷载重的部分,后盖低层、荷载轻的部分,这样就可以调整部分沉降差。
(3)注意选择合理的施工方法。在己建成的轻型建筑物附近,不宜堆放大量的建筑材料或土方,以避免地面堆载引起建筑物产生附加沉降。在进行井点降水降低地下水位及挖深坑修建地下室时,应注意对临近建筑物可能产生不良影响。拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物,桩的设置应首先进行。
施工技术引起的裂缝
2.1 裂缝产生
混凝土裂缝的种类和分布位置:现浇楼板混凝土穿透性龟裂;现浇楼板混凝土预留孔洞的放射性裂缝;墙体混凝土上部裂缝。
2.1.1 楼板拆模过早或拆模后再次支撑未作同条件混凝土试块或不依据同条件混凝土试块达到设计强度100%就提前拆模,但拆模后又承受不了荷载就可能造成顶板混凝土开裂;此时利用支撑对此种情况的混凝土楼板进行局部受力往上顶,因为是局部支点,而且是人为掌握支顶力度无法确定支力大小,就不可避免地会出现此支撑支顶过力而使楼板混凝土出现裂缝。
2.1.2 楼板底模和支架的整体强度、刚度不够
作者总结,存在下面的原因时均能造成楼板底模和支架的整体强度、刚度不够的结果,同事使得混凝土结构产生裂缝。未进行模板强度计算;支撑间距和龙骨间距大于经过模板计算的施工方案间距;支撑或龙骨的材料规格小于经过模板计算的施工方案的材料规格;立向支撑的接头缝、支撑与龙骨接触缝、大小龙骨接触缝、小龙骨与竹胶板接触缝因有缝隙而不实;立向支撑接头轴心不直,且无拉杆或拉杆无效。
2.1.3 泵送混凝土布料杆安放处未设附加支撑
混凝土布料杆本身重量和布料杆系统中混凝土的重量形成的荷载均承压在布料杆4条腿的4个支点上,在送混凝土时布料杆受混凝土输送泵压力冲击的影响,使得布料秆的4条腿支点经常出现2条腿受力的状态,此时的现浇板混凝土强度均未达到设计强度,所以此开间楼板混凝土很容易产生裂缝。
2.2 治理措施探讨
2.2.1 模板的支撑、大小龙骨材料规格和间距必须通过模板强度计算确定,并在施工中严格执行。
2.2.2 与竹胶板接触的小龙骨厚度必须加工得一致、准确,以确保与竹胶板接触紧密。
2.2.3 在确保按施工方案设置支撑的拉杆以外,尽可能采用无接头支撑和顺百古撑,如使用有接头支撑,必须确保两半段支撑的轴心
基本一致,且必须保证接头缝隙密实,并在接头部位必须设置双向拉杆,并将拉杆端头与墙顶实,确保有接头的支撑受力后轴心不弯曲。
2.2.4 楼板混凝土开盘前必须将支撑、上下端接头缝、大小龙骨交接缝用木片等物塞实。
2.2.5 将泵送混凝土布料杆安置在每层的固定房间,将布料杆的四个支脚位置固定,在每次顶板施工放线时,弹好固定位置的4个十字线(十字线长不小于1米),将十字线处单独增设支撑,并在每次布料杆吊放时将4个支脚处增铺不小于50mm厚、200mm宽的木垫板,并与十字线对正。此作法是预防混凝土布料杆因泵送压力冲击造成单支脚受力致使楼板开裂的有效方法。
2.2.6 为防止楼层吊放物料的冲击集中荷载造成楼板混凝土开裂,在每楼层基本固定的吊放物料的房间楼板模板下,在原有支撑数量的基础上适当增加临时性支撑,待上一楼层吊放的物料分散使用或使用完成后,再将此支撑拆下倒往其它部位周转使用。
结语
对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。建筑混凝土结构裂缝有十余种类型,其特点和形成规律也各不相同,但在实际工程中,往往裂缝形成的原因是多种因素造成的,其中有主要因素,也有次要因素,因此分清主次因素,对混凝土结构裂缝原因给出科学正确的“诊断”,是至关重要的,对症下药方能起到事半功倍的效果。随着当今我们对混凝土
耐久性研究的不断深入,材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高,相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
第三篇:浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施
上海城市管理职业技术学院
毕 业 论 文
标 题 浅析钢筋混凝土结构裂缝的
成因及预防措施 学 院 土木工程与交通学院 专 业 建筑工程技术 班 级 10建工(1)班 姓 名 李可桑 指导教师 沈 华 2013 年 4 月 16 日
摘要
近年来,随着建筑业的蓬勃发展,商品混凝土开始得到广泛的应用。在此期间,混凝体结构的施工工艺有了长足的进步,强度等级也日趋升高,结构形式和混凝土的传输形式也有了明显的改善。但由于钢筋混凝土结构的复杂性、特殊性,在施工、使用过程中往往容易出现裂缝,从而影响到建筑物的正常生产、使用。这一问题长期困扰着大批的工程管理人员和技术人员。因此,对钢筋混凝土的结构裂缝成因及预防措施进行分析、探讨,具有重要的现实意义。关键字:
钢筋混凝土
裂缝
预防措施
I
目录
一、引言.....................................................................................................1
二、钢混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析................................1
(一)钢筋混凝土结构裂缝的类型........................................................1
(二)钢混凝土结构裂缝危害................................................................4
(三)钢筋混凝土结构裂缝的成因........................................................4
三、钢筋混凝土结构裂缝的预防措施....................................................7
(一)材料措施........................................................................................7
(二)施工措施........................................................................................8
(三)设施措施........................................................................................9
四、钢筋混凝土结构裂缝处理措施......................................................10
(一)表面修补法..................................................................................10
(二)内容修补法..................................................................................10
(三)结构补强加固法..........................................................................10
(四)混凝土置换法..............................................................................11
(五)电化学防护法..............................................................................11
(六)仿生自愈合法..............................................................................11
五、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述..............................12
(一)工程概括......................................................................................12
(二)工程设想......................................................................................12
(三)工程抗裂施工措施......................................................................12
II
五、小结...................................................................................................13 参考文献...................................................................................................16
III
浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施
一、引言
随着我国国民经济的高速发展,钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中,混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料,但是伴随这类材料的生产研究与应用,混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,尤其是楼板的裂缝,轻者影响建筑物美观,造成渗漏水,重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一,特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝,往往会引起业主对工程质量提出异议,从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。因此,正确分析裂缝产生原因,切实加以防治十分必要,十分迫切。因此研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训,从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面,着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。
二、钢混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析
(一)钢筋混凝土结构裂缝的类型
1.荷载裂缝
当结构物收到外荷载作用,导致混凝土内部产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度,使混凝土产生的裂缝。按照荷载的性质,混凝土结构的荷载裂缝可分为弯曲裂缝、剪切裂缝、扭弯裂缝。由于混凝土是典型的脆性材料,抗拉强度很低,因此,在混凝土结构设计中,荷载裂缝主要通过设置受力钢筋加以控制。
2.变形裂缝
根据国内外调查资料表明,属于变形引起的裂缝约占80%;属于荷载引起的裂缝约占20%。混凝土的变形并不必然导致裂缝的产生。当变形受到约束时,导致拉应力产生“微观裂缝”;“微观裂缝”将不断发展为“宏观裂缝”,即变性裂缝。变形受到的约束分为内约束和外约束,内约束是指一个物体或一个结构本身
各质点之间的相互约束作用,如混凝土组成材料内部砂石对水泥石的约束作用;钢筋混凝土中钢筋对混凝土变形的约束作用以及混凝土内部自身变形的不协调等。外约束指一个构建变形受到其他构建的阻碍,或一个结构变形受到另一构件的阻碍,如圈梁对楼板的约束作用、柱子对墙体的约束作用。
(1)塑性坍落裂缝
塑性坍落裂缝在混凝土浇筑后成型后,在初凝前,由于混凝土塑性坍落收缩所致。所谓塑性坍落收缩指混凝土浇筑后,因原材料相对密度差异,在重力或其他外力作用下,集料下沉,水泥浆上升,产生泌水的过程。当混凝土塑性坍落受到阻挡时,就会产生拉应力,当拉应力大于混凝土的抗拉强度时,混凝土表面即产生塑性坍落裂缝。
