第一篇:混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施
摘 要:大體積混凝土開裂后,其性能與原狀混凝土性能相差很大,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運(yùn)行。本文分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和機(jī)理,從各個(gè)環(huán)節(jié)提出了預(yù)防裂縫的綜合措施,以確?;炷临|(zhì)量,減少裂縫的發(fā)生。關(guān)鍵詞:混凝土 裂縫 水泥水化熱 溫度應(yīng)力
一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種:(1)由外部荷載引起的裂縫隙,按常規(guī)計(jì)算的各種荷載引起的;(2)由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)模型的不同而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫;(3)由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的變形應(yīng)力引起的裂縫,施工中可采取措施避免。(4)大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,由于結(jié)構(gòu)截面大,水泥用量多,水泥水化釋放的水化熱能產(chǎn)生很大的溫度變化和收縮作用,是導(dǎo)致大體積混凝土溫度裂縫的主要原因。
1.水化熱產(chǎn)生裂縫的機(jī)理
大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大,在施工過程中,由水泥水化過程中釋放出大量水化熱,由于體積大,熱量不易散發(fā),造成較大溫升,從而導(dǎo)致體積增大。當(dāng)這種變形不受約束時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。但實(shí)際上這種變形肯定會(huì)受到約束,約束有兩種。一是混凝土與外部環(huán)境溫度差異引起的約束;另一種是由于內(nèi)部的條件不同產(chǎn)生的約束,以上兩種約束產(chǎn)生的應(yīng)力為溫度應(yīng)力。
其次,濕度變化引起的混凝土內(nèi)部各單元體之間相互約束,產(chǎn)生的應(yīng)力為干縮應(yīng)力。因?yàn)闈穸葌鲗?dǎo)率遠(yuǎn)小于熱度傳導(dǎo)率(約為1/1600),所以,它主要在混凝土表面附近:另外,混凝土自身體積變形不能自由伸縮所產(chǎn)生的應(yīng)力,稱為自身體積變形應(yīng)力;還有地基非均勻沉降、模板走樣也會(huì)產(chǎn)生變形應(yīng)力。在以上非結(jié)構(gòu)荷載作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力中,主要是溫度應(yīng)力和變形應(yīng)力。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工,當(dāng)混凝土澆筑體邊界無約束時(shí)(如底、頂板頂面),在早期水化熱溫度迅速升高階段,由于混凝土內(nèi)、外散熱條件不同,形成溫度梯度,表面受拉,內(nèi)部受壓。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。在混凝土的降溫階段,混凝土的溫差引起的變形加上混凝土的體積收縮變形,受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí),在澆筑體中央斷面產(chǎn)生內(nèi)部拉應(yīng)力,當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土整個(gè)截面就產(chǎn)生貫穿裂縫。2.溫度應(yīng)力的分析
根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段:
(1)初期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征,一是水泥放出大量的水化熱,二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
(2)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止,這個(gè)時(shí)期中,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝土的彈性模量變化不大。
(3)后期:混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:
一是自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身、結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大,混凝土冷卻時(shí)表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。
二是約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下,需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算?;炷恋男熳兪箿囟葢?yīng)力有相當(dāng)大的松弛,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),必須考慮徐變的影響,具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。
二、裂縫控制的基本原理及措施
大體積混凝土的裂縫控制是指杜絕有害裂縫,同時(shí)減少或避免不影響使用的混凝土表面裂縫。裂縫控制原理是:降低混凝土外約束與非線性降溫和收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力,提高混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸,以確??沽寻踩纫?。裂縫控制方法采取溫差與溫度應(yīng)力雙控制方法,避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫,同時(shí)調(diào)整混凝土表面濕度以防止表面干縮裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因是降溫和收縮。任一降溫差包含水化熱引起的溫差和收縮當(dāng)量溫差,又都可以分解為均勻降溫差和非均勻降溫差兩類。前者產(chǎn)生外約束力,它成為貫穿性裂縫的主要原因;后者引起自約束力,形成表面裂縫;只有同時(shí)控制好這兩類降溫差,才能減小和避免裂縫的產(chǎn)生。
控制混凝土裂縫,必須從混凝土產(chǎn)生裂縫的幾個(gè)主要原因入手,才能有效地將裂縫控制在充許范圍內(nèi)。一般分為兩個(gè)控制階段,設(shè)計(jì)階段和施工階段。設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)人員對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的品種、規(guī)格、建筑物的結(jié)構(gòu)形式等統(tǒng)籌設(shè)計(jì),有效進(jìn)行裂縫控制。施工階段采取加入外加劑改善混凝土性能、降低水泥水化熱、降低混凝土內(nèi)外溫差、設(shè)置施工縫或變形縫、加強(qiáng)混凝土中的配筋率等措施來減少混凝土的收縮,防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫。1.合理設(shè)計(jì)施工配合比
