1、混凝土裂缝判断和处理混凝土裂缝判断和处理 江西省建筑材料工业科学研究设计院江西省建筑材料工业科学研究设计院 吴金国吴金国 高级工程师高级工程师 工检中心主任工检中心主任 二二0一六年五月一六年五月1ppt课件裂缝的分类裂缝的分类裂缝的产生的原因裂缝的产生的原因裂缝的检测分析裂缝的检测分析裂缝的修复裂缝的修复结构加固结构加固3 裂缝是混凝土工程中最常见的一种缺陷。通常所说的裂缝是指肉眼可见的宏观裂缝，而不是微观裂缝，其宽度应在0.05mm以上。混凝土出现宏观裂缝的原因多种多样，通常是因混凝土发生体积变化时受到约束，或因受到荷载作用时，在混凝土内引起过大拉应力（或拉应变）而产生裂缝。v建筑结构产生
2、裂缝：建筑结构产生裂缝：荷载裂缝，几率荷载裂缝，几率20%20%变形裂缝，几率变形裂缝，几率80%80%混凝土的变形类型与开裂v 自由收缩，相向变形，不裂；自由收缩，相向变形，不裂；v 限制收缩，背向变形限制收缩，背向变形,开裂开裂;v 自由膨胀，背向变形，开裂；自由膨胀，背向变形，开裂；v 限制膨胀，相向变形，不裂限制膨胀，相向变形，不裂 图5-3 楼板附加构造筋(原受力筋、分布筋未示出)外角上下层布置上下布置6200网片混凝土结构裂缝分类混凝土结构裂缝分类v 塑性裂缝v 温度裂缝v 收缩裂缝干燥收缩自干燥收缩塑性裂缝混凝土表面混凝土表面泌水速率泌水速率 蒸发速率蒸发速率开裂开裂最大允许水分
3、蒸发速率最大允许水分蒸发速率v ACI 305建议：对泌水速率介于建议：对泌水速率介于0.51.5kg/m2/h的普通的普通混凝土，最大允许蒸发速率为混凝土，最大允许蒸发速率为1.0kg/m2/h。v 但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，W/B小，同时小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如发速率的环境下，比如0.20.7kg/m2/h，塑性收缩裂缝依，塑性收缩裂缝依然有可能出现。然有可能出现。养护的重要性养护的重要性v 养护养护对防治塑性收缩
4、裂缝起着关键作用，判断养护是对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养护是否良好的标准：否良好的标准：v 首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；v 其次，必须在初凝之前开始养护。其次，必须在初凝之前开始养护。表面潮湿不是无需养护的理由，表面潮湿不是无需养护的理由，我们等不到表面发白。我们等不到表面发白。温度裂缝混凝土硬化期间由于水化放热使内部温度升高，到达温峰后降温时产生受约束的收缩变形，形成拉应力。当拉应力超过抗拉强度时，出现开裂。v温差收缩温差收缩 水泥水化热，水泥水化热，300-350 kJ/kg300-350 kJ/kg；混凝土的绝热温升混凝土
5、的绝热温升40-55 40-55 C C；T=10 T=10，=1=11010-5-5/，冷缩值冷缩值 S ST T=T/1=T/11010-4-4；T25T25，则，则S ST T=2-2.5=2-2.5 1010-4-4。绿地中央广场混凝土底板的温升曲绿地中央广场混凝土底板的温升曲线（温差）冬季施工线（温差）冬季施工C40水泥用量260kg/m3粉煤灰用量94kg/m3矿粉78kg/m3水胶比0.36绿地中央广场混凝土底板的温升曲绿地中央广场混凝土底板的温升曲线（温升）线（温升）最厚处最厚处9米米承台承台唐宁街混凝土底板的温升曲线（布唐宁街混凝土底板的温升曲线（布管）夏季施工管）夏季施工1
6、#测管2#测管3#测管 4#测管 5#测管6#测管7#测管1#通道2#通道3#通道4#通道5#通道6#通道7#通道8#通道9#通道13#通道14#通道15#通道16#通道17#通道18#通道19#通道20#通道21#通道10#通道11#通道12#通道唐宁街C座承台测温测管通道示意图唐宁街混凝土底板的温升曲线（温唐宁街混凝土底板的温升曲线（温差）差）唐宁街混凝土底板的温升曲线（温唐宁街混凝土底板的温升曲线（温升）升）省高院混凝土底板的温升曲线（温省高院混凝土底板的温升曲线（温升）升）夏季施工夏季施工混凝土内部湿度变化导致的体积变化混凝土内部湿度变化导致的体积变化干燥收缩干燥收缩：混凝土在未饱和空