(2)收缩裂缝
收缩裂缝分为干燥收缩和化学收缩两种。1)失水干缩。水分蒸发,凝胶体失水变小。混凝土中的部分水分被吸收,部分水分被蒸发,体积有一定的缩小。干缩量与水泥用量、水灰比的大小有关。水泥用量多、水灰比大的混凝土其收缩亦大。同时混凝土收缩量与气候有关,夏季气温高,气候干燥,混凝土中水分蒸发快,收缩也快。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有时甚至一年半载,而且裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微,有事呈平行线状或网状,常常不被人们注意。但是应当特别指出的是,由于炭化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重岁还薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。实际施工中,加强覆盖养护,采取二次搓毛压平措施,对防止塑性收缩裂缝的产生和裂缝愈合有良好的作用。2)化学收缩。水泥水化生成物体体积小于反应前物质的总体积从而导致的收缩。
(3)温度裂缝
混凝土由于温度变化产生的热涨落变形即为温度变形。当混凝土结构或构件的温度变形受到约束时,将在混凝土结构内部产生温度应力,当由此产生的内部拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,混凝土便产生温度变形裂缝。温度裂缝是否产生,裂缝的部位、形状、宽度都与约束程度及材料的抗拉强度有关。而无论外约束还是内约束,温差或者材料膨胀系数不同导致的温度变形差是温度应力产生 的根本原因。
(4)地基不均匀沉降裂缝
建筑物地基处理不满足规范要求或者地基承载力不足时,因上部建筑物压力的作用将产生沉降变形。若地基沉降变形不均匀,将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂,这种裂缝称为地基不均匀沉降裂缝,简称“沉降裂缝”。沉降裂缝一般出现在严重湿陷性黄土,冻胀土,膨胀土,软弱土等承载力不足切不均匀地基上刚度差别悬殊时,也会因不均匀称将导致裂缝发生。
(5)化学反应膨胀裂缝
化学反应使沪宁图内部不均匀膨胀,在内约束的作用下,导致混凝土开裂。包括水泥安定性不良裂缝、碱集料反应裂缝和钙矾石膨胀裂缝等。水泥中含有过量的游离氧化钙、氧化镁,或者产生水泥时加入了过量石膏,将导致水泥体积安定性不良。安定性不良的水泥凝结硬化后,游离氧化钙、氧化镁的延迟水化,以及过量石膏与水泥中C3Af反应延迟生成的钙矾石都会产生膨胀,导致混凝土开裂。安定性不良的水泥实际上是废品,因此,由于导致的开裂在实际工程中很少发生。碱集料反应是混凝土中的碱与集料中活性SiO2发生的一种化学反应。其反应物为无胶凝性能的凝胶体,体积膨胀3~4倍,可产生很大的内应力导致混凝土开裂。
(6)钢筋锈蚀裂缝
混凝土内部的碱性环境使钢筋表面形成钝化膜,起保护钢筋,防止锈蚀的作用。混凝土处于腐蚀环境下,或者在空气中的CO2的作用下,内部的Ca(OH)2将不断被消耗,称中性化。中性化将使混凝土碱度降低,若中性化深度超过钢筋保护层厚度时,会使钢筋表面敦化膜破坏,钢筋锈蚀膨胀,导致混凝土开裂。混凝土中性化发展速度与外部环境、混凝土组成材料以及密匙程度有关,因此,混凝土材料选择和制备不当,或混凝土保护层太薄时,因此,当混凝土中含有过量的氯离子,或者建筑物处于氯离子介质环境中时,也易产生钢筋锈蚀裂缝。
(7)冻融裂缝
寒冷或严寒地区,处于潮湿环境下的混凝土结构,混凝土内部水分结冰将产生体积膨胀,在反复冻融循环作用下,混凝土将产生冻融裂缝。有时地基土体的冻胀也可能导致混凝土开裂。冻融裂缝的产生于混凝土的密实程度和长期受
潮有关。一般工业与民用建筑,冻融裂缝大部分出现在顶层混凝土挑槽、女儿墙、混凝土压顶等部位,少部分在底层勒脚部位出现。卫生间、盥洗室靠近外墙的混凝土,因长期受潮多次冻融,有时也会出现裂缝。冻融裂缝的特点是裂缝附近混凝土酥松、表面砂浆剥落、钢筋裸露,产生锈蚀。同时开裂情况伴随时间的推移将不断恶化。
(二)钢混凝土结构裂缝危害
钢筋混凝土结构是多组分复合材料,在各种条件变化和各种材料变形不一致的情况下,微观裂缝的产生几乎是不可避免的,这种细微裂缝如果不扩展或在一定范围内扩展的话,它对一般的工业与民用建筑的正常使用是不会造成危害的,有害与无害的界限由结构使用功能 决定的。对钢筋混凝土,特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝,不会迅速导致破坏,只是限制裂缝宽度的问题,使其达不到有害程度。但实际使用过程中,钢筋混凝土结构在荷载作用下或是进一步温差和干缩的情况下,细微裂缝会开始开展并相互贯通,从而发展成较大裂缝,对结构造成极大的影响,形成危害。
常见危害有:(1)影响钢筋混凝土结构的承载能力;(2)引起钢筋锈蚀,使保护层崩落;(3)影响钢筋混凝土结构的正常使用;(4)降低结构刚度,影响建筑物的整体性;(5)影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿命;(6)影响建筑物的美观;(7)裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大 的经济损失。
(三)钢筋混凝土结构裂缝的成因
混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,当温度、湿度发生变化,地基产生不均匀沉降时,极容易产生裂缝。裂缝的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
1.材料因素
(1)粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大;集料颗粒级配不良容易增大混凝土收缩,使混凝土产生裂缝。
(2)骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土用灰量、用水量增多,收缩量增大。
(3)混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。(4)水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。
(5)水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高 2.施工因素
(1)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接成因。
(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
(5)避免在极端天气条件下施工,可以减少砼结构的开裂情况。3.设计因素
(1)设计结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,所产生的构件裂缝。
(2)设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
(5)设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。4.外界因素(1)地基变形
在钢筋砼结构中,造成开裂主要原因是地基的不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
(2)温度变形
砼具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/0C°当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过砼的抗拉强度时,就会产生裂缝。在工程中,这类裂缝较多见,譬如现浇屋面板上的裂缝,大体积砼的裂缝等。
(3)湿度变形
砼在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2~0.4‰,其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决砼的早期干缩问题。
(4)结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。如:拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%~40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2mm~0.3mm,对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝,则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
(5)徐变
砼徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也和很常见。据文献记载受弯构件截面砼受压徐变,可以使构件变形增大2~3倍,预应力结构因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。
(6)周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。(7)意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。(8)野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
三、钢筋混凝土结构裂缝的预防措施
(一)材料措施
1.材料选用
(1)水泥:根据工程条件不同,尽量选用水化热较低、强度较高的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。
(2)粗骨料:适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应;有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。
(3)细骨料:一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂;所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。
(4)外掺加料:宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减少收缩。
(5)极采用掺合料和混凝土外加剂,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
(6)正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
(7)钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响。(8)钢筋的位置要正确,保护层过大或过小都可能导致砼开裂,钢筋间距过大,易引起钢筋之间的砼开裂。
2.配料
(1)配合设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确,搅拌时间应保证;禁止任意增加水泥用量。
(2)混凝土运输过程中,车鼓保持在每分钟约6转,并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟,以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失,可以掺一定的外加剂以达到理想效果。
(3)浇筑分层应合理,振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。3.配筋
(1)混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用。结构设计中经常忽略构造钢筋的重要性,因而经常出现构造性裂缝。合理的配筋,特别是构造配筋,细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸,可有效避免构造性裂缝的产生。
