混凝土结构荷载、施工、温度等八种裂缝是如何产生的?控制措施有哪些?.pdf

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混凝土结构荷载、施工、温度等八种裂缝是如何产生的?控制措施有哪些?.pdf简介:

混凝土结构裂缝的产生主要受到以下八种因素的影响:

1. 荷载作用:结构在承受自身重量和外部荷载(如风荷载、地震荷载、车辆荷载等)时,如果超过其承载能力,可能导致裂缝的产生。

2. 施工因素:施工过程中,如混凝土浇筑不均匀、养护不当、模板变形等,都可能导致裂缝的形成。

3. 温度变化:混凝土在温度变化下会收缩或膨胀,如果没有适当的温度控制和收缩补偿措施,可能导致裂缝。

4. 湿度变化:混凝土在干燥和吸湿过程中,体积会发生变化,如果处理不当,可能导致裂缝。

5. 材料性能:原材料的质量、配合比、龄期等影响混凝土的性能,质量差的材料可能导致裂缝。

6. 设计缺陷:设计不合理,如结构过于复杂、计算错误等,可能导致裂缝。

7. 地基不均匀沉降:地基土质不均匀或沉降速度不一致,会使得混凝土结构产生应力,导致裂缝。

8. 预应力:预应力施工不当或预应力损失过大,可能引发预应力筋和混凝土之间的裂缝。

控制混凝土结构裂缝的措施主要包括:

1. 合理设计:确保结构设计合理,避免过大荷载和设计缺陷。

2. 严格施工:保证混凝土的浇筑、养护和模板设置的质量,控制施工过程中的温湿度变化。

3. 材料控制:使用合格的原材料,按照规范进行配合,保证混凝土的性能。

4. 预应力控制:预应力施工应严格按照规范进行,控制预应力损失。

5. 温度控制:进行有效的温控措施,如覆盖保温、设置温度监测设备等。

6. 地基处理:对地基进行处理,确保均匀沉降。

7. 验收与监测:施工后进行严格的质量检查,并在使用过程中进行定期的裂缝监测。

通过这些措施,可以有效地控制混凝土结构裂缝的产生。

混凝土结构荷载、施工、温度等八种裂缝是如何产生的?控制措施有哪些?.pdf部分内容预览:

4、混凝土裂缝控制措施

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1.1背景简介一 混凝土裂缝产生的影响

NB/T 25064-2016标准下载中国建筑一局(集团)有限公司

1.2背景简介一 混凝土材料基础知识

1、混凝土材料的特点: 混凝土是多种相态(固、液、气)、多种物质构成的 复合材料。 》固相:由粗骨料(碎石、砾石或人工轻骨料)、细骨料 (砂)以及水泥水化后的水泥石组成。 》液相:拌合用水以及各种液态添加剂(视需要添加)。 》气相:存在于粗骨料、细骨料、水泥石的间隙中以及多余 的水分蒸发之后形成的孔隙中,其主要成分是正常环境空 气中的氧和二氧化碳。 同时,由于搅拌、运输、泵送、振捣等引起混凝土拌合物 的离析、泌水现象,混凝土中各种相态、各种物质的分布是 不均*的,这种复合型材料的特点决定了混凝土内部是不* *的,因此,混凝土结构自浇筑成形后,内部就存在裂缝, 即微裂缝。

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在混凝土凝结出气或硬化过程中,混凝土在不受力情况下出现体 积缩小现象,即收缩。从而引起约束内应力,在混凝土内部形成裂缩 》胶凝收缩(自收缩):水泥浆胶体结晶固化成水泥石过程,混凝 土体积大幅减少,形成混凝土内部裂隙,细小不*通,呈弥散状 态分布在骨料周边。 》干燥收缩:本质是水泥石的收缩。除水化作用消耗掉的水,其余 部分水在长期干燥环境中逐步逸出挥发。失水造成的空隙以及毛 细孔内水的表面张力,均造成了混凝土的体积收缩。干燥收缩多 发生在结构表面,也是混凝土形成表面裂缝的原因之一。 A在 碳化收缩:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O碳化过程长期、持* 地由混凝土表面向内发展,同时伴随体积收缩。一般发生在年代 较长、暴露于潮湿环境中的混凝土结构。 R 总结:自收缩和干燥收缩在混凝土中普遍存在,对结构影响较大 是工程界研究的重点

