1、混凝土結構中的裂縫問題一、前言混凝土格言既簡單又復雜既便宜又重要既傳統又現代既可愛又可恨混凝土工程質量的內涵 反映實體滿足明確和隱含需要的能力的特性之總合。 明確：工作性和強度 隱含：耐久性及其它性能預拌混凝土 規程中明確表述混凝土的質量主要是指：混凝土的強度和拌和物的流動性。 混凝土強度是建筑結構的根本保證; 拌和物的工作性是保證施工質量的最起碼 的要求。商品泵送混凝土的兩大問題： 1）可泵性問題（pumpability） 2) 裂縫問題（cracks）裂縫問題具有普遍性原則與態度： 防 、 放 、 抗 、 補混凝土開裂的基本原理混凝土是一種準脆性材料，抗壓強度高，抗拉強度低，拉壓比在1/7

2、-1/15之間，平均1/10。溫差、收縮等在混凝土內部產生的拉應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土即發生開裂。鋼筋混凝土組合，纖維混凝土組合，聚合物混凝土組合裂縫的分類11、有害裂縫，無害裂縫2、表面裂縫，貫穿裂縫3、網狀，爆裂狀，不規則短，縱向，橫向，斜向4、穩定裂縫，不穩定裂縫5、能愈合，不能愈合6、塑性裂縫，硬化裂縫7、荷載裂縫，變形裂縫裂縫分類2荷載裂縫 20 與設計和結構受力有關變形裂縫 80 其中包括： （1）收縮裂縫 化學收縮，塑性收縮，干燥收縮，溫度收縮，自收縮，碳化收縮 （2）沉降裂縫裂縫類型3裂縫成因分析 1 裂縫類型出現的時間：塑性收縮開始幾個小時溫度收縮一天到兩/三個星期干

3、燥收縮幾周或者甚至幾個月后假想混凝土結構中的內部裂縫塑性沉降主要原因：過度泌水次要原因：早期快速干燥 環境塑性沉降：拌合物由于泌水產生整體沉降，澆筑深度大時靠近頂部的拌合物運動距離更長；沉降受到鋼筋、預埋件等阻礙，則從表面向下直至其上方產生塑性沉降裂縫。 塑性沉降裂縫只存在于有大量泌水和沉降的時期，并對沉降有一定的約束。A：鋼筋上部，深截面B：拱，柱頂C：截面厚度變化處的裂縫，槽和翹曲的板出現的時間：10分鐘3小時塑性沉降的預防： 有三種方法處理塑性沉降裂縫減少泌水和沉降：摻加纖維、引氣劑減少約束：設計上改變、增加保護層厚度使用復振工藝：深截面進行復振，掌握好復振時間假想混凝土結構中的內部裂縫

4、塑性收縮路面和板鋼筋混凝土板 塑性收縮：在干燥環境中混凝土澆注后，向上運動到達頂部的泌出水要逐漸蒸發。如果泌出水速度低于蒸發速度，表面混凝土將由于失水，由于干縮在塑性狀態下開裂。這是由于混凝土表面區域受約束產生拉應變，而這時它的抗拉強度幾乎為0，所以形成塑性收縮裂縫，這種裂縫與塑性沉降裂縫明顯不同，與環境條件有密切關系:當混凝土受環境溫度高、相對濕度小、風大、太陽輻射強烈，以及以上幾種因素的組合作用，更容易出現開裂。 塑性收縮的時間：出現在混凝土成型的幾個小時內。 一般30分鐘6小時 出現的位置：最常見出現在平板中，但也可能出現在墻的外露頂面等處。塑性收縮的三種形式：在板邊緣近似45度的對角線

5、裂縫。任意分布的網狀裂縫。沿鋼筋排列或其它物理特征裂縫。 鋼筋混凝土樓板下部顯示的塑性收縮裂縫，不是沉降裂縫，板厚度為150mm。防止措施養護：早期養護，參見商品混凝土雜志中甘昌成的“完美濕養護”和錢曉倩的“8h養護”。配合比設計：不能使用緩凝劑（延長低拉應變承受時間） 考慮使用引氣劑 摻入纖維 ：纖維摻入可在初期增大混凝土拉應力。 聚丙烯纖維效果好于鋼纖維。 假想混凝土結構中的內部裂縫早期溫度收縮外部約束內部約束G：外部約束，厚墻 主要原因：水化熱過大 次要原因：快速冷卻 H: 內部約束，厚板 主要原因：較大的溫度梯度 次要原因：快速冷卻 出現時間：1天到23周 大部分情況下，混凝土中心溫度

6、在約714d冷卻至環境溫度，溫度收縮裂縫主要出現在這段時間，最可能出現在內部溫度從高峰下降1020度時形成。幾周或幾月后形成的裂縫不是溫度收縮裂縫。假想混凝土結構中的內部裂縫長期干燥收縮最常見的位置：路面和墻防止措施：減少用水量和增強養護出現的時間：幾周或幾月假想混凝土結構中的內部裂縫龜裂常見位置：表面光潔的混凝土 模板背面板 主要原因：不透水模板 過度涂抹，膠凝材料集中或濕度過大次要原因：膠凝材料過多，養護不充分出現時間：17d，有時更晚假想混凝土結構中的內部裂縫鋼筋銹蝕堿骨料反應鋼筋銹蝕最常見的位置：柱和梁 預應力混凝土主要原因：保護層厚度不夠 氯離子含量超標出現時間：2年以上堿骨料反應常