(2)施工中对钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响。
(3)钢筋绑扎位置要正确,保护层厚度要尽量准确,不要超出规范规定;钢筋表面应洁净,钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。
(二)施工措施
1.混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度;加强混凝土温度的监控,及时采取防护措施,优化混凝土配合比。
(2)加强混凝土的早期养护,并适度延长养护时间,在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护,在浇水养护有因难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保湿材料等方法。
(3)大体积混凝土施工,应做好温度测控工作,采取有效的保温措施,保证构件内外温差不超过规定。
(4)开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。
(5)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收,对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利的地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。
(6)合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深的基础,以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建(构)筑物各部分荷载相差较大时,一般应施工重、高部分,后施工轻、低部分。
(7)避免在雨中或大风中浇灌混凝土。
(8)对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。
(9)夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温人模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。
2.模板工程
(1)模板构造要合理,以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝。(2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。
(3)合理掌握拆模时机。拆模时间不能过早,应保证早龄期砼不损坏或不开裂;但也不能太晚,尽可能不要错过砼水化热峰值,即不要错过最佳养护时机。
(三)设施措施
(1)建筑平面造型在满足使用要求的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂;控制建筑物的长高比,增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力。
(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
(3)控制建筑物的长高比,长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。
(4)正确设置变形缝,位置和宽度选择要适当,构造要合理。
(5)合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中。
(6)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制,可以和其它结构缝合并使用。
(7)部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁,以适应窗台的变形,防止窗台处产生竖直裂缝。
(8)构件配筋要合理,间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板,上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处,宜增加附加横向钢筋。
(9)减少地基的不均匀沉降,在基础设计中可以采取调整基础的埋置深度,不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形。
(10)层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝。
(11)积极采用补偿收缩混凝土技术:在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺
用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。
(12)重视对构造钢筋的认识:在结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量。
四、钢筋混凝土结构裂缝处理措施
(一)表面修补法
适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理,亦使用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。具体方法有:(1)表面涂抹水泥砂浆,(2)表面涂抹环氧胶泥。,(3)表面涂刷油漆、沥青,(4)表面凿槽嵌补。
(二)内容修补法
用压浆泵将胶结材料压入裂缝中,由于其凝结、硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响,或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用的灌浆材料有水泥和化学材料,可按裂缝的性质、宽度、施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆,对宽度小于0.5mm的裂缝,或较大的温度收缩裂缝,宜采用化学灌浆。
1.水泥灌浆
一般用于大体积混凝土结构的修补,主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。
2.化学灌浆
化学灌浆能控制凝结时间,有较高粘结强度和一定的弹性恢复力,结构整体性效果好,适用于各种情况下裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等有点,应用最广。
灌浆操作主要工序是表面处理(布置灌浆嘴和试气)、灌浆、封孔,一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷,不另设钻孔。
(三)结构补强加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行
处理。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构作补强加固,可扼制裂缝进一步发展,恢复结构的整体性。
(1)锚杆常用水泥砂浆或树脂灌注,锚杆与缝面夹角越大越好。浆液凝固后,锚杆成为结构的一部分,能增强结构的承载能力。采用预应力锚杆,锚固作用更明显,甚至能使混凝土弥合。
(2)钢板补强法,是将钢板用粘合剂粘结在混凝土表面上,再用锚杆安装固定。为了结合紧密,也就可先将钢板固定,再灌浆充填钢板与混凝土之间的孔隙。
(3)钢筋混凝土补强法,是在原结构表面浇筑一层钢筋混凝土,起到封闭裂缝,提高承载力,阻止裂缝发展的作用。
(四)混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
(五)电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。
(六)仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
五、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述
(一)工程概括
新乡第四水厂一期工程位于红旗区西南角,北临道清路,占地70000平方米,属群体工程,其中包括沉淀池、清水池、废水池、吸水井、液铝池等多个大型现浇钢筋混凝土水池。这些大型水池池壁高4~7.6米,均为10万m2/d处理能力规模,设计要求水池完全无渗漏。
大型水池池壁高,迎水面延长米极长沉淀池长宽分别为107米和26米、清水池长为40米,但池壁厚度不厚,仅在260~300毫米之间,均为现浇钢筋混凝土板壁。水池储水量大,水压力高,若施工技术措施不完备或施工不当,极易造成大面积渗漏水。
(二)工程设想
1.为防止因地基不均匀沉降而导致水池结构性开裂渗漏水,基础地基加固采用砂垫层方法处理。
2.防止大体积现浇钢筋混凝土的收缩裂缝出现,在抗渗混凝土内掺入HEA高效防水剂和延长大型水池长度方向设置垂直伸缩缝。
3.为提高现浇混凝土的抗渗性能,在混凝土池壁内外侧涂抹防水剂。4.在工程施工过程中,采用一些技术措施进一步保证现浇钢砼水池的抗渗性能。
(三)工程抗裂施工措施
1.基础地基加固
为减少基础沉降,提高地基承载力,地基加固处理采用换填法,即采用砂垫层的方法。以保证结构沉降为柔性均匀沉降。
(1)根据地质勘察报告水池基底标高位于②3层黑灰色黏土层,流塑,土层较差,故基础挖至④1层暗绿-黄色黏土层,土层性质硬塑-可塑,中压缩性,土层较好;以④1层土层作为持力土层,其上的土层均用密实的砂垫层置换。
(2)砂垫层施工时先砌筑挡砂墙,再分层分皮(25毫米一皮,30米长一段)铺砂,再浇水、振捣(平板振动机),经过贯落度检测合格,进行环刀试验,数
据合格后再进行下一层施工。
(3)砂垫层干密度经测试为平均值为1.74×103kg/m3大于设计要求的1.6×103kg/m3。
2.优化混凝土配合比
为防止混凝土自身渗漏,采用抗渗混凝土,抗渗等级S6。由于大体积现浇钢筋混凝土易出现收缩裂缝,为提高混凝土的抗裂性能,在抗渗混凝土内掺入适量的HEA高效防水剂和设置垂直伸缩缝间距,沉淀池伸缩缝间距约为45米。
由于HEA具有与自身相容性的高效减水成份,搅拌时间控制应比普通混凝土延长30~60秒。保湿养护至关重要,混凝土初凝后即开始浇水和盖麻袋养护,养护期不少于14天,要始终保持表面湿润状态。振捣必须密实,不能过振或漏振,采用专人专区负责制,以混凝土开始泛浆和不冒泡为原则。
3.内外防水剂
(1)池壁迎水面涂JK2050水性高效有机硅防水剂。
JK2050直接喷涂在混凝土表面,渗透到混凝土表层内5~8毫米,通过其于混凝土的浇合固化作用完全填补了混凝土表面的水化热细微裂缝在混凝土表面形成永久性的不透水层,保证了混凝土池壁的抗渗性能。
(2)池壁外侧涂刷氰凝
池壁外侧±0.00以下及垫层面涂刷JK-19A优质改性氰凝,以阻隔地下水同混凝土池壁的接触,该防水剂抗渗性能优良,耐冲刷,弹性好,抗裂性优异,且耐化学品介质腐蚀,最适合地下及室外防水涂膜。
(3)防水剂施工需要先进行基层处理,保证混凝土表面无孔隙、无其它附着物,然后在清洁的表面上涂刷防水剂。
五、小结
钢筋混凝土结构裂缝是影响建筑物满足安全性、适用性和耐久性的一个非常重要的方面,建筑物的结构或构件常常由于各种不同的原因导致各种裂缝出现,是不可避免的,其有害程度是可以控制的,有害与无害的界限是由结构使用功能决定的。因此加强钢筋混凝土结构出现裂缝原因的分析是非常重要的,设计、施工、材料等方面因素对钢筋混凝土结构开裂的影响是相互联系、相互制约的,必须全面系统的考虑。从裂缝的分类入手,弄清裂缝出现的原因,对裂缝采取措施
加以正确的处理,能够避免钢筋混凝土结构裂缝的产生或者使裂缝尽可能将其有害程度控制在允许范围之内,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,钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到圆满的解决。保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
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《混凝土结构施工技术》
北京:机械工业出版社,2009.
