混凝土裂缝处理讲座课件.ppt
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1、08.12.2022,Concrete cracks,1,混凝土裂缝讲座,撰写:总监布斯基Chief Supervision Engineer (CSE)Jens Buskies,混凝土裂缝的原理引言裂缝产生的原因不同种类的裂缝如何防止裂缝的产生2. 混凝土裂缝的实例分析预防裂缝裂缝修补,08.12.2022,Concrete cracks,2,混凝土裂缝-讲座,1. 混凝土裂缝的原理,08.12.2022,Concrete cracks,3,混凝土裂缝-讲座,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,4,钢筋混凝土结构出现裂缝属于常发生的事情,尽管完全避免
2、裂缝不太可能,但最好还是不要出现。新浇砼体的张拉力在没完全吸收时,容易导致出现裂缝问题。,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,5,新浇混凝土的张拉力在没完全吸收时,易出现裂缝,其原因主要有三点:- 塑性收缩(早期收缩);- 温度影响;- 建筑体出现沉降;,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,6,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,7,早期收缩缝往往是由于混凝土表平面暴露,导致快速干硬,在受到应力的影响下形成裂缝,该裂缝也许是很浅的毛细状裂缝 (裂纹),也可能是条很深的细
3、缝。这样的裂缝,如果养护到位或振捣充分 是可以避免的。较深的细裂缝不能随意处理的,必须按规范采取措施进行修补。,混凝土裂缝,引言,08.12.2022,Concrete cracks,8,由于温度的热胀冷缩而产生的应力会使浇筑结构体出现裂缝,裂缝的形成:一方面是由于内外温差,而另一方面是由于自身的热量,巨大的温差会使构件形成裂缝。,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,9,为避免温差大于15C,需采取隔热措施,通过减少温度的影响或尽早切割伸缩缝可避免裂缝出现。,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,10,较大或较高
4、的砼体必须要做到均匀浇筑和充分振捣,避免出现沉降裂缝;模板内浇筑体的下沉会形成水面上升或钢筋的角度影了振捣,也会引起裂缝形成,对此要注意。再次振捣可减少裂缝的形成,平放的混凝土构件表平面可采用抹平方式。,混凝土裂缝-讲座,引言,08.12.2022,Concrete cracks,11,混凝土结构的承载性能、适用性能以及使用寿命会由于裂缝的影响,导致性能削弱。裂缝无法完全避免,而且也并不是全部均对构件形成有害裂缝。裂缝的宽度必须处在可控的安全范围内,否则必须按设计要求进行裂缝修补。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,12,新浇砼体会因
5、为体积急速收缩而产生裂缝砼体表面水分流失;空气湿度不足,强风,强烈的太阳照射以及不良的温度条件均是导致浇筑体水分流失的主要因素。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,13,新浇砼体或已开始硬化的砼体会因为张拉应力而产生裂缝此刻会大于或等于混凝土的抗拉强度原因:- 自身应力- 强制力- 外部负荷力,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,14,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,15,主要产生裂缝的原因详细汇总在下面的表格1中。
6、化学原因此处没做考虑实际情况通常是,裂缝的产生多数是因为砼体收缩,特别是早期的收缩,或者水化热的流失。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,16,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,17,Tabelle,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,18,收缩干化作用导致的体积收缩混凝土的干化首先从表层开始并逐步向内层凝固。外层混凝土将要开始收缩,但是由于内层混凝土仍然没有凝固导致混凝土无法收缩。这在混凝土凝固早期被称为早期收缩或者
7、塑形收缩。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,19,砼体在接下来的数周内或数月内,会持续干化,称之为干缩。或裂缝伴随收缩变化。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,20,b) 微收缩由于水泥和水之间的化学反映而产生的收缩。这个过程由水泥结构内部产生,对于混凝土外部尺寸产生的影响微乎其微。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,21,c) 水化热的流失由水化热产生的混凝土内部的热量主要是由混凝土结构自身以及相邻混凝土结构向空