7、見位置：潮濕部位主要原因：活性骨料和高堿水泥出現時間：5年以上鋼筋混凝土結構裂縫控制指南進行了概括，共分為4大類38種原因1）與結構和荷載有關的 6種2）與使用和環境有關的 7種3）與材料和配比有關的 10種4）與施工有關的 15種裂縫產生的原因分析 2原因1：與結構設計及受力荷載有關的1、超過設計荷載范圍2、地震和臺風作用3、構件斷面尺寸不足、鋼筋用量不足、布筋不合理4、結構沉降差異5、次應力作用（二次應力是指由于結構的自身約束或相鄰部件的約束而產生的應力.熱應力就是二次應力）6、對溫度應力和收縮應力估計不足荷載產生的裂縫補充：產生裂縫的原因原因2、與使用和環境條件有關的1、環境溫度、濕度變

8、化2、結構構件各區域溫度、濕度差異過大3、凍融、凍漲4、鋼筋銹蝕5、火災和表面高溫6、酸、堿、鹽侵蝕7、沖擊、振動影響收縮裂縫溫度裂縫補充：產生裂縫的原因原因3 與原材料和配合比有關的1、水泥的非正常凝結（受潮，溫度過高）2、水泥非正常膨脹（f-CaO,f-MgO,R2O）3、水泥用量高，水化熱高4、摻合料問題（如粉煤灰的含鈣問題）5、集料含泥量與級配問題6、集料堿活性和風化巖石7、混凝土收縮8、混凝土配合比不當9、水泥、外加劑、摻和料的相容性10、其它材料原因水泥異常凝結引起的裂縫受風化的水泥，其品質很不安定。混凝土澆筑后達到一定強度前，在凝結硬化階段會產生如圖所示的短小的不規則裂縫。隨著水

9、泥品質的改善，這種裂縫目前較少見到。1、水泥方面補充：產生裂縫的原因水泥水化熱水泥用量在300kg/m3左右時，溫度上升為3040左右。補充：產生裂縫的原因骨料方面補充：產生裂縫的原因混凝土下沉和泌水混凝土澆筑后，在凝結過程中會產生下沉和泌水，下沉量約為澆筑高度的1%。當下沉受到鋼筋或周圍混凝土的約束也會產生裂縫。補充：產生裂縫的原因(a) 混凝土開裂鋼筋銹蝕產生的裂縫補充：產生裂縫的原因(b) 水、CO2侵入鋼筋銹蝕產生的裂縫(c) 開始銹蝕補充：產生裂縫的原因(d) 鋼筋體積膨脹鋼筋銹蝕產生的裂縫 使鋼筋產生銹蝕的原因有：骨料中含氯化鹽；外部進入氯化鹽；混凝土碳化；保護層不足；過大的裂縫寬

10、度。 鋼筋銹蝕產生體積膨脹可達原體積的數倍，使鋼筋位置處的混凝土受到內壓力而產生裂縫，并隨之剝落。 這種裂縫沿鋼筋方向發展，且隨著銹蝕的發展混凝土剝離產生空隙，這可從敲擊產生的空洞聲得到判別。補充：產生裂縫的原因補充：產生裂縫的原因補充：產生裂縫的原因碳化引起的銹蝕 混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中氣滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為： （）2232 氯離子引起的銹蝕鋼筋阻銹劑形成保護膜在陽極，保護膜阻止鐵離子的流失在陰極，保護膜形成對氧的屏障凍結溶解產生的裂縫補充：產生裂縫的原因原因4：與施

11、工有關的1、攪拌不均勻2、現場加水3、澆注順序有誤，澆注不均勻4、搗實不良，坍落度過大，集料下沉、泌水，混凝土表面強度過低就進行下一道工序5、連續澆注間隔時間過長，接茬處理不當，冷縫6、鋼筋達接、錨固不良，鋼筋、預埋件被擾動7、鋼筋保護層厚度不夠8、滑模工藝不當（拉裂或塌陷）施工原因(a) 材料混合不均勻(b) 長時間攪拌(c) 快速澆筑(d) 先后澆筑時差過長混合材料不均勻：由于攪拌不均勻，材料的膨脹性和收縮的差異，引起局部的一些裂縫。長時間攪拌：混凝土運輸時間過長，長時間攪拌突然停止后很快硬化產生的異常凝結，引起網狀裂縫。補充：產生裂縫的原因施工原因(a) 材料混合不均勻(b) 長時間攪拌

12、(c) 快速澆筑(d) 先后澆筑時差過長澆筑速度過快：當構件高度較大，如一次快速澆筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，產生下沉，引起裂縫。交接縫：澆筑先后時差過長，先澆筑的混凝土已硬化，導致交接縫混凝土不連續，這是結構產生裂縫的起始位置，將成為結構承載力和耐久性的缺陷。補充：產生裂縫的原因(e) 模板變形(f) 支撐下沉(g) 支撐下沉補充：產生裂縫的原因原因4：與施工有關的9、模板變形、模板漏漿或滲水10、模板支撐下沉、拆模過早、拆模不當11、硬化前遭受擾動或承受荷載12、養護措施不當或養護不及時13、養護初期遭受劇烈干燥（日曬、大風）或凍害14、混凝土表面抹壓不及時15、大體積混凝土內部溫度與表面溫度或表面溫度與環境溫度差異過大不均勻沉降產生裂縫補充：產生裂縫的原因裂縫控制的措施1、設計方面的措施2、混凝土原材料、配合比方面的措施3、施工方面的措施又分為：普通措施特殊措施措施1 設計方面的措施 墻體