第四篇:钢筋混凝土梁产生裂缝的原因及处理
现浇混凝土梁裂缝的分析及预防
【摘要】本文分析了钢筋混凝土梁的裂缝产生原因和部位,并提出了相应的预防措施。【关键词】钢筋混凝土梁 裂缝 热胀冷缩 1前言
钢筋混凝土梁在外荷载的直接应力和次应力的作用下,引起结构变形而裂缝。构件在使用过程中受年温差的长期作用,当温差的胀缩应力大于构件极限抗拉强度时就会裂缝。构件裂缝的因素是多方面的,包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等,无论何种原因产生的裂缝,都会给建筑物肢体结构带来影响。2裂缝形成原因
钢筋混凝土梁出现裂缝的原因很复杂。主要有:材料或气候因素、施工不当、设计和施工错误、改变使用功能或使用不合理等。通常可归纳为以下几种:
(1)收缩裂缝。混凝土尚处于未完全硬化状态时,如干燥过快,则产生收缩裂缝,通常发生在表面上,裂缝不规则,宽度小。
(2)水泥水化硬化时的裂缝。水泥在水化及硬化的过程中,散发大量热量,使混凝土内外部产生温差.超过一定值时.因混凝土的收缩不一致而产生裂缝。
(3)温变裂缝。现浇钢筋混凝土梁随着温度变化会产生热胀冷缩变形。即温度变形。
AL=L(t1-t2)﹠△AL—— 钢筋混凝土梁的变形值
L――梁的长度
((t1—t2))—— 温度变化值
d— — 材料的线嘭胀系数、混凝土为10a×10-b由于混凝土截面高度较大或较特殊环境下施工.如较寒冷地区施工。梁的上下表面温度不一致,梁会产生温度弯矩。如温度弯矩与荷载弯矩迭加超过梁所能承担的能力。梁便会产生裂缝。预防产生温度裂缝的措施主要有:① 设置温度裂缝。② 运用水化热小和收缩小的水泥。③ 浇筑后.表面应及时覆盖并洒水养护.复季应延长养护时间,寒冷季节混凝土表面采取保温措施。
(4)设计欠周全。如钢筋混凝土梁的截面不够,梁的跨度过大,高度偏小,或者由于计算错误,受力钢筋截面偏小、配筋位置不当、节点不合理等。都会导致混凝土梁出现结构裂缝。
(5)施工质量造成的裂缝。
① 由于混凝土标号偏低、受力钢筋截面偏小、截面尺寸不符合设计等而导致混凝土梁出现裂缝。
② 由于施工不当、模板支撑下沉,或过早拆除底模和支撑等形成的裂缝。
③ 由于施工控制不严,在梁上超载堆荷,而导致出现裂缝。
(6)预制钢混凝土梁在运输、吊装过程中,由于支撑不合理、吊点位置不符,以及较大的振动或冲击荷载,也会导致钢筋混凝土梁出现裂缝。
(7)在使用过程中,改变原来的使用功能,如将办公室改为仓库、屋面加层、使用不当、增大梁上荷载等均会出现裂缝。3裂缝的部位 3.1 粱受拉区裂缝
由于浇筑混凝土时施工管理不善.使用了低劣的钢筋,造成梁受拉钢筋强度不足。施工中,提前拆模、施工荷载超过设计荷载或混凝土强度低于设计规定,以及使用不当,使用荷载大大超过原设计荷载,使梁受拉区产生裂缝。梁受拉区产生的裂缝一般采用水泥浆封闭,防止钢筋锈蚀,再根据具体情况做补强加固处理。3.2 梁在支座附近的斜裂缝
梁的混凝土强度低于设计强度,抗剪钢筋不足,箍筋没有增加,也有的因超载,提前拆模时混凝土强度低于标准强度值,造成的抗剪能力低而产生剪切裂缝。应先用粘结浆液压注处理。再进行加固补强。确保梁的使用安全。3.3 粱受压区裂缝
梁的高度小,有的梁没有抗裂验算,混凝土振捣不够密实,梁长期在温差作用下产生温差变形及长期处于干燥状态的环境中干缩变形,梁在温差和干缩的综合作用下裂缝。缝上宽下窄,有贯穿的,不贯穿的。裂缝长度为梁高的3/5~4/5,粱底部不裂。这种裂缝可用水泥砂浆压注、粘结密封裂缝和补强。4 裂缝的处理
根据裂缝的成因情况,可将裂缝分为两种类型:一类是由于材料、气候等造成的一般塑性收缩裂缝、干缩裂缝等。这类裂缝一般对承载力影响小,可作一般处理或不处理;另一类裂缝明显影响了梁的承载能力。随着裂缝的扩展和延伸,钢筋达到屈服强度,受压区混凝土应变量增大.梁刚度大大降低,构件趋向破坏。此类缝必须及早采取加固补强。以满足结构安全需要。对于裂缝的处理,首先要重视对裂缝的调查分析,确定裂缝的种类、程度、危害及加固的依据。调查可从裂缝的宽度、长度、是否贯通、是否达到 弹性极限应力的位置、有无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等多处人手,分析裂缝产生的本质原因,以采取相应的措施。
1.经过调查分析,确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:
(1)表面修补法。该法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛。清水洗净干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。
(2)充填法。当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。
(3)注入法。当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先裂缝处安设注入用管.其它部位用表面处理法封住.使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2mm 时,效果较好。2.如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固的目的,可采用的方法有:
(1)钢箍加固法。此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套人钢板后用螺母拧紧。也可采用由两个u形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。
(2)粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂粘结到构件混凝土裂缝部位表面.使钢板或型钢与混凝土连接成整体共同工作。粘结前.钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3mm 左右。
(3)梁的三面或四面加做围套法。在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大,做钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定,一般两侧大于50ram,上下大于l00mm 为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受楼面限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜大于l00mm.纵向钢筋可用25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔500mm 凿洞以浇筋混凝土,箍筋可用开口箍或穿板封闭箍.并经计算确定配筋数量。
(4)梁的单面加大截面法。单面加大截面法分两种,即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于粱的支座抗弯强度不足的加固,所加混凝土靠焊在原梁上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土接成整体.上部荷载靠附加纵筋承受。梁的上部加厚,适用于梁跨中抗弯不足加固.当梁截面强度与要求相差不大时,可将梁下加厚80mm~l00mm.配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当粱的截的下部增加l00mm 以上,按计算配置纵筋和箍筋采用围套及单面加厚法加固时,纵筋与支座连接有下述方法:
梁支撑在柱上时,新加纵筋可通过连接钢板或直接与柱内受力筋焊接在一起;梁支撑在主梁上时,应在主梁上回设斜托支座,斜托钢筋与主梁中主筋焊接。对于梁的端支座,可将梁内部分纵向钢筋按45。或30。角曲折成斜筋焊于主梁内原纵筋上,或另加入浮筋,电焊连接新旧纵筋。5结语
钢筋混凝土梁裂缝应针对成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝.应全面调查分析,查明原因,取得加固依据,在选择处理方法上,应比较论证、综合考虑,以求施工方便、经济高效。
钢筋混凝土梁出现裂缝如何进行质量检测?