由于大體積混凝土各項(xiàng)指標(biāo)要求較高,并普遍采用泵送混凝土,因此合理設(shè)計(jì)配合比是有效控制和預(yù)防混凝土裂縫發(fā)生的基礎(chǔ)。應(yīng)根據(jù)工程所處條件,對(duì)砂率、水灰比、水泥用量及摻合料用量等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇最優(yōu)方案。
(1)砂率的選擇。適當(dāng)砂率的選擇對(duì)控制混凝土的裂縫有積極作用,混凝土的干燥收縮隨砂率的增大而增大。由于砂率減小使粗骨料含量增大,在相同條件下混凝土的彈性模量較高,收縮量較小,而且由于粗骨料對(duì)收縮的約束作用,可減少開裂的可能。使用粗骨料,盡量選用粒徑較大,級(jí)配良好的粗骨料,在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中,摻總量不超過20%的大石塊,減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。
(2)選用中低水化熱水泥,可使水泥在拌和過程中水化熱釋放較小,顯著減少混凝土升溫,如選用礦渣硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、普硅非早強(qiáng)型水泥。充分利用混凝土后期強(qiáng)度,減少每立方米混凝土中水泥用量。
(3)采用混凝土雙摻技術(shù),即在混凝土中加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰,摻入量一般為水泥用量的20%左右,摻入緩凝型減水劑,用量為水泥用量的 1.0%左右。通過采用雙摻技術(shù),減少水泥用量,降低水化熱并使混凝土在常溫下延長初凝時(shí)間。
(4)加入U(xiǎn)EA或AEA膨脹劑,用量為水泥用量的14%左右,使混凝土在凝固過程中不產(chǎn)生收縮,還可以提高混凝土自防水能力。2.混凝土結(jié)構(gòu)原料的控制
(1)材料的選擇,應(yīng)優(yōu)先采用水化熱低的水泥配制大體積混凝土,如礦渣硅酸鹽水泥。在施工中避免使用含泥量高的集料,因使用含泥量高的集料會(huì)導(dǎo)致集料表面與水泥石的機(jī)械粘結(jié)力降低,而且會(huì)增加混凝土拌合物的用水量,不僅增加了混凝土的收縮,同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,導(dǎo)致收縮裂縫發(fā)生。
(2)采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對(duì)溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外差和降溫速度控制的難度降低。
(3)摻合料和外加劑的控制。摻合料的質(zhì)量對(duì)混凝土裂縫有顯著的影響,當(dāng)前用的摻合料主要是粉煤灰或礦粉,它們可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和可靠性,粉煤灰對(duì)混凝土的早期干縮影響很大,使用細(xì)度較粗或含碳量高的粉煤灰會(huì)大幅度增加混凝土的需水量,從而加大混凝土的收縮導(dǎo)致開裂。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。混凝土中摻入減水劑,不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善,同時(shí)又減少拌和用水,節(jié)約水泥,從而降低了水化熱。若是泵送混凝土,同時(shí)在炎熱的夏天,為了延緩凝結(jié)時(shí)間,要加緩凝劑,反之凝結(jié)時(shí)間過早,將影響混凝土的輸送和澆筑面的粘結(jié),易出現(xiàn)層間縫隙,使混凝土防水、抗裂和整體強(qiáng)度下降。為了防止混凝土的初始裂縫,可摻加膨脹劑,如UEA膨脹劑等。3.澆筑時(shí)的控制措施
(1)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實(shí)度。
(2)混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。
(3)采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性
(4)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫工作?;炷翝仓戤吅螅瑧?yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應(yīng)力;其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度,充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度,以提高混凝土塊體的抗裂能力,同時(shí),在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好的濕度和抗風(fēng)條件,使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。具體應(yīng)使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求,保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制、確定,保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行;在保溫養(yǎng)護(hù)過程中,應(yīng)保持混凝土表面的濕潤。施工人員需根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求,來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施,如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)等。
三、結(jié)論
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生的原因很復(fù)雜也是不可避免的,混凝土裂縫的防治重點(diǎn)在于“防”,而不在于“治”在采取了上述綜合性控制措施后,由于各種原因仍可能有少量的混凝土裂縫發(fā)生。當(dāng)這些裂縫發(fā)生后,必須先查明裂縫產(chǎn)生的原因,判明裂縫的類型,才能選擇正確的處理方法,同時(shí)要通過合理設(shè)計(jì)混凝土配合比、正確選用原材料、合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)施工監(jiān)控、嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)程、提高施工技術(shù)水平,這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產(chǎn)生,把裂縫寬度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),盡量減少裂縫造成的危害。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉繼紅等.大體積混凝土施工裂縫控制.[J].鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào).2006.3.[2] 王海軍等.文大體積混凝土溫度和收縮裂縫控制措施.[J].山西建筑.2006.15.[3] 莊宇等.淺析大體積混凝土施工裂縫控制.[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào).2006.3.[4] 江志強(qiáng).大體積混凝土測(cè)溫及溫度裂縫控制實(shí)踐.[J].福建建設(shè)科技.2006.4.