7、气中向外界散失水分而产生的收缩。100g水泥浆体，可蒸发水分约水泥浆体，可蒸发水分约6ml 混凝土混凝土C=300kg/m3，可蒸发水分约，可蒸发水分约18ml 水泥砂浆干缩值约水泥砂浆干缩值约0.10.2%水泥混凝土水泥混凝土180天自由干缩值约天自由干缩值约0.040.06%在与外界没有水分交换的条件下，混凝土内部自干燥作用引起的宏观体积收缩。自收缩自收缩水化过程中水化产物的绝对体积减少。硅酸盐水泥的水化收缩约7%。如果混凝土C=300kg/m3，减缩值，减缩值2127L/m3初凝以前水化收缩表现为塑性收缩，初凝以后则导致自干燥收缩产生。水化反应进行过程中，一部分拌合水由化学反应消水化反应
8、进行过程中，一部分拌合水由化学反应消耗，一部分填充凝胶孔。当水灰比较大时，凝胶孔基本上耗，一部分填充凝胶孔。当水灰比较大时，凝胶孔基本上充满水，自身收缩很小；水灰比较小时，凝胶孔内部只有充满水，自身收缩很小；水灰比较小时，凝胶孔内部只有部分充满水，形成弯月面，外界的压力使水泥浆体收缩。部分充满水，形成弯月面，外界的压力使水泥浆体收缩。自收缩与干缩的异同点自收缩与干缩的异同点相同点相同点：均由于水的迁移水的迁移所引起；不同点不同点：1.自收缩不失重，干缩伴随水分散失；2.自收缩是各向同性的，干缩由表及里；3.水灰比降低时，干缩减小，自收缩增大；4.覆盖后（或拆模前）不发生干缩，而自收缩必须通过湿
9、养护才能减小。v 常规收缩试验测定结果是干燥收缩与自收缩的叠加，主要是干燥收缩。v 普通混凝土主要产生干燥收缩，自生收缩不超过50微应变，占总测定值的10%左右。v 干燥收缩是引起普通混凝土开裂的主要原因之一。v 在高强混凝土中，自生收缩可达数百微应变，占总收缩量的一半左右，不可忽视。自收缩与干缩的异同点自收缩与干缩的异同点裂缝问题裂缝问题 案例分析案例分析v裂缝类型出现的时间：裂缝类型出现的时间：v塑性裂缝塑性裂缝开始几个小时开始几个小时v温度裂缝温度裂缝一天到两一天到两/三个星期三个星期v干燥裂缝干燥裂缝几周或者甚至几个月后几周或者甚至几个月后假想混凝土结构中的内部裂缝塑性裂缝塑性裂缝路面
10、和板路面和板钢筋混凝土板钢筋混凝土板v塑性裂缝的三种形式：塑性裂缝的三种形式：v在板边缘近似45度的对角线裂缝。v任意分布的网状裂缝。v沿钢筋排列或其它物理特征裂缝。钢筋混凝土楼板下部显示的塑性裂缝，不是沉降裂缝，板厚度为150mm。防止措施防止措施v养护：早期养护、二次抹压。养护：早期养护、二次抹压。v配合比设计：混凝土缓凝不宜过长。配合比设计：混凝土缓凝不宜过长。v 考虑使用引气剂考虑使用引气剂v 掺入纤维掺入纤维：纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力。：纤维掺入可在初期增大混凝土拉应力。聚丙烯纤维效果好于钢纤维。聚丙烯纤维效果好于钢纤维。假想混凝土结构中的内部裂缝温度裂缝温度裂缝外部约束外部
11、约束内部约束内部约束v G：外部约束，厚墙：外部约束，厚墙 主要原因：水化热过大主要原因：水化热过大 次要原因：快速冷却次要原因：快速冷却 H:内部约束，厚板内部约束，厚板 主要原因：较大的温度梯度主要原因：较大的温度梯度 次要原因：快速冷却次要原因：快速冷却 出现时间：出现时间：1天到天到23周周 大部分情况下，混凝土中心温度在约大部分情况下，混凝土中心温度在约714d冷却至环冷却至环境温度，温度收缩裂缝主要出现在这段时间，最可能出境温度，温度收缩裂缝主要出现在这段时间，最可能出现在内部温度从高峰下降现在内部温度从高峰下降1020度时形成。几周或几度时形成。几周或几月后形成的裂缝不是温度收缩