钢筋混凝土结构上产生的裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件的某些部位。
对于各类裂缝,必须先查明其性质和产生的原因,进而确定具体的修缮方法。钢筋混凝土结构裂缝根据
其产生的原因不同可分为荷载裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、腐蚀裂缝、沉降裂缝等。各种裂缝产生原因
荷载裂缝
结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等
部位。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足、地基不均匀沉降等等。
钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师需根据地基情况,静、动
荷载,环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。从国内外有关规范可知,对结构变形作用引起的裂缝问
题,存在着两类学派:一是设计规范规定很灵活,没有验算裂缝的明确规定,而由设计人员自由处理。另
一类则是设计规范有明确规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制,如我国《混凝土结构
设计规范》(GB50010,SO4
22002)及有关试验资料,混凝土最
大裂缝宽度的大致控制标准:(1)无侵蚀介质,无防渗要求为013~014mm;(2)轻微侵蚀,无防渗要求为
012~013mm;(3)严重侵蚀,有防渗要求为011~012mm。为了达到这样的标准,就必须对各种裂缝采取相
应的控制措施。
211 荷载裂缝
在结构设计方面,结构设计者必须严格按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第811 条规定
进行裂缝控制验算,根据不同的结构部位,采取相应的合理配筋。
212 温度裂缝
防止因混凝土本身与外界气温相差悬殊,处于高温环境的构件,应采取隔热措施,加强养护,尤其在气温高、风大且干燥的气候条件下更应及早喷水。对大体积混凝土应控制裂缝,大体积混凝土工程因散
热降温引起的冷缩比干缩更容易引起开裂,常规的温控措施既复杂又费钱。
213 干缩裂缝
一是可以通过改善材料性能来控制,如前提到在工程中采用的补偿收缩混凝土对此种裂缝的控制也
很有效。补偿混凝土是一种适度膨胀的混凝土,按国内外补偿混凝土的技术要求,混凝土在湿养护期间, 在配筋率ρ = 018 %的试验条件下,它产生的限制膨胀率为0102 %~0103 % ,在混凝土中建立的预压应力
为012~017MPa ,这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力。与此同时推迟了混凝土
收缩的产生过程,这就是补偿混凝土的抗裂原理。
214 沉降裂缝
对软土地基进行必要的夯压和加固处理;预制场地应夯打密实方可使用;现浇和预制构件模板应支
撑牢固,保证其强度和刚度,并应按规定时间拆模;防止雨水及施工用水浸泡地基。
215 腐蚀裂缝
保证混凝土的密实度,以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入;在构件表面加涂防护层。
施工项目质量问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。
施工项目质量问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。
一、墙体裂缝分析
(一)地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析
房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45。呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂,其裂缝上大下小,向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留设沉降缝时,也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时,裂缝位于层数低的荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。
当房屋两端土质压缩性大,中部小时,沉降分布曲线将成凸形,此时,往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外,也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。
在多层房屋中,当底层窗台过宽时,也往往容易因荷载由窗间墙集中传递,使地基不均匀沉降,致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲,引起窗台中部的竖向裂缝。
此外,新建房屋的基础若位于原有房屋基础下,则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5~1。否则,由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理,在施工相邻的高层和低层房屋时,亦应本着先高、重,后低、轻的原则组织施工;否则,若先施工了低层房屋后再施工高层房屋,则也会造成低层房屋墙体的开裂。
从以上分析可知,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系,长高比大的房屋因刚度差,抵抗变形能力差,故容易出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关,当沉降分布曲线为凹形时,裂缝较多的发生在房屋下部,裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形,裂缝较多的发生在房屋的上部,裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关,在门窗洞口处,平面转折处、层高变化处,由于应力集中,往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏,其主拉应力为45。所以裂缝也成45倾斜。
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂,首先应处理好软土地基和不均匀地基,但在拟定地基加固和处理方案时,又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作;不能单纯从地基处理出发,否则,不仅费用大;而效果亦差。在上部结构处理上有:改变建筑物体型;简化建筑物平面;合理设沉降缝;加强房屋整体刚度(如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等);采用轻型结构、柔性结构等。
(二)温度应力引起墙体裂缝分析
一般材料均有热胀冷缩性质,房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10/C,而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5XlO/C,在相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右。所以,在混合结构中,当温度变化时,钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一,必然彼此相牵制而产生温度应力,使房屋结构开裂破坏。