第二篇:論文:混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、控制措施及修補(bǔ)
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、控制措施及修補(bǔ)
目錄
一、裂縫產(chǎn)生的原因分析.........................................1
(一)混凝土原材料質(zhì)量方面..................................1
(二)施工方面..............................................2
(三)溫度和濕度的變化......................................3
二、控制措施…………………………………………………………………………………………………..3
(一)混凝土原材料質(zhì)量方面..................................3
(二)施工方面..............................................4
(三)溫度和濕度的變化......................................5
三、混凝土裂縫修補(bǔ)..............................................6
(一)、修補(bǔ)設(shè)計(jì).............................................6
(二)修補(bǔ)方法..............................................7
四、結(jié)語........................................................9
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、控制措施及修補(bǔ)
摘要:混凝土是以膠凝材料、水、細(xì)骨料、粗骨料、需要時(shí)摻入外加劑和礦物摻合料,按適當(dāng)比例配合,經(jīng)過均勻拌制、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材。在施工過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)在成型后,出現(xiàn)各種裂縫。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題,使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。輕者使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕,降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性等,嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn)。混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病,本文主要通過近幾年來的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐及查閱相關(guān)的技術(shù)資料,對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、應(yīng)采取的控制措施及修補(bǔ)方法進(jìn)行簡要的闡述,并針對(duì)具體情況提出了一些預(yù)防、處理措施。
關(guān)鍵詞:混凝土裂縫 原因 控制 修補(bǔ)
一、裂縫產(chǎn)生的原因分析
(一)混凝土原材料質(zhì)量方面
材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好,應(yīng)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和配合比,避免材料不良引起的裂縫。
1、水泥。水泥水化熱是混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力的主要因素,宜選擇中熱或低熱的水泥品種,嚴(yán)禁使用安定性不穩(wěn)定的水泥,因水泥中含有生石灰或氧化鎂,這些成分在和水化合后產(chǎn)生積膨脹,產(chǎn)生裂縫。
2、如果骨料中含泥量過多,則隨著混凝土的干燥,會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。
3、堿-骨料反應(yīng):混凝土在固化以后,其內(nèi)部所含的堿與其砂、石骨料中所含的堿活性物質(zhì)將發(fā)生一種化學(xué)反應(yīng)?;瘜W(xué)反應(yīng)以后將產(chǎn)一種膠凝物質(zhì),而此種膠凝物質(zhì)吸收水分會(huì)發(fā)生膨脹,盡管這一過程比較緩慢,但最終將造成混凝土樓板的裂縫。
4、水灰比、塌落度過大,或使用過量細(xì)砂?;炷翉?qiáng)度值對(duì)水灰比的變化十分敏感,基本上是水泥等膠凝材料計(jì)量變動(dòng)對(duì)強(qiáng)度影響的疊加。因此,水、水
泥、外摻混合材料外加劑溶液的計(jì)量偏差,將直接影響混凝土的強(qiáng)度。而采用含泥量大的細(xì)砂配制的混凝土收縮大,抗拉強(qiáng)度低,容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫,泵送混凝土為了滿足泵送的條件:塌落度大,流動(dòng)性好,易產(chǎn)生局部粗骨料少,砂漿多的現(xiàn)象,此時(shí),混凝土脫水干縮時(shí),就會(huì)產(chǎn)生表面裂縫。