8、气中缓慢释放的热量。因此混凝土结构内核部的热量要远远高于其外层热量。这样明显的温差将导致内核向外产生压力,并使外部区域产生张拉力(见图1和2),混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,22,温度曲线图,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,23,温度曲线以及自身应力,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,24,d) 按顺序浇筑在旧砼体上浇筑新砼体,不同砼体之间会出现张拉力。新的混凝土在老混凝土冷却凝固的过程中会持续产生热量。正在凝
9、固的混凝土结构会逐渐的收缩,但和新混凝土连接的部分会产生抵触。(称之为外部强制力,或纵向张力),混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,25,新砼内温度和应力曲线图,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,26,裂缝表(网状缝/收缩缝/钢筋附近裂缝/挠曲缝/剪切缝/贯穿缝/连接缝),混凝土裂缝,河北段某大桥5号墩 和8号墩(2015年9月2日),08.12.2022,Concrete cracks,27,墩身中部纵向裂纹超过0.20mm,混凝土裂缝,河北段某大桥3号墩和5号墩(2015年
10、9月9日),08.12.2022,Concrete cracks,28,墩身中部纵向裂纹超过0.20mm,混凝土裂缝,河北段某大桥特大桥0号墩承台(2016年4月12日),08.12.2022,Concrete cracks,29,承台中部横向裂纹宽度超过1mm,混凝土裂缝,河北段某大桥2号桥7号墩,08.12.2022,Concrete cracks,30,墩身入口纵向裂纹超0.20mm,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生原因,08.12.2022,Concrete cracks,31,裂缝的形成总计分为五个时间段,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete
11、 cracks,32,第一阶段(0到2小时)首个阶段温度没有变化(平静期),混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,33,第二阶段(约2小时到6小时之间)由于水化热使温度升高,混凝土伴随形状变化,由热膨胀的混凝土结构开始压缩应变,此时的应力无法测量,故此阶段被称为“零温压”,缩写为T01,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,34,第三阶段(约6小时到9小时)混凝土持续的变热,使混凝土强度的开始增强和产生压应力,部分压应力会通过张驰效应释放。第三阶段结束时达到的最高温度称之为 Tmax
12、。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,35,第四阶段(约9小时到11小时)热量流失占主要部分:混凝土的温度以及压应力逐步降低,一部分的压应力通过张驰效应释放。“零温压2”称之为T02 ,随着冷却速度的加快会高于温度T01。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,36,第五阶段(约11小时到15小时)持续的冷却和松驰效应释放的拉应力增加,使拉应力达到混凝土抗拉强度,随后产生贯穿缝。,混凝土裂缝-讲座,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,37,
13、下面这些因素也是产生拉应力的原因:温度和收缩混凝土的拉应力会使砼体产生裂缝,早期和后期形成的混凝土裂缝参见图4.,混凝土裂缝,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,38,混凝土裂缝,1. 裂缝产生的原因,08.12.2022,Concrete cracks,39,图4.混凝土抗拉强度以及应力,混凝土裂缝,2. 不同种类的裂缝(裂纹),08.12.2022,Concrete cracks,40,裂缝分为表平面裂缝和贯穿裂缝,混凝土裂缝,2. 不同种类的裂缝(裂纹),08.12.2022,Concrete cracks,41,表平面裂缝是由于温度过高和结构体内
14、外湿度差过大而产生的。这些裂缝(裂纹)通常仅仅只有1厘米或深度不到1厘米,并且在几周之后会自动愈合。经验证明:当混凝土结构体内外温差超过 20度时,新浇筑的混凝土结构体通常会产生这样的表面裂缝(裂纹)。,混凝土裂缝,2. 不同种类的裂缝,08.12.2022,Concrete cracks,42,贯穿裂缝如在一个已经硬化的混凝土结构体上再次浇筑时,容易产生贯穿缝。贯穿裂缝通常会垂直贯穿整个混凝土结构。,混凝土裂缝,3. 如何避免裂缝的产生,08.12.2022,Concrete cracks,43,可通过改善浇筑工艺/施工技术和结构技术来避免或减少裂缝的出现。也可通过钢筋的配置来吸收强制应力,