温度应力引起墙体裂缝一般有以下几种情况: 1.八字形裂缝
如图4-6所示,当外界温度上升时,外墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分(特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖)的伸长值大得多。从屋盖与墙体连接处切开来看,屋盖伸长对墙体产生附加水平推力,使墙体受到屋盖的推力而产生剪应力,剪应力和拉应力又引起主拉应力,当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字形裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零,两端最大,因此八字形裂缝多发生在墙体两端,一般占二、三个开间,且发生在顶层墙面上。
2.水平裂缝和包角裂缝
平屋顶房屋,有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的,包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式,是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的,在这种情况下,下面一般不会再出现八字形裂缝。有时,外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。
3,女儿墙根部和竖向裂缝
女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推、拉力,使女儿墙根部的砌体外西域女儿墙外倾现象,形成水平裂缝。有时,由于钢筋混凝土屋面的收缩,也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。
此外,在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝,这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致。
影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂,以上所述的仅是一些常见的情况。为了减少温度应力的影响,可采取合理地设伸缩缝;避兔楼面错层和伸缩缝错位;加强屋面保温、隔热;用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离,并在女儿墙根部留一定空隙,使其能自由伸缩且有伸缩余地;采用蓄水屋面域种植屋面;女儿墙设构造柱;加强结构的薄弱环节,提高其抗拉强度等技术措施。
二、悬挑结构坍塌分析
悬挑结构坍塌实例较多,一是整体倾覆坍塌;二是沿悬臂梁、板根部断塌。其主要原因有: 1.稳定力矩小于倾覆力矩
悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定,要求抗倾覆的安全因素不小于1.5,若稳定力矩小于倾覆力矩时,必然失稳,倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,当梁上压重(砌砖的高度)不能满足稳定要求时,就拆除支撑、模板,即会产生坍塌事故。
2.模板支撑方案不当
悬挑结构根部受力最大,当混凝土浇筑后,尚未达到足够强度时,模板支撑产生沉降,根部混凝土随即开裂,拆模后将从根部产生断裂坍塌;若悬挑结构为变截面时,施工时将模板做成等截面外形,而造成根部断面减小,拆模后也会造成断塌事故。
3.钢筋错位、变形
悬挑结构根部负弯矩最大,主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部,或被踩踏向下变形过大,或锚固长度不够等原因,拆模后,均会导致根部断塌。
4.施工超载
悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比,如施工荷载超过设计荷载,当模板下沉时就在根部出现裂缝;尤其是当由根部向外浇筑混凝土时,随着荷载增加;模板变形,也极容易在根部产生裂缝,导致拆模后断裂。
5.拆模过早
不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早,混凝土未达到足够强度所造成。所以,规范规定,跨度小于2m的悬臂梁及板,混凝土拆模强度应大于等于70%;跨度大于2m的悬臂梁及板,混凝土的拆模强度为100%。
三、钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析
(一)事故概况
某工程项目C列柱为等截面柱,长l2m;断面为40Omm*6OOmm;采用对称配筋,每边为4业16,构造筋为2业12;混凝土强度等级为C20,吊装时已达100%强度;柱为平卧预制,一点起吊;吊点距柱顶2m;刚吊离地面时,在柱脚与吊点之间离柱脚4.8m左右产生裂缝,裂缝沿底面向两侧面延伸贯通,最大宽度达1.3mm,使柱产生断裂现象。
(二)事故原因分析
此事故的主要原因是:柱平卧预制吊装,吊点受力与使用受力不一 致;吊点选择不合理,吊装弯矩过大,其抗弯强度和抗裂度不能满足要求所造成。现予以分析验算如下: 1.吊点选择不符合吊装弯矩MDm,最小的原则
柱子吊装弯矩的大小与吊点位置密切有大而遭受破坏,其吊点选择的原则:必须力求吊装弯距最小。为此,对等截面柱,当一点起吊时,应使|Mmx|=|一 MD|,即跨中最大正弯距语吊点处负弯距的绝对值相等。据此求得吊点位置距柱顶为0·293L(L为柱长)处。当L为12米时,吊点距柱顶应为 0.293X12=3.5m。原吊点离柱顶为2m,故不符合吊装弯矩最小的原则,吊装时必然使跨中最大弯矩的绝对值大于吊点处负弯矩的绝对值,所以裂缝发生在跨中最大正弯矩的截面处。
2.柱子吊装中抗弯强度不够
现就按吊装弯矩最小进行验算,柱子平卧预制一点起吊,其抗弯强度也不能满足要求。验算结果如下:(1)计算荷载g
取钢筋混凝土重力密度为25000N/m',则自重为0.4X0.6X25000=6000N/m;动载系数为1.3~1.5,取1.5,则计算荷载q=1.5X6000=9000N/m。
(2)计算简图
按吊装弯短最小的原则,吊点离柱顶为3·5m,吊装时柱脚不离地,柱子刚吊离地面近似于一根悬臂的简支梁。
3.柱子吊装中抗裂度不够
按施工验收规范规定,钢筋混凝土构件在吊装中受拉区裂缝宽度不大于0.2~0.3mm,而裂缝宽度与钢筋的受拉应力有关,钢筋受拉应力愈大,则裂缝宽度愈大。所以,在柱子吊装中常用钢筋的拉应力来控制裂缝的宽度。只要钢筋拉应力满足下式要求,说明裂缝宽度在允许范围内,能满足抗裂度要求。说明抗裂度不能满足要求。
(三)经验教训
从上述事故中,应吸取的经验教训如下:
(1)由于柱子吊装受力与使用受力不一,故必须进行吊装验算。
(2)当吊装受力与使用受力不一时,吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则,以免吊装弯矩过大而过受破坏。如在本例中,按吊装弯矩最小的原则,确定吊点距柱顶为3·5m时,其跨中的正弯矩与吊点处的负弯矩的绝对值相等,均为55.125XlO。而按原吊点距柱顶为2m时,其跨中最大弯矩为103.68X1O。N·mm,最大弯矩截面距柱脚为4.8m处。由此可见,原吊点跨中正弯矩要比按吊装弯矩最小的原则确定吊点跨中正弯矩大1.88倍。该柱在离柱脚4.8m 处出现较大裂缝,产生断裂现象,也证明了该截面处的吊装弯矩最大。
