水工混凝土裂缝.pdf

广东建材2015年第1期
质量控制与检测
水工混凝土裂缝
张靖黄恩蒋孝成1李洪涛许田富2张慧新1
(1重庆市正源水务工程质量检測技术有限责任公司:2广东省建筑科学研究院
摘要】介绍了水工混凝土结构裂缝的类型、形成原闪及危害性;探讨了预防殺缝破坏的相关持
施和修复方法,提出进一步研究的建议。
关键词】水工混凝土;裂缝;形成原因:预防措施:修复方法
1引言
工程界和科学界都着力探索混凝土结构裂缝产生及扩
展的原因,并取得一定成果。引起水工混凝土开裂的因
头.多5、自混凝士问世以来,它以其坚固耐久、造价低廉等素众多,根据己有研究成果和工程开裂破坏实例,总结
成为工程建设中一种最主要的建筑材料。随着国民
出水工混凝土裂缝主要为以下几类2]
经济的快速增长和现代建筑的飞速发展,政府大力发展
3.1温度裂
水利、交通等基础设施建设,大体积凝士的应用也越
来越广泛,大坝、码头、闻墩等都是应用大体积混凝土的
温度裂缝多发生于大体积混凝上结构中。混凝士浇
筑后,水泥水化产生大量水化热,由于混凝土体积大,导
典型建筑物。
混凝土的固有特性表明它是一种“韧性不足,脆性
热性能差,大量水化热得不到及肘散发,积聚于混凝土
有余”的建筑材料,容易在外界因素影响下产生开裂。对内部,致使混凝士内部温度急剧开高;而混凝士表面散
于水工混凝土结构,开裂现象非常普遍,裂缝的存在与热快,温度降低较快,由此形成较大内外温差,产生不均
发展不仅影响水工建筑物的外观质量更会影响其承受衡变形,当混凝土变形受到约東时,即形成温度应力,该应
能力和使用功能,同时容易造成钢筋锈蚀、混凝土碳化力超过混凝土抗拉强度时,混凝土结构便开裂破坏。
等一系列影响混凝土耐久性的题,严重危害水工建筑
混凝土浇筑初期,其弹性模量和强度都相对较低
物的使用寿命。因此,有关混凝上裂缝间题的研究一对混凝上内部温升引起的变形约東不大,由此产生的温
是学术界研究的热点
度应力较小,不易形成温度裂缝;随着期龄增长,混凝十
弹性模量和强度不断提高,对混凝土内外温差引起的变
2裂缝的危害性
形约束越来越强,由此产生的温度应力较人,温度裂缝
裂缝是水工混凝土结构常见的一项病害问题,其形
也最易产生。因此,温度裂缝多发生在混凝土凝结硬化
成原因复杂,因素影响众多,危害性巨大。裂缝的存在严中后期,其危害性较大。
重影响了混凝土结构的耐久性和安全性,危及人民生命3.2收缩裂缝
财产安全。裂缝种类众多,危害性各异,表裂缝影响混
收缩是混凝土的·项固有特性,它对混凝土结构性
凝土结构的外观质量,容易造成应力集中,存在发展为能影响较大。在正常使用条件下,由丁混凝土收缩变形
深层裂缝或贯穿缝的潜在性。深层榖缝或贯穿裂缝的
立生的具大内应力,足以导致混凝土开裂破坏,严重影
危害性巨大,不仅破坏水工混凝土结构的整体性,影响响混凝土结构的承载能力和整体性,为及时发现和预防
混凝土结构功能发挥,还会加重钢筋锈蚀、加速混凝士混凝土收缩裂缝产生,在工程施工过程中,必须严格控
碳化、降低混凝士抗疲劳和抗滲性能,大人降低水工制混凝士生产的各个环节。工程实际中,混凝土收缩裂
凝土结构的使用寿命,?
缝多因塑性收缩和干燥收缩引起9:?。
塑性收缩裂缝以:混凝土浇筑成型后,凝结硬化
3裂缝类型及形成原因
前,固体颗粒下沉,内部水分向表面迁移,表面水分在外
裂缝的产生、存在和发展直接影响到水工混凝土结カ力作用下快速蒸发。当水分迁移速率小于蒸发速率时,
构的安全运行,影响水工建筑物的耐久性能。长期以来,表层毛细管产生较大负压力,使得涊凝土体积急刚收
万方数括
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缩,而此时混凝土自身强度无法抵挡其收缩变形,最终时,常出现地图状裂缝,并在缝隙中伴有白色沉淀物生.