15、减少裂缝出现。,混凝土裂缝,3. 如何避免裂缝的产生,08.12.2022,Concrete cracks,44,改善大体积混凝土的浇筑工艺措施这些措施主要是降低混凝土热效应,降低混凝土温度,减小水泥浆含量和水灰比含量。,混凝土裂缝,3. 如何防止裂缝的产生,08.12.2022,Concrete cracks,45,混凝土含水量过大和水化热效应不充分,会加大收缩,因此对混凝土中水含量比最好限制在170升/立方米,浇筑后应妥当的做好混凝土养护。在混凝土硬化和冷却的同时,混凝土水含量超过170升/立方米,即便温差较小也会导致裂缝产生。,混凝土裂缝,3. 如何防止裂缝的产生,08.12.2022,
16、Concrete cracks,46,强风以及较低的空气湿度都是较为危险的,因为会导致较大的水分蒸发和使混凝土表面形成冷却层,使混凝土内水含量低于170升/立方米和出现裂缝。,混凝土裂缝,3. 如何防止裂缝的产生,08.12.2022,Concrete cracks,47,施工技术措施:要特别强调必须认真按设计要求做好混凝土养护作业。,混凝土裂缝,3. 如何防止裂缝的产生,08.12.2022,Concrete cracks,48,结构技术措施:- 避免断面出现较大变化。 - 避免仰拱和边墙出现变化。-避免接触面出现较大的凸凹。-避免切口应力(如隧道洞室)。,混凝土裂缝,3. 如何防止裂缝的产
17、生,08.12.2022,Concrete cracks,49,通过正确设置施工缝,可限制裂缝的形成;通过正确设置钢筋限制较宽的裂缝形成。特别是桥梁的预应力张拉作业可以有效的防止裂缝的产生,混凝土裂缝,4. 对裂缝(裂纹)的判断,08.12.2022,Concrete cracks,50,裂缝(裂纹)的出现往往有多种原因:如:1.设计原因(施工缝距离间隔过大/浇筑工艺错误/浇筑量有误等),2.施工原因(钢筋设置有误,振捣缺失,养护不足等),往往还存在同一时刻出现多种原因。,混凝土裂缝,4. 对裂缝(裂纹)的判断和措施,08.12.2022,Concrete cracks,51,裂缝对砼体的支撑
18、力/使用功能和使用寿命都会有影响,所以需要由一名富有经验的专业技术人员来对裂缝原因进行判断分析,进而制定出相应的处理意见和相应措施。,混凝土裂缝,4. 对裂缝(裂纹)的判断和措施,08.12.2022,Concrete cracks,52,1.由于负荷或强制力出现的裂缝,要进行综合性检查,如施工步骤是否存在问题?或是否考虑到的负荷?2.另外还要考虑 是否存在超负荷的问题,如一次或多次运输往返造成的裂缝;3.要提防新砼体已修补的裂缝,可能会重新在旁边形成裂缝;4.如果新砼体又出现裂缝,可能是因为温度引起热涨冷缩,建议等到砼体完全硬化后再修补。,混凝土裂缝,4. 对裂缝(裂纹)的判断和措施,08.
19、12.2022,Concrete cracks,53,混凝土裂缝虽然没有超出设计要求的宽度,但对混凝土钢筋保护层不是取决于宽度,而是裂纹深度和周围保护层的厚度,正常情况下不会对混凝土使用寿命存在影响,但特殊使用的场地浸入的有害气体或湿气(如来回过往车辆的桥梁),容易造成裂缝(裂纹)腐蚀钢筋,最好还是密实封闭为好。,混凝土裂缝,4. 对裂缝(裂纹)的判断和措施,08.12.2022,Concrete cracks,54,发现的裂纹往往很潮湿,存有污物或浮渣,在检查处理之前一定要先对裂缝部位做清理(无论裂缝是干燥的/潮湿的或是含水的),要正确选取填充材料,检查的时间也要恰当。特殊状况:如早期收缩缝
20、很宽,需采用钻孔取芯,裂缝需事先灌入树脂胶,避免取芯时造成裂缝几何体出现变形。,2. 混凝土裂缝的实例分析,08.12.2022,Concrete cracks,55,混凝土裂缝,混凝土裂缝,1.预防裂缝,08.12.2022,Concrete cracks,56,在以下描述中,要注意施工具体工序。特别是施工技术上的一些细节问题会影响施工质量:钢筋安装混凝土浇筑混凝土养护,混凝土裂缝,a) 钢筋安装,08.12.2022,Concrete cracks,57,必须按设计要求正确安装钢筋只有严格注意安装质量的细节问题,才能确保后期不会出现质量问题。典型的问题: - 混凝土保护层厚度不足- 混凝土
21、保护层厚度过大- 没有按规范设置钢筋,混凝土裂缝,a) 钢筋安装,08.12.2022,Concrete cracks,58,混凝土保护层不够混凝土保护层过大,混凝土裂缝,a) 钢筋安装,08.12.2022,Concrete cracks,59,混凝土保护层不够引发的问题:钢筋附近位置会出现裂纹;此处是混凝土质量最薄弱的环节。钢筋会由于保护层露筋而锈蚀;导致钢筋无法达到设计的使用寿命,混凝土裂缝,a) 钢筋安装,08.12.2022,Concrete cracks,60,混凝土裂缝,a) 钢筋安装,08.12.2022,Concrete cracks,61,混凝土保护层间距过大引起的问题:因
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