(3)当吊装受力与使用受力一致时,吊点的选择应尽可能符合使用受力的要求,如简支梁的两吊点应靠近梁的两端;悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处。
(4)若经吊装验算,抗弯强度和抗裂度不能满足时,首先考虑翻身起吊。如本例采用翻超身吊时,则抗弯强度和抗裂度均可满足,若翻身起吊仍不能满足时,则可增加吊点,改一点起吊为二点起吊,以减小吊装弯矩,或采取临时加圊措施。
此外,为了便于就位、对中,确保吊装安全,构件绑扎时务使吊钩中心线对准构件重心;水平构件吊装两点绑扎时,应分别用两根吊绳;且对等截面构件,还要求两吊点左右对称,两根吊绳长短一致;吊绳水平夹角应大于等于60。不得小于45。;严禁斜吊和起重机负荷行驶
钢筋混凝土现浇板产生裂缝的原因有多种,但最主要的是混凝土中的拉应力超过了混凝土的抗拉强度。8 找出其产生的原因,就可以找到避免的办法。
1.水泥干缩产生的裂缝,这种裂缝出现在板的表面,比较细小。水泥是水硬性材料,具有干缩性,在硬化初期如果水份不足则可能产生裂缝。避免的办法是加强养护,进行复盖和定时浇水。
2.温差变化引起的裂缝,这种裂缝一般出现在温差变化较大的环境及面积或长度较大的构件上。解决的办法是在适当的部位留设伸缩缝。
3.应力集中引起的裂缝,这种裂缝一般出现在板的阴阳转角处或支座处。是由于板面配筋不足或钢筋间距过大造成的。避免的办法是在板面增设钢筋网或缩小钢筋间距。
4.加荷过早产生的裂缝。是因为拆模过早,混凝土强度未达到设计要求而提前加荷,使构件过载而在板底出现裂缝。避免的办法是严格掌握拆模时间,不能提前加载(即使未拆模时也不可在板面上堆载过多)。
5.此外还可能有其它原因,如混凝土硬化初期模板振动或移位;施工缝处理不好等都可能引起板出现裂缝。这些只要在施工中注意避免就可以了。
如果是钢筋混凝土,那问题就严重了,请从设计开始查原因(这里不多说)。
如果是素混凝土,通常该裂缝属于混凝土收缩过程中产生的裂缝。请看下面:
1、下部因为是钢板,表面通常较光,使浇筑在上面的混凝土在结合面上抓合力很小,无法抵抗混凝土在硬化过程中因温度改变而产生的收缩变形的发展。
2、混凝土使用的水泥、配合比也是影响混凝土开裂的重要因素。通常水化热大、塌落度越大,也就越容易造成开裂。
3、与设计的浇筑版面尺寸有关,如果平面尺寸长细比过大,也容易因为长方向、短方向收缩应力差别过大造成开裂。
4、建筑沉降、建筑结构发生的变形也应从设计计算中予以复核。
5、在上述主要原因基础上,基层表面是否清洁无油污、混凝土压实抹平的次数、混凝土养护等常规施工工艺也是引起产生裂缝的施工工艺问题。
关于如何预防:
1、对于钢板表面通常较光的原因,可以选用或对钢板进行处理使钢板表面尽量粗糙,同时在混凝土中增加钢筋网或者高强钢丝网,也可以在混凝土中增加剁碎的高强纤维,用以抵抗收缩变形。
2、选用低水化热的水泥,干硬性混凝土浇筑,混凝土硬化过程中,做好温度控制,增加表面温度(如覆盖、热照),缩小混凝土内外温差,同时表面收光至少进行三遍,每遍时间隔1~2小时,从而避免表面微裂纹,减少混凝土自身收缩的变形量。
3、对长、宽比大的混凝土板,可以根据版面事先预留分格缝,打断收缩应力,避免应力集中而开裂。
4、建筑沉降、变形需要设计提供参数,复核。
5、其它施工工艺问题就不在多述了,常规施工规范中都有。
关于如何处理:
1、返工。
2、对通长裂纹进行环氧树脂灌缝处理。
3、重新补充分格缝
构件裂缝的检测与补强
路彦兴
柴有昌 韩全有
(河北省建筑科学研究院)(峰峰矿区建管局)
[提 要]灌浆特别是化学灌浆,是处理构件裂缝的一种常用补强方法。对于化学灌浆补强方法,目前国内已有很多的研究成果,但工程界更为关注的是灌浆的质量及其效果如何。用非破损测试方法来解决这一问题,笔者对此作了一些有益的探索,该文通过某一具体的工程实例,较为详尽地介绍了整个检测一补 9 强一再检测一对比分析的全过程,通过对灌浆补强处理前、后两次超声波检测,检查灌浆结果。[关键词]裂缝的检测 补强 再检测。构件裂缝的检测与描述
某市人民银行营业楼为2层框剪结构。在施工过程中,首层框架拆摸后发现框架梁D-⑥-⑦, G-⑤-⑥, G-⑥-⑦上出现不同程度的裂缝,裂缝的位置均在梁、柱接点(或与次梁交接处)附近,经量测其中最小的裂缝宽为 0.lmm,最大裂缝宽为1.8mm,裂缝形状多为上宽下窄。
该裂缝经国家工程质量检测中心分析检测认为:裂缝的原因主要是由于现浇结构的收缩、施工过程中气温变化等因素综合5!起的,裂缝的部位和形状与结构的类型、已承受的施工荷载及材料有一定的关系。该裂缝对结构的承载能力基本没有影响。从结构的正常使用和耐久性考虑,可在工程施工后期,待裂缝完善稳定之后,采用化学灌浆等方法进行处理。
为了进一步确定裂缝的深度并为灌浆时灌浆嘴的埋置深度、位置及浆液的配制方法提供依据,在国家检测中心检测鉴定的基础上,我们又用超声波法对裂缝进行了进一步的检测。测试使用CTS-25型非金属超声检测仪,选用平面换能器(频率100kHZ)黄油耦合,人工扶持。仪器的发射电压定为1000V,增益为0,在测试过程中,同时记录声时值,首波幅值,对于典型的波形进行拍照记录。1.1 换能器的布置方法
1.1.l平测法:将发射换能器和接收换能器均布置在梁的同一侧面,两者沿缝对称布置,两换能器边缘间的距离分别为100mm、200mm,300mm,400mm进行测试,另外为计算裂缝深度还应进行不踏缝测量,两换能器问的距离同上。
1.1.2 斜测法:对于裂缝宽度较大,或裂缝的部位不能进行平测时则采用斜测法,即将发射换能器和接收换能器分别置于构件两侧平行的测试表面,当声路穿过裂缝时,接收信号的波幅、声时和频率会有明显的变化,可根据其波幅和频率的突变来判定裂缝的深度以及是否在平面方向贯通。
值得注意的是,换能器的安放位置应用油漆标注清楚,并加以保护,待对裂缝进行灌浆处理后,仍在原测点进行测试,以便于对灌浆前后两次的测试结果进行对照,确定灌浆结果。2 化学灌浆
2.1 裂缝的处理:对于较小的裂缝用钢丝刷清除混凝土表面的灰尘、浮渣及松散层等污物。然后用丙酮、酒精等有机溶剂再裂缝两侧2-3cm范围内擦洗干净,为封缝作基底处理;对于裂缝较深,宽度较大的裂缝则沿裂缝凿成“V形槽,槽宽为300mm,深10mm凿完后,清除污物并擦洗于净。2.2 埋置灌浆嘴、封缝
在一条裂缝上必须设置有进浆嘴用P气嘴。进浆嘴一般设置在裂缝的端部或裂缝较宽部用汽嘴则设置在裂缝的另一端部,对于贯通的裂缝则在梁的两面交错设置,灌浆嘴在埋设时,先在其底盘上抹一层厚度约lmm的环氧胶泥或专用的封缝膏,后将进浆嘴骑缝粘贴在预定的位置上,再用环氧胶泥粘结牢固。封缝是整个灌浆工艺中一个比较关键的工序,封缝质量的好坏直接影响灌浆的效果与质量。对于裂缝宽度较小,选用环氧胶泥封闭。即先在裂缝的两侧涂一层环氧基液,后抹一层环氧胶泥,抹胶泥时要防止有小气泡并刮平,以保证用封效果。对于凿“ V”形槽的缝面,应首先在“V”形槽面上刷一层环氧基液,待初凝后用水泥砂浆抹平即可。(关于环氧基液,环氧胶泥和水泥砂浆的具体配方在此从略)。2.3 压气试漏
为了检查裂缝的密封效果及贯通情况在正式灌浆前需进行压力试漏,试漏需在封缝胶泥具有一定强度后进行,试漏前在裂缝处涂刷一层肥皂水,从灌浆嘴压人压缩空气,观察肥皂水是否起泡,若有起泡现象产生说明该处封闭不好可用水玻璃快硬水泥浆进行密封、修补。2.4 灌浆
在浆液配制以前应首先对浆罐、压力表、空压机、高压管及阀门等器具进行检查,并与裂缝的注浆嘴进行连接,用压缩空气将孔及缝吹干净达到无水干燥状态,然后再根据所配浆液的凝固时间及进浆速度确定配浆数量。
将配制好的浆液加人注浆罐封闭加压,此时浆液即会准人裂缝中,在加压过程中要密切注意压力表读数的变化及出浆口浆液的溢出情况,待出浆口出浆时应立即关闭阀门(或扎紧乳胶管)结束该次灌浆,静停一定时间再进行第二次复灌。