12、裂缝。月后形成的裂缝不是温度收缩裂缝。假想混凝土结构中的内部裂缝长期干燥长期干燥收缩收缩v最常见的位置：路面和墙最常见的位置：路面和墙v防止措施：减少用水量和增强养护防止措施：减少用水量和增强养护v出现的时间：几周或几月出现的时间：几周或几月预拌混凝土结构裂缝产生的原因预拌混凝土结构裂缝产生的原因变形作用引起的混凝土结构开裂的原因很复杂，涉及到结构设计、材料组成、施工技术、环境状态等诸多因素。混凝土材料本身的组成与性质的变化，以及随之而来的施工技术变化是现代混凝土结构容易开裂的重要原因。v1.1.水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提高和外加剂的应用，砂石资
13、源短缺引起的质提高和外加剂的应用，砂石资源短缺引起的质量波动，是导致混凝土裂缝增多的量波动，是导致混凝土裂缝增多的直接材料因直接材料因素素；过去与现实的对比：水泥项目项目过去过去现在现在水泥水泥筛余筛余58%，比表面积比表面积250300m2/kg，标稠用水量标稠用水量2627%，掺合料掺合料12种，种，筛余筛余13%，比表面积比表面积350400m2/kg，标稠用水量标稠用水量2730%，掺合料掺合料812种，种，v2.泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比，泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比，是导致混凝土裂缝增
14、多的是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素间接材料因素；配合比配合比项目项目过去过去现在现在配配合合比比用水量用水量大大小小水灰比水灰比大大小小砂率砂率小小大大浆骨比浆骨比小小大大坍落度坍落度小小大大保水性保水性好好差差粘聚性粘聚性好好差差v3.3.传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常规的施工进度要求，特别是现场加水问题，是规的施工进度要求，特别是现场加水问题，是导致混凝土裂缝增多的导致混凝土裂缝增多的施工因素施工因素；v4.4.非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺少系统研究，从而缺乏相应有效的设计措施，少系统研究，从而缺乏相
15、应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的是导致混凝土裂缝增多的设计因素设计因素；v 对对传统普通混凝土传统普通混凝土，业已形成的设计理论和措施，业已形成的设计理论和措施增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。v 对对现代普通混凝土，现代普通混凝土，当采用了这些措施，甚至掺膨胀当采用了这些措施，甚至掺膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。剂等技术后，裂缝问题依然严重。v5.5.监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存在一定差距，是导致混凝
16、土裂缝增多的在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的管理因管理因素素。裂缝控制理念和目标裂缝控制理念和目标从零开始形成坚实而稳固的一体从零开始形成坚实而稳固的一体设计设计材料材料施工施工管理管理v 材料选择材料选择 材料的质量控制v 设计控制设计控制 结构缝的布置 控制缝 设计构造措施v 施工质量和管理施工质量和管理 施工技术措施系统的调查和检测系统的调查和检测调调 查查钢筋腐蚀状况钢筋腐蚀状况中性化状况中性化状况氯离子含有量氯离子含有量碱骨料反应碱骨料反应钢筋位置钢筋位置剥离或浮起剥离或浮起混凝土强度和混凝土强度和结构物抗力结构物抗力检检 测测结构设计资料结构设计资料建材资料建材资料构件检测构件检