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水泥品种:一般来说影响大小顺序为:矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>早期水泥>粉煤灰水泥(但这并不绝对,还 与活性掺合料的种类、掺量、混凝土水灰比有关)。 1 水胶比、水泥用量、含水量:单位体积混凝土的水泥用量相同时,水灰比越大,收缩越大;单位体积混凝土的含 水量越大,收缩越大;水用量不变时,单位体积水泥用量越大,收缩越大。(目前项目一般水胶比控制在0.4左 右) 骨料:骨料基本不会发生收缩变形,故可约束水泥石的收缩变形,从而减小收缩。相同强度的混凝土,骨料的用 量越多,收缩越小;骨料的弹性模量越大,收缩越小;粗骨料的效应比细骨料显著。 M: 养护期:湿养护相对于自然养护能显著减小混凝土收缩,延长养护时间也能有效地延缓收缩变形的发展。(以自 然养护7d为标准,自然养护3d收缩增加9%,自然养护14d收缩减少14% 环境状态:以环境湿度W=50%为标准,当相对湿度为25%时,混凝土收缩约增加25%;当相对湿度为80%时, 混凝土收缩约减少30%;风速越大,混凝土表面水分散失加速,收缩变形大;温度高,有利于水泥水化和水分蒸 发,收缩增大,低温下收缩趋于稳定。 构件尺寸:水分迁移的阻力受迁移路径控制,在其他条件一致时,失水速率取决于构件的尺寸,混凝土的收缩随 构件体表比的增大而减小

4、混凝土的内应力: 混凝土在固化过程中发生体积减小而收缩。无论何析 类型的收缩,都只限在胶凝固化后的水泥石中发生。而 石子和砂等骨料,体积是稳定不变的。因此,这种收缩 就会使骨料收到围箍压力,而骨料之间的水泥石变形收 到约束,则会产生拉力。 这种拉、压应力,在混凝土内部保持了一种自平衡 的状态。一旦混凝土收到外界作用。其内部应力平衡收 到破坏,则沿受拉的方向就极有可能产生裂缝。因此, 混凝土内部积聚的潜在拉应力,是导致裂缝的内部条件

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3.4.5结构构件应根据结构类型和本规范第3.5.2条规定的环 境类别,按表3.4.5的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝 宽度限值wm。

表3.4.5 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值(mm

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3.5.2混凝土结构暴露的环境类别应按表3.5.2的要求划分。

表3.5.2混凝土结构的环境类别

裂缝的计算:《混凝土结构设计规范》GB50010: 7.1.2在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、 受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中,按 荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度 可按下列公式计算:

非预应力采用荷载准永久值;预应力采用荷载标准值 与配筋有关,体现的是配筋率;配筋率越大,裂缝越小 与保护层厚度有关Cs,保护层厚度越大,裂缝宽度越大

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1.3背景简介一 裂缝允许宽度

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2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

荷载裂缝亦成为受力裂缝,其宽度随荷载加大而增 宽,成为结构构件破坏前的征兆。 ●轴心受拉构件:由于全截面受拉,因而出现横向的 贯穿全截面的裂缝。如图(a) ●偏心受拉构件:如图(b) ●偏心受压构件:如图(C) ? )简支受弯构件:如图(d) 受扭构件:在其表面出现**的斜裂缝,形成空间 螺旋状裂缝。如图(e)

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2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

2、荷载裂缝发展过程 ●受力之初:弹性状态;弥散状裂缝。如图(a) ·荷载逐渐增大:已存在裂缝逐渐发展、延伸。如图 (b) ●荷载继*增加:这些微小裂缝将会互相衔接、交叉 *贯起来,将水泥石在垂直于主拉应力方向上切割 破碎,成为不**的块体。失去弹性,呈非线性的 受力状态。如图(C) ●荷载继*加大:应力不断增加,这些内部微小裂缝 将沿主压应力方向继*延伸、变宽,最后发展到构 件表面。如图(d)