(二)施工方面
在鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面板的裂縫中,較多原因是由于在施工方面的原因引起的。
1、模板支設(shè)不牢引起的裂縫。模板的制作和安裝質(zhì)量對(duì)于保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的外觀平整、幾何尺寸的準(zhǔn)確以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度等起著重要的作用。在施工中,若模板立柱支于土質(zhì)松軟的土層或支于未經(jīng)處理的回填土上,在施工荷載的作用下往往會(huì)引起模板立柱下陷造成鋼筋混凝土裂縫。另外由于模板的支撐在施工工程中未滿足足夠的剛度和穩(wěn)定性,從而在施工荷載的增加中使模板下塌及炸模等也會(huì)造成砼裂縫。
2、鋼筋配置位置不當(dāng)?shù)牧芽p。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼筋配置位置是否正確直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和裂縫的寬度。如現(xiàn)澆板的鋼筋位置不正確;負(fù)彎矩鋼筋放置在板的下方;板的上層鋼筋在施工人員的踩踏后就彎曲、變形、下墜;上層鋼筋網(wǎng)的鋼筋小撐馬間距設(shè)置過大、甚至不設(shè),會(huì)使上層鋼筋跟下層鋼筋重合等,從而使板在支承邊附近普遍發(fā)生裂縫,嚴(yán)重的甚至使板有折斷的危險(xiǎn)。
3、施工質(zhì)量粗糙、低劣引起的裂縫。工程施工必須嚴(yán)格按施工規(guī)范要求進(jìn)行操作、按施工圖進(jìn)行施工。但某些施工單位,尤其個(gè)人承包商,為了眼前一時(shí)利益,不按規(guī)范要求而是粗制濫造,甚至偷工減料施工,有的施工人員總認(rèn)為板的支座筋可以減少,從而少放甚至不放,現(xiàn)澆板的厚度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,給工程質(zhì)量帶來了嚴(yán)重隱患。
4、施工材料堆放不當(dāng)引起裂縫。在目前的施工過程中普遍存在質(zhì)量與工期之間的較大矛盾。一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度平均為5-7天左右一層,最快時(shí)甚至不足5天一層,因此當(dāng)樓層砼澆筑完畢后未達(dá)到24小時(shí)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,就忙著
進(jìn)行鋼筋綁扎、材料吊運(yùn)等施工活動(dòng)。將材料堆放在樓面上,會(huì)使沒有達(dá)到一定強(qiáng)度的樓面在受到材料吊卸沖擊振動(dòng)荷載的作用下引起不規(guī)則的受力裂縫,而這些裂縫一旦形成就難以閉合,形成永久性裂縫。
(三)溫度和濕度的變化
溫度和濕度的變化引起混凝土中產(chǎn)生的裂縫,是大體積混凝土中發(fā)生主要因素。
混凝土硬化期間水泥放出大量水熱化熱,內(nèi)部溫度不段上升,在表面引起拉應(yīng)力,后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫。
根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:
(1)自生能力:沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身,結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大,混凝土冷卻時(shí)表面的溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。
(2)約束能力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而一起的應(yīng)力,如箱梁頂板混凝土和護(hù)攔混凝土;這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土上的干縮所引起的應(yīng)力共同作用;想要根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下,需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算,混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松弛,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),必須考慮徐變的影響,具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。
二、控制措施
(一)混凝土原材料質(zhì)量方面
1、材料選用
水泥:應(yīng)選用水化熱較低的水泥,嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其品種、級(jí)別、包裝或批次、出廠日期和進(jìn)場(chǎng)數(shù)量等進(jìn)行檢查,并應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度、安定性及其它必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。
粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料、級(jí)配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng);有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。
細(xì)骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。
外摻加料:宜采用減水劑等外加劑,以改善砼工作性能,降低用水量, 減少收縮。
商品砼采用信譽(yù)好、質(zhì)量有保證的廠商提供的產(chǎn)品。施工單位在訂購商品砼時(shí)應(yīng)根據(jù)工程的不同部位和性質(zhì)對(duì)砼品質(zhì)提出明確要求,不能因追求低價(jià)格忽視砼的品質(zhì)。
2、配料
配合比設(shè)計(jì):應(yīng)采用低水灰比、低用水量,以減少水泥用量。禁止任意增加水泥用量。配制砼時(shí)計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,攪拌均勻,離析的砼必須重新拌勻后,方可澆筑。
(二)施工方面
1、加強(qiáng)模板的檢查。模板的支撐在施工前應(yīng)先將地面土進(jìn)行處理,以保證立桿支撐在施工時(shí)不會(huì)下陷。模板和支撐的選用必須經(jīng)過計(jì)算,除滿足強(qiáng)度要求外還必須有足夠的剛度和穩(wěn)定性;邊支撐立桿與墻間距不應(yīng)大于300mm,中間不宜大于800mm。在砼澆筑前,質(zhì)檢人員應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)模板支撐、尺寸等逐一檢查,在拆模時(shí),砼強(qiáng)度應(yīng)滿足規(guī)范的要求。
2、加強(qiáng)成品鋼筋的保護(hù)措施。在樓面鋼筋綁扎完畢、砼開始澆筑前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)成品鋼筋網(wǎng)片的保護(hù),可采取下列綜合措施加以解決:盡可能合理和科學(xué)地安排好工種交叉作業(yè)時(shí)間,在鋼筋綁扎后,線管預(yù)埋和模板封氣囊收頭應(yīng)及時(shí)穿插并爭取全面完成,做到不留或少留尾巴,有效減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量。
3、在樓梯、通道等頻繁和必須通行處應(yīng)搭設(shè)(或鋪設(shè))臨時(shí)的簡易通道,以供施工人員通行。
4、安排足夠數(shù)量的鋼筋工在砼澆筑前及澆筑中及時(shí)進(jìn)行整修,特別是支座端部受力最大處以及樓面裂縫最容易發(fā)生處,應(yīng)重點(diǎn)整修。
5、加強(qiáng)對(duì)職工的思想教育及技術(shù)培訓(xùn)。我國現(xiàn)階段建筑工人基本以農(nóng)民為主,他們有部分人員沒有大局觀念,只片面地追求完成的工程量,而忽視工程質(zhì)量,這就要求施工單位對(duì)相關(guān)人員在上崗前進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)及思想教育,從而使他們?cè)谑┕み^程中能嚴(yán)格按施工規(guī)范及圖紙進(jìn)行施工,以保證工程質(zhì)量,并且施工單位要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管理。
6、加強(qiáng)后繼施工管理。在樓面砼澆筑完成后要確保砼獲得最起碼的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,當(dāng)砼強(qiáng)度小于1.2Mpa時(shí),不應(yīng)在上面進(jìn)行后繼施工,要科學(xué)安排樓層施工作業(yè)計(jì)劃。在樓層砼澆筑完畢的24小時(shí)以前,可限于測(cè)量、定位、彈線等準(zhǔn)備工作,不允許吊卸大宗材料,避免沖擊振動(dòng);24小時(shí)以后,分批安排吊運(yùn)少量小批量的柱筋進(jìn)行綁扎活動(dòng),做到輕卸、輕放,以控制和減少?zèng)_擊振動(dòng)力。第3天方可開始吊卸鋼管等大宗材料以及從事樓面的模板正常支模施工。在模板安裝時(shí),吊運(yùn)(或傳遞)上來的材料應(yīng)做到盡量分散就位,不得過多地集中堆放,以減少樓面荷重和振動(dòng)。
(三)溫度和濕度的變化
混凝土溫度和溫度變化對(duì)混凝土裂縫是極其敏感的。當(dāng)混凝土從零應(yīng)力溫度降低到混凝土開裂溫度時(shí),混凝土拉應(yīng)力超過了此時(shí)的混凝土極限拉應(yīng)力。因此,應(yīng)降低混凝土內(nèi)水化熱溫度和混凝土初始溫度,減少和避免裂縫風(fēng)險(xiǎn)。防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。
1、控制溫度的措施如下:
(1)采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;(3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;(4)在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;