形成塑性收缩裂缝。此类裂缝多发生于夏季高温和大风成:当约束力较强肘,则沿钢觞走向出现裂缝8?
环境中,裂缝多呈中间宽、两端细,且长短不一、互不贯
钢筋锈蚀裂缝。钢筋濕凝土在所使用的环境中,混
通,主要在混凝土表面呈现龟裂状,因此时混凝土还处凝土保护层发生碳化反应,其孔溶液碱度降低,导致钢
可塑状态,故其危害性相对较小
钝化膜破坏,铏筋便与侵入泥凝土中的有害离子(主
干燥收缩裂鏠:凝士浇筑完成并形成一定珰要为氯离子)发生复杂的电化学反应,生成铁锈,其体积
度后,因结构失水导致混凝土产生较大变形,此时,混凝增长2~4倍,形成巨大内应力,导致混凝土膨胀开裂
上形成的强度对该变形具有强大约束作用,当这种约東严重影响混凝十:结构物的承载能力和耐久性能2。此
力超过混凝土抗拉强度时,泥凝土结构便开裂破坏,形类裂缝多为破坏性裂缝,发生时,混凝土表面往往伴有
成干缩裂発。此类裂缝多发于空气相对湿度较小的季节铁锈产生,容易鉴定,但对结构危害性较大。
或地区,裂缝主要呈现为平行线状或网状,多数较宽,深3.5冻胀裂缝
度较大,且不可逆,其危害性较大
冻胀裂缝是水工混凝上项常见的耐久性问题l1
混凝上:收缩裂缝往往是多种因素同作用的结果,水工混凝士长期处于与水接触环境中,毛细孔大量饱
并无明确关系界定,在一定条件下,混凝士自身收编和水,当环境温度低于毛细水冰点温度时,毛细孔水将冻
碳化收缩也会引起淞凝十开裂。因此,为预防或降低混结膨胀;,体积増大约9%,在混凝士内部形成膨胀应力,
凝土产生收缩裂缝,应加强原材料控制和养护手段
同时,混凝土凝胶孔中的过冷水在泥凝十结构中迁移和
3.3沉降裂縫
重新分布产生的渗透力,使得该膨胀应力进一步加
混凝土沉降裂缝多由地基沉降不均或模板搭设质大,当该应力大到一定程度时,混凝土结构便开裂破坏。
量不合格引起"。混凝土结构物地基处理过程中,冻胀裂缝往往沿结构钢筋布置方向出现,宽窄不一,深
常常因土质不匀、凹填压实度不够或地基浸水等原因,及钢筋
造成结构地基不均匀沉降,致使混凝土结构物受力不
水⊥混凝士裂缝的产生往往是多种因素综合作用
约,产生变形开裂。混凝土浇筑过程中,模板自身刚度不的结果,为避免或减少裂缝的产生,应采取合理的施工
够、模板架设不牢固,以及模板支撑间距过大,同样会造工艺,加强原材料质量控制,采取适当养护措施,确保混
成混凝土沉降裂缝。此类裂缝多为深层裂缝或贯穿性裂凝十结构稳定、耐久
缝,裂缝走向与沉降情况相关,当沉降裂缝较大时,往往
会在汛凝士结构物中呈现出一种错位,严重影响混疑上4裂缝预防与修补
结构安全性,其危害性巨大。
4.1预防措施
3.4化学反应裂缝
混凝土裂缝因形成原因不同,其预防措施也不尽相
化学反应裂缝主要是指混凝土结构物内某些组分同。经过丁程实践摸索,混凝土结构裂缝可从多方面采
发生·系列化学反应,致使混凝十结构体积膨胀,形成用措施加以预防2,
膨胀裂缝。化学反应裂缝的典型例子是破一骨料反应裂
(1)结构设计方面:优化结构设计,充分考虑边界条
缝和钢筋锈蚀裂鏠2?。
件和环境因素;选择合适的结构形式;合理分缝、分块
碱一骨料反应裂缝:配制混凝士时,若水泥中的碱合理设计钢筋保护层厚度:在满足结构稳定性前提下
性氧化物含量较高,将可能骨料中的硅酸盐矿物或碳尽量使用低强度等级泥凝土
酸盐矿物发生化学反应,生成凝胶状物质,该物质吸水
(2)材料方面:优化混凝土配合比