灌浆的终止条件以不吸浆为原则(实际难以达到),在实际工作中一般加压到0.4MPa,并稳压305,若压降不大于10%,则终止第一次灌浆。复灌时其终止条件为压力0.6MPa,10分钟内无压降。灌浆结束后应及时用两员对灌浆设备进行清洗以备下次使用。3 灌装质且的检验——再检测
为了对灌浆的质量进行检验,在灌浆七天后我们用超声波法对已灌浆裂缝进行了重复测试,重复测试的测点布置,测试方法及仪器的选用参数(包括发射电压,增益,衰减)均与第一次测试时间完全相同。
通过对比发现,灌浆后构件超声波传播的声时(波速)值有明显的减少(增加),首波幅值增加。其测试结果已接近正常混凝土的测试结果,因此认为此次灌浆对裂缝的处理达到了预期的效果。4 结束语
化学灌浆具有广泛的适用性,是处理构件裂缝的一种常用补强方法,利用超声波法检验灌浆质量比其它检验方法(如压水检验、钻芯检验)更方便、简单而且具有较好的可比性。该方法能够较全面地反映灌浆质量,如果能与超声波信号的频谱分析相结合,笔者认为有可能取得更好的测试精度和应用效果。
第五篇:浅谈钢筋混凝土梁裂缝的产生原因及整治(模版)
浅谈钢筋混凝土梁裂缝的产生原因及整治
【摘 要】胶济既有线提速区段部分利旧的混凝土梁存在梁体裂缝病害,本文分析了三种常见裂缝的产生原因,介绍了这几种裂缝的整治方法。
【关键词】既有线;提速区段;钢筋混凝土梁;裂缝;整治
0 引言
济南铁路局淄博工务段既有线提速地段共有341座钢筋混凝土梁桥。钢筋混凝土梁桥虽然较钢梁桥养护维修工作量大幅减小,但经过多年的运营,我们发现钢筋混凝土梁并不是我们过去想象的那样少维修和免维修设备。胶济既有线提速区段大部分既有线利旧的预应力钢筋混凝土梁桥、普通钢筋混凝土低高度板梁桥、普通钢筋混凝土π型梁桥、普通钢筋混凝土梁桥不同程度的存在梁体裂缝问题。梁体裂缝成因
1.1 常见梁体裂缝的几种形式
①梁体竖向裂缝:这种裂缝出现在梁的侧面,从梁底向上开裂,并与主钢筋垂直;在长裂缝之间往往夹着数根短裂缝。胶济线K162+639为1-10m普通钢筋混凝土梁桥,该桥梁体存在大量的竖向裂缝共有32条,宽度在0.3-0.5mm之间;
②梁底纵向裂缝:这种裂缝存在于主筋位置附近,沿着主筋延伸方向,出现的水平纵向裂缝,伴随着裂缝的扩展,混凝土保护层剥离,钢筋外露而锈蚀。胶济线k304+435为1-8m普通钢筋混凝土低高度板梁桥,该桥梁体存在纵向裂缝,宽度在0.3-0.5mm之间;
③网状裂缝:在结构的表面浅层上,出现的龟纹状裂缝、竖向裂缝、水平裂缝和干缩裂缝等。胶济线k366+142为1-16m普通钢筋混凝土梁桥,该桥梁体表面存在网状裂缝;
1.2 梁体产生的裂缝原因分析
①普通钢筋混凝土梁底部产生竖向裂缝是必然的,这是由混凝土抗压不抗拉不抗剪的特性决定的。人们根据混凝土的特性在梁的受拉截面上根据受力计算加入适当的受力筋。在梁体受力时,混凝土梁底受拉,当强度超过混凝土的受拉强度时混凝土产生裂缝,此时由钢筋受拉,众所周知钢筋的抗拉强度很高,这样提了梁体的承重能力。因此在允许的范围内的竖向裂缝是正常的。这种裂缝的特性是当荷载消失后梁体裂缝恢复原状。这样的裂缝是属于弹性范围的裂缝,其性能比较稳定。铁路桥隧建筑物状态评定标准规定混凝土梁桥裂缝宽度≥0.5mm为AA级裂化、0.3-0.5mm为A1级裂化。当梁底竖向裂缝超过规定的限值继续发展,梁体受压截面减小,中性轴上移偏心受拉时,钢筋受力超过钢筋的屈服强度时,钢筋严重变形,裂缝急剧向上开展并延伸,形成贯穿裂缝,后果将极其严重,这种裂缝发展过程比较缓慢,但一旦受拉钢筋达到屈服极限后,钢筋产生很大的塑性变形,此时病害急速发展造成梁体断裂。
②梁底纵向裂缝的产生原因比较复杂,是由于混凝土开裂导致钢筋暴露在空气中空气中的和氧气共同作用造成钢筋锈蚀,生成Fe(OH)2也就是俗称的铁锈,其体积会变成其原有体积的2-3倍,导致混凝土保护层鼓起甚至脱落。
③网状裂缝是由于混凝土等级低,施工方法不当,养护不到位等原因所致。整治方案
整治裂缝的方法,根据裂缝的成因有以下几种:
①传统的修补方法是在裂缝表面凿v型槽,宽约1-2mm,深约0.5cm,槽面应尽量平整。用钢丝刷或竹刷刷清缝口,并凿去浮渣。用手持式皮风箱吹清,待表面干燥,裂缝外宜蘸有丙酮或二甲苯洗擦一遍保证槽内清洁。在裂缝四周涂一层环氧树脂浆液,最后嵌入环氧砂浆,用刮刀使其平面与原混凝土齐平。待环氧树脂硬化后就可应用。养护期间不宜受潮、受震,以保证修补质量。但这种方法的缺点是如果修补用修补胶与梁体结合不牢固,加之过车的震动和梁体自身的挠度修补混凝土脱落,扩大了裂缝的暴露面,必将对梁体带来新的损伤。
②对于裂缝多且深入结构内部的竖向、斜向、纵向裂缝也可以采用注浆法进行修补。按灌浆材料的不同可分为水泥石灰粘土灌浆、化学灌浆、沥青灌浆。其中化学灌浆这种方法效果最好,应用最广,它可以修补0.3mm甚至更细小的裂缝。主要工艺流程是仔细检查裂缝并清理干净,在裂缝上打孔埋嘴子,埋好后将其余的裂缝全部封闭,在封闭完后隔一天可进行打压试验看封闭效果,无渗漏后将配制好的浆液灌入。灌浆完毕待浆液聚合固化后,即可将灌浆嘴一一拆除,并用环氧树脂抹平。最后对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆,确保封闭严实。这种处理方法处理裂缝效果较好,但是对于梁底竖向裂缝严重超限的梁体可以说是“治标不治本”。
③目前胶济线部分竖向裂缝严重的梁体施加纵向体外预应力效果明显,增加梁体的纵向强度,克服了既有桥梁本身的设计强度不足的弱点。
施加纵向体外预应力法是利用对梁体受拉区施加纵向预应力,可以抵消部分自重应力,起到卸载作用,从而能较大幅度的提高粱的承载能力。实例
大圩河(双),中心里程胶济k188+067,全长110.8m,3-32.0m预应力混凝土梁,图号丰70-2,梁高2.50m,摇轴支座。桥上线路为直线,1980年建成。在日常的设备检查中,工区发现梁底出现竖向裂缝。随着列车的高速重载,该梁的裂缝有所发展,于是对其进行了纵向加固。预应力束采用1×7公称直径15.2mm抗拉强度为1860MPa的环氧涂层钢绞线组成的可更换成品索,钢绞线为外包PE的单根无粘结环氧喷涂钢绞线,每股钢束外套HDPE管道,在钢束穿过横隔板及锚固块的预应力管道中预埋钢管钢管内衬四氟板。钢绞线的技术标准须符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003要求锚具采用低回缩锚具,锚垫板及千斤顶采用配套锚垫板、千斤顶。具体施工工艺:(1)在横隔板及外侧肋上纵向预应力穿过出打孔,孔径76mm;孔内设外径76mm壁厚4mm钢管,钢管与孔壁之间采用建筑结构胶粘结;(2)采用化学植筋法制作腹板内侧混凝土锚固块,锚固块中横向预应力管道直径35mm,纵向预应力管道直径65mm;(3)张拉锚固块横向预应力,张拉应力1395MPa;制作腹板外侧混凝土锚固块;(4)张拉纵向预应力筋,张拉应力1395MPa;(5)密封锚头。
注意事项:(1)钻孔前应用电子探测仪精确探测梁体钢筋和预应力筋的位置,以防钻断梁内钢筋;(2)新旧混凝土界面进行凿毛处理;(3)为防止碱骨料反应,混凝土骨料的选择及最大碱含量应符合《铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件》TB/T3054的有关规定。
经过纵向加固提高了梁体竖向刚度,阻止了梁体竖向裂缝的发展,保证了胶济铁路时速200km/h线路的安全运营。结语
既有线提速区段,列车的高速重载对桥涵设备的质量要求在不断提高,针对我段管内部分既有桥梁仍在使用,及时检查发现梁体病害,并根据成因对症下药能有效的延长梁体寿命,是保证行车安全的关键。
【参考文献】
[1]黄棠.结构设计原理[M].北京:中国铁道出版社,1999.[2]蒙云,卢波.桥梁加固与改造[M].北京:人民交通出版社,2004.[责任编辑:谢庆云]