(5)規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;
(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;
2、改善約束條件的措施是:(1)合理地分縫分塊;(2)避免基礎(chǔ)過大起伏;
(3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;
三、混凝土裂縫修補(bǔ)
混凝土裂縫修補(bǔ)前,應(yīng)對(duì)其成因進(jìn)行研究,若是由于承載能力不足引起的裂縫,除應(yīng)選擇相應(yīng)的方法進(jìn)行修補(bǔ)外,尚應(yīng)選用適當(dāng)?shù)募庸谭椒ㄟM(jìn)行加固。
(一)、修補(bǔ)設(shè)計(jì)
修補(bǔ)設(shè)計(jì)原則上應(yīng)根據(jù)是否需要修補(bǔ)及補(bǔ)強(qiáng)加固的判定結(jié)果,進(jìn)行恢復(fù)己開裂結(jié)構(gòu)件的機(jī)能及耐久性的設(shè)計(jì),更重要的是要選擇適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)材料、修補(bǔ)工法以及在選擇修補(bǔ)時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行修補(bǔ)設(shè)計(jì)。
進(jìn)行修補(bǔ)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮如下事項(xiàng):
(1)根據(jù)是否需要修補(bǔ)的判斷結(jié)果,設(shè)定修補(bǔ)范圍及規(guī)模,還應(yīng)按需要再度調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)。
(2)掌握開裂原因、開裂狀況(裂縫寬度、深度及型式等),建筑物的重要性及環(huán)境條件(一般環(huán)境、工廠地區(qū)、鹽類環(huán)境、溫泉地帶、寒冷地帶及特殊用途)。
(3)為了明確規(guī)定修補(bǔ)目的及恢復(fù)目標(biāo),考慮環(huán)境條件,選定最適于修補(bǔ)的修補(bǔ)材料、修補(bǔ)工法及修補(bǔ)時(shí)間。選擇修補(bǔ)工法,可按開裂現(xiàn)場(chǎng)及開裂原因決定。另外,當(dāng)構(gòu)筑物處于鹽類等苛刻環(huán)境時(shí),應(yīng)選擇比普通環(huán)境條件高一個(gè)等級(jí)的材料及工法。如有可能,裂縫最好在穩(wěn)定后再作修補(bǔ);對(duì)隨環(huán)境條件變化的溫度裂縫,則宜在裂縫最寬時(shí)處理。
(二)修補(bǔ)方法
1、表面修補(bǔ)法
(1)利用混凝土表層微細(xì)獨(dú)立裂縫(裂縫寬度ω≤0.2mm)或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收修補(bǔ)膠液,封閉裂縫通道。對(duì)樓板和其它需要防滲的部位,尚應(yīng)在混凝土表面粘貼纖維復(fù)合材料以增強(qiáng)封護(hù)作用。常用的方法為涂覆法,增加整體面層,壓抹環(huán)氧膠泥,環(huán)氧漿液粘玻璃絲布,表面縫合等。
(2)涂覆法:混凝土表面出現(xiàn)數(shù)量較多的表面裂縫時(shí),采用手工或機(jī)械噴涂方法,將修補(bǔ)材料涂覆于混凝土表面,起到表面封閉作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之間,厚度大者適應(yīng)裂縫變化能力強(qiáng)。選用修補(bǔ)材料時(shí)應(yīng)考慮使用條件(室內(nèi)、室外、環(huán)境溫濕度變化,介質(zhì)腐蝕情況)以及裂縫活動(dòng)情況等,例如,要求耐磨的地坪可選用環(huán)氧瀝青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷瀝青涂料等剛性涂料,不穩(wěn)定的裂縫修補(bǔ)可選用聚氨酷彈性體,橡膠型丙烯酸酷涂料等彈性涂料。
(3)增加整體面層:混凝土表面裂縫數(shù)量較多,分布面較廣時(shí),常采用增加一層水泥砂漿或細(xì)石混凝土整體面層的方法處理。多數(shù)情況下,整體面層內(nèi)應(yīng)配置雙向鋼絲網(wǎng)。有條件時(shí),宜采用噴射法施工水泥砂漿或混凝土整體面層。
2、局部修復(fù)法
(1)充填法
用鋼釬、風(fēng)鎬或高速轉(zhuǎn)動(dòng)的切割圓盤將裂縫擴(kuò)大,最終鑿成V形或梯形槽,分層壓抹環(huán)氧砂漿、或水泥砂漿、或聚氯乙烯膠泥、或?yàn)r青油膏等材料封閉裂縫。其中V形槽適用于一般裂縫修補(bǔ);梯形槽用于滲水裂縫修補(bǔ);環(huán)氧砂漿適用于有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的修補(bǔ);聚氯乙烯膠泥和瀝青油膏僅適用于防滲漏的修補(bǔ)。
(2)預(yù)應(yīng)力法
用鉆機(jī)在構(gòu)件上鉆孔,注意避開鋼筋,然后穿入螺栓(預(yù)應(yīng)力鋼筋),施加預(yù)應(yīng)力擰緊螺帽,使裂縫減小或閉合。如條件許可時(shí),成孔的方向應(yīng)與裂縫方向垂直,鉆孔方向不與裂縫垂直時(shí),宜采用雙向施加預(yù)應(yīng)力。
(3)部分鑿除重新澆筑混凝土