17、测缺陷检测缺陷检测裂缝检测和分析裂缝检测和分析案例案例关于楼板案例关于楼板案例.v设计方面：设计方面：关于楼板厚度、配筋问题，应进行关于楼板厚度、配筋问题，应进行对承载力、刚度、裂缝进行复核计算对承载力、刚度、裂缝进行复核计算v建材方面：应复核原材料质量，对于拌合物性能，建材方面：应复核原材料质量，对于拌合物性能，应复核记录和实体检测，必要时钻芯取样试验应复核记录和实体检测，必要时钻芯取样试验v施工方面：查阅施工日志、检查记录等相关资料，施工方面：查阅施工日志、检查记录等相关资料，以及实地检测。以及实地检测。v使用环境：收集气温等资料使用环境：收集气温等资料分析条件分析条件内内 容容裂缝发生于
18、原因裂缝发生于原因发生原因是什么。发生原因是什么。裂缝进行性裂缝进行性裂缝是进行性的，还是已经停止发展裂缝是进行性的，还是已经停止发展裂缝部位的状态裂缝部位的状态裂缝部位是否有水、泥或风化物裂缝部位是否有水、泥或风化物裂缝补为是否干燥、湿润，是否存在流动的水裂缝补为是否干燥、湿润，是否存在流动的水裂缝部位的外部条件裂缝部位的外部条件裂缝部位是在水下？水上？还是飞沫带裂缝部位是在水下？水上？还是飞沫带修补时裂缝处于干燥状态还是潮湿状态修补时裂缝处于干燥状态还是潮湿状态修补时期修补时期修补时期是寒冷季节还是酷暑修补时期是寒冷季节还是酷暑修补时外部条件修补时外部条件修补时，外部是否受震动、变形、雨水
19、等影响修补时，外部是否受震动、变形、雨水等影响修补后裂缝处的外部条修补后裂缝处的外部条件件裂缝部位，温度变化大吗裂缝部位，温度变化大吗裂缝部位是否受沉降、荷载等影响裂缝部位是否受沉降、荷载等影响裂缝调查内容裂缝检测手段裂缝检测手段v裂缝的位置、数量、走向：用照片和绘制裂缝展开图等形式记录v长度：用直尺、卷尺进行测量v宽度：用裂缝测宽仪、塞尺进行检测v裂缝的深度：采用超声波法或局部凿开法进行检测，必要时可钻取芯样进行验证v 2022-12-26混凝土裂缝宽度检测混凝土裂缝宽度检测482022-12-26混凝土裂缝深度检测混凝土裂缝深度检测单面测裂缝平面示意图 49裂缝修补方法1.表面封闭法2.2
20、.压力灌浆法压力灌浆法3.开槽填补法4.涂膜封闭法表面封闭（1）表面涂抹。通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂掩护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料，在裂缝多而且密集或者混凝土老化，砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹掩护膜。（2）表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆掩护层来封闭裂缝的一种修补方法，根据裂缝的部位、性质和修补请求和条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆联合凿槽嵌补等修补方法。v 先将结构物的裂缝或孔隙和外界封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以必定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散，胶凝固化
21、，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目标。浆液主要有：水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法，其强度高效果好。开槽填补开槽填补先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝地位和弥补材料而定，然后裂缝地位和弥补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青、甲凝等。氧砂浆、沥青、甲凝等。适用范围：混凝土内部不密实而造成的大面积渗水情况树脂类环氧树脂环氧树脂水中硬化型环氧树脂水中硬化型环氧树脂丙烯酸树脂丙烯酸树脂聚氨酯树脂聚氨酯树脂聚酯树脂聚酯树脂水泥类水泥基渗透材料水泥基渗透材料聚合物水泥聚合物水泥58ppt课件
