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混凝土切割混凝土结构裂缝的分类和成因

futao 拆除技术 2020-10-05 522 0
川渝拆除17713551981

混凝土是由水泥石和砂、石骨料等组成的材料。在硬化过程中,就已存在气穴、微孔和微观裂缝。微观裂缝可分为砂浆内部的砂浆裂缝、砂浆和骨料界面上的粘结裂缝和骨料内部的骨料裂缝。一般情况下,在构件受力以前混凝土中的微观裂缝主要是前两种;受力以后,微观裂缝和微孔连通、扩展,形成宏观裂缝;再继续扩展,将可能导致混凝土丧失承载能力。从工程实际应用角度研究的裂缝,主要是指对混凝土强度及工程结构物的使用性和耐久性等结构功能有不利影响的宏观裂缝。

混凝土结构中的裂缝有多种类型,其产生的原因、特点不同,对结构功能的影响也不同。

而且,一条裂缝可能由一种或几种原因同时引起,也并不是所有的裂缝都会影响结构的使用性能和承载能力。因此,必须区别裂缝类型,以探究裂缝所反映的结构问题,并采取相应的措施。

1.混凝土裂缝的分类方法

(1)根据裂缝产生的时间可分为施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝。

(2)根据裂缝产生的原因可分为因材料选用不当、施工不当、混凝土塑性作用、静力荷载作用、温度变化、混凝土收缩、钢筋锈蚀、冻融作用、地基不均匀沉降、地震作用、火灾(烧伤裂缝)以及其他原因等引起的裂缝。

(3)根据裂缝的形态、分布情况和规律性等可分为龟裂、横向(正截面)裂缝、纵向裂缝、八字形裂缝、X形交叉裂缝,等等。

2.裂缝的成因与特点

1)施工期间产生的裂缝

(1)塑性混凝土裂缝发生于混凝土硬化前最初几小时,通常在浇筑混凝土后24h内即可观察到。一种是塑性下沉裂缝,是由于重力作用下混凝土中固体的下沉受到模板、钢筋等的阻挡、混凝土表面出现大量泌水现象而引起的(图11-1),通常比较宽、深。沿钢筋纵向出现的这类裂缝,是引起钢筋锈蚀的主要原因之一,对结构有一定的危害。另一种是塑性收缩裂缝,由于大风、高温等原因,水分从混凝土表面(例如,大面积路面和楼板)以极快的速度蒸发而引起,如图11-2所示,当结构的混凝土保护层厚度过小时,常常发生。

(2)温度裂缝常发生于水坝、水闸等大体积混凝土结构中,在混凝土硬化过程中产生大量的

图11-1塑性下沉裂缝


图11-1塑性下沉裂缝

图11-2板的塑性收缩裂缝

图11-2板的塑性收缩裂缝

水化热,内部温度升高,当与外部环境温度相差很大、温度应变超过当时混凝土的极限拉应变时即形成裂缝。例如,闸墩、闸墙等混凝土结构拆模后恰遇大幅度降温也会产生这类裂缝。对一般尺寸的构件,这类裂缝通常垂直于构件轴向。有时仅位于构件表面,有时贯穿于整个截面。

(3)普通混凝土硬化过程中由于收缩引起的体积变化受到约束,如两端固定梁、高配筋率梁以及浇筑在老混凝土上、坚硬基础上的新混凝土,或混凝土养护不当时,都可能产生约束收缩裂缝。裂缝一般与轴向垂直,宽度有时很大,甚至会贯穿整个构件。

(4)施工质量问题引起的裂缝主要系因配筋不足、构件上部钢筋被踩踏下移、支撑拆除过早、预应力张拉错误等引起的。另外,混凝土施工时若无合理的整修和养护,可能在初凝时发生龟裂,但裂缝很浅。

(5)早期冻融作用引起的裂缝在结构构件表面沿主筋、箍筋方向出现,宽窄不一,深度一般可到达主筋。

2)使用期间随时间发展的裂缝

这类裂缝也称耐久性裂缝。

(1)钢筋锈蚀引起的纵向裂缝。处于不利环境中的混凝土结构(如在含有氯离子环境中的海滨建筑物、海洋结构以及在湿度过高、气温较高大气环境中的结构),当混凝土保护层过薄,特别是密实性不良时,钢筋极宜锈蚀,锈蚀物质体积膨胀而致混凝土胀裂,即所谓先锈后裂(图11-3)。裂缝沿钢

图11-3钢筋锈蚀引起的纵向裂缝

图11-3钢筋锈蚀引起的纵向裂缝

筋方向发生后,更加速了钢筋的锈蚀过程,最后可导致保护层成片剥落。这种裂缝对结构的耐久性和安全性危害极大。

(2)温度变化和收缩作用引起的裂缝。如现浇框架梁、板和桥面结构,由于其温度和收缩变形受到刚度较大构件的约束而开裂。混凝土烟囱、核反应堆容器等承受高温的结构,也会产生温度裂缝。实践表明,公路箱形梁板的横向温差应力较大,如在横向没有施加预应力和设置足够的温度钢筋,势必导致顶板的混凝土开裂(图11-4),且随时间而发展。当现浇屋面混凝土结构上部因低温或干燥而收缩时,会发生中部或角部裂缝等。

(3)地基不均匀沉降引起的裂缝。超静定结构下的地基沉降不均匀时,引起结构构件的约束变形而可能开裂,在房屋建筑结构中这种情况较为常见。随着不均匀沉降的发展,裂缝将进一步扩大。

(4)冻融循环作用、混凝土中碱-骨料反应、盐类和酸类物质侵蚀等都能引起混凝土结构构件开裂。碱骨料反应是指混凝土内部的碱和碱活性骨料在混凝土浇筑后反应,当反应物积累到一定程度时吸水膨胀而使混凝土开裂。

3)荷载作用引起的裂缝

构件在荷载作用下都可能发生裂缝,受力状态不同(如受弯、受剪、受弯剪扭组合作用、局

图11-4公路箱形梁桥顶板的纵向温度裂缝

图11-4公路箱形梁桥顶板的纵向温度裂缝

部荷载作用等),其裂缝形状和分布也不同,前述各有关章节中已予说明。本章讨论的结构裂缝控制仅针对静力荷载作用引起的裂缝而言。

综上所述,混凝土出现裂缝有多种可能的原因,主要包括静力荷载、外加变形和约束变形以及施工等方面。工程实践表明,在合理设计、合理施工和正常使用的条件下,荷载的直接作用往往不是形成过大裂缝宽度的主要原因。很多裂缝是几种原因组合作用的结果,其中,温度变化和收缩作用起着相当主要的作用。由地基不均匀沉降、温度变化和收缩作用等外加变形和约束变形引起的裂缝往往发生在结构中的某些部位,而不仅仅是个别构件受拉区的开裂,对这类裂缝应通过合理的结构布置及相应的构造措施予以控制。


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