對(duì)于鋼筋混凝土預(yù)制梁等構(gòu)件,由于運(yùn)輸、堆放、吊裝不當(dāng)而造成裂縫的事故時(shí)有發(fā)生。這類裂縫有時(shí)可采用鑿除裂縫附近的混凝土,清洗、充分濕潤后,澆筑強(qiáng)度高一等級(jí)的混凝土,養(yǎng)護(hù)到規(guī)定強(qiáng)度的修補(bǔ)方法。修補(bǔ)后的構(gòu)件仍可使用在工程上。用這種方法修補(bǔ)己斷裂的構(gòu)件應(yīng)特別慎重。此外,修補(bǔ)前應(yīng)檢查鋼筋的實(shí)際應(yīng)力和變形狀況。修補(bǔ)混凝土宜用微膨脹型。修復(fù)工作必須十分仔細(xì)認(rèn)真,否則新老混凝土結(jié)合不良將導(dǎo)致失敗。
3、灌漿法
將水泥或化學(xué)漿液灌入混凝土縫內(nèi),使其擴(kuò)散,固化。固化后的漿液具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度,與混凝土能較好地粘結(jié),從而增強(qiáng)了構(gòu)件的整體性,使構(gòu)件恢復(fù)使用功能,提高耐久性,達(dá)到堵漏防銹補(bǔ)強(qiáng)的目的。用于結(jié)構(gòu)修補(bǔ)的化學(xué)漿液主要有兩類:一類是環(huán)氧樹脂漿;另一類是甲基丙烯酸甲酷液(簡稱甲凝液)。用于防滲堵漏的化學(xué)漿液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸鹽等。這些不溶物可充填縫隙,使之不透水并增加強(qiáng)度。
4、結(jié)構(gòu)加固法
當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。
5、電化學(xué)防護(hù)法
電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài),鈍化鋼筋,以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小,適用鋼筋、混凝土的長期防腐,既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。
6、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì),而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能,在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
四、結(jié)語
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。雖然混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,現(xiàn)在對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論,但只要嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定施工,認(rèn)真積極的探索裂縫產(chǎn)生的原因,及早采取相應(yīng)的預(yù)防措施,就能有效地控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫,有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)工法多種多樣,對(duì)于混凝土產(chǎn)生的裂縫,我們不能只知其
一、只用其一,而應(yīng)牢牢掌握每一種方法,以一變應(yīng)萬變,做到根據(jù)不同情況采取不同方法,切實(shí)從每一個(gè)環(huán)節(jié)入手,做好過程控制,完善施工手段,確保施工質(zhì)量,盡量實(shí)現(xiàn)修補(bǔ)最優(yōu)。
參考文獻(xiàn):
【1】曹可之.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施.建筑結(jié)構(gòu)[M].中國建筑工業(yè)出版社.2004.【2】張雄,張小偉.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2007 【3】卓尚木,季直倉,卓昌志.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析與加固[C].中國建筑工業(yè)出版社.1997 【4】王鐵夢(mèng).建筑物的裂縫控制[M].上??茖W(xué)技術(shù)出版社.1987 【5】葉琳昌,沈義.大體積混凝土施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987 【6】段崢.現(xiàn)澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J].混凝土,2003(8). 【7】高強(qiáng)與高性能混凝土專業(yè)委員會(huì),混凝土質(zhì)量專業(yè)委員會(huì),中國土木工程協(xié)會(huì).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.【8】全學(xué)友,孫會(huì)朗.后澆帶的設(shè)置方案對(duì)抗裂效果的影響[J].建筑結(jié)構(gòu),2004,(6).【9】游寶坤.混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制的技術(shù)措施[J].建筑結(jié)構(gòu),2005,(10).【10】富文權(quán),韓素芳.混凝土工程裂縫分析與控制[M].北京:北京大學(xué)出版社,2004.