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2.2混凝土裂缝产生的原因一—非荷载作用引发裂缝

1、混凝土自身特性引发裂缝 ●混凝土的收缩: 水泥胶体结晶、凝固为水泥石过程中,不可避免的会 发生体积收缩。 由工程实践可知,造成收缩量大幅度增加的原因是为 满足泵送、免振等新的工艺要求,对混凝土的原材料及配合 比做了很大的调整:粗骨料比例减小,粒径也大幅减小;细 骨料(砂)、粉剂(水泥、矿粉等)的含量大大增加:为了 达到使用效果大量使用掺合料、外加剂等。组成成分的变化 造成了混凝土体积稳定性变化,因此,收缩量也随之增加 ●混凝土的脆性: 混凝土是一种脆性材料,除抗拉强度很低以外,承受 拉应变的能力同样很差,很小的强迫受拉变形即可造成其断 裂。

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2.2混凝土裂缝产生的原因一—非荷载作用引发裂缝

温差引起的约束应力:由于阳光暴晒、暴雨冲淋或 季节性温差引起的裂缝(多见于屋盖、山墙等环境 温度变化剧烈的部位):由于水泥水化热的原因 收到约束的墙体和断面大的构件发生开裂(多见于 大体积混凝土)

由于地基不均匀沉降、地震作用及其他外界作用 往往以非荷载的形式造成混凝土结构的强迫位移

与混凝土成形早期出现收缩裂缝不同,有些裂缝是 在环境长期作用下形成的,比如:混凝土碳化、严寒 地区混凝土内部水分结冰后冻胀、攀爬植物、水生植 物的长期作用等

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图4 地基两端沉降较大造成 的倒八字形沉降裂缝

某大学新校区体育馆网架屋面工程施工组织设计2.2混凝土裂缝产生的原因一一非荷载作用引发裂缝

3、设计和施工缺陷引发裂缝: ●设计: 结构体型设计不合理(例如大体量结构之间的细弱瓶颈部 位),或者构造做法失当(例如凹槽、内角曲率半径过小而容 易引起应力集中等),都可能使结构刚度突变、体型比例失调 或应力集中,从而引发裂缝。 ●施工: 混凝土结构体量庞大,不得不分期、分段浇筑成型,这就 不可避免的形成不同龄期混凝土的接槎。尽管可以采取各种措 施减小混凝土接槎的影响,但该处混凝土在施工期间所造成的 不**,终究是可能引发裂缝的薄弱环节

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图3.3.42细腰平面示意图

2.3混凝土裂缝产生的原因一

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1、原材料及配合比: 混凝土材料本身的性能对于控制裂缝起决定性作用。 ●胶凝材料: 水泥用量越多,水泥浆的量相对越大,收缩量也越大,容易开裂 水泥强度等级越高,水泥细度越小,比表面积越大,则水化热越多,收缩约大,越容易开裂 水泥活性越强,其水化热越大,冷凝过程中收缩加大,容易开裂;活性较小,低水化热的矿渣水泥、粉煤灰水泥等收缩 较小,对防止开裂有利 水胶比越大,含水量大,收缩越大,越容易开裂。 ·骨料: 粗骨料粒径越小,骨架的体积稳定性越差,混凝土收缩越大,越容易开裂 砂岩较软,做粗骨料时收缩较大,容易开裂 细骨料(砂)含量越高,体积稳定性越差,收缩较大,容易开裂 粗、细骨料中含泥量越大,收缩越大且抗拉强度降低,容易开裂。 ●掺合料和外加剂 适当掺入掺合料(粉煤灰等)可以提高体积稳定性,减少收缩,遏制裂缝出现 外加剂(包括减水剂、膨胀剂等)选择失误、掺量不当,或养护不良,会加大收缩,引起混凝土开裂。

T∕CAGHP 010-2018 地质灾害应急演练指南(试行).pdf2.3混凝土裂缝产生的原因一一

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