第三篇:??飘厴I(yè)論文(混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究)
天 津 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院
專科畢業(yè)論文
題目:混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究
完成期限:2010年9月21日 至2010年12月5日
學(xué)習(xí)中 心 余姚奧鵬學(xué)習(xí)中心 年 級(jí) 0809高起專 專 業(yè) 土木工程 指 導(dǎo) 教 師 李振宇 姓 名 董岳明 學(xué) 號(hào) 082701053010
摘要
大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂后,其性能與原狀混凝土性能相差很大,則嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運(yùn)行。本文分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和機(jī)理,并從各個(gè)環(huán)節(jié)提出了預(yù)防裂縫的綜合措施,用以確保混凝土的質(zhì)量,減少裂縫的發(fā)生。
關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫; 水泥水化熱;溫度應(yīng)力
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究
一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因主要分為三個(gè):(1)由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)模型的差異而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫;(2)由外部荷載引起的裂縫縫隙,按常規(guī)計(jì)算的各種荷載而引起的;(3)由溫度差、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的變形應(yīng)力而引起的裂縫,施工中可以采取措施避免。(4)大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,由于結(jié)構(gòu)截面大,水泥用量多,水泥水化釋放的水化熱能產(chǎn)生很大的溫度變化和收縮作用,是導(dǎo)致大體積混凝土裂縫的主要原因。
(一)水化熱產(chǎn)生裂縫的機(jī)理
1、大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大,在施工過程中,由水泥水化過程中釋放出大量水化熱量,由于混凝土體積大,熱量散發(fā)不易,造成溫升較大,從而導(dǎo)致混凝土體積增大。當(dāng)這種變形不受約束時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。但實(shí)際上這種變形肯定會(huì)受到約束,約束有兩種。一是混凝土與外部環(huán)境溫度差異引起的約束;另一種是由于內(nèi)部的條件而不同產(chǎn)生的約束,以上兩種約束產(chǎn)生的應(yīng)力為溫度應(yīng)力。
2、其次,濕度變化引起的混凝土內(nèi)部各單元體之間相互約束,產(chǎn)生的應(yīng)力為干縮應(yīng)力。因?yàn)闈穸葌鲗?dǎo)率遠(yuǎn)小于熱度傳導(dǎo)率(約為1/1600),所以,它主要產(chǎn)生在混凝土表面附近:另外,混凝土自身體積變形不能自由伸縮所產(chǎn)生的應(yīng)力,稱為自身體積變形應(yīng)力;還有地基不均勻沉降、模板走樣也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形應(yīng)力。在以上非結(jié)構(gòu)荷載的作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力中,主要是溫度應(yīng)力和變形應(yīng)力。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中,當(dāng)混凝土澆筑體的邊界無約束時(shí)(如底、頂板頂面),在早期水化熱的溫度迅速升高階段,由于混凝土內(nèi)、外散熱條件不同,形成溫度梯度,表面受拉,內(nèi)部受壓。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。在混凝土的降溫階段,混凝土的溫差引起的變形加上混凝土的體積收縮變形,受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí),在澆筑體的中央斷面產(chǎn)生了內(nèi)部拉應(yīng)力,當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土整個(gè)截面就產(chǎn)生了貫穿裂縫。
3、現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、板產(chǎn)生裂縫的原因,綜合歸納起來可以分為兩大類:一是由于設(shè)計(jì)失誤、實(shí)際施工不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)性裂縫;二是由于混凝土本身的收縮和溫差作用所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫。有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)及大量的工程實(shí)踐表明,一般工程中結(jié)構(gòu)性裂縫約占20%,大部分為收縮和溫差裂縫約占80%,這些非結(jié)構(gòu)性裂縫可以通過設(shè)計(jì)和施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行預(yù)防,從而將其控制在現(xiàn)行規(guī)范所允許的范圍之內(nèi)。從大量的工程實(shí)踐中我們可以發(fā)現(xiàn),建筑結(jié)構(gòu)中混凝土的收縮和溫差裂縫所出現(xiàn)的位置與構(gòu)件部位和形狀關(guān)系的規(guī)律基本相同或類似。
(二)溫度應(yīng)力的分析
根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程,將其可分為以下三個(gè)階段:
1、初期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約需30天。這個(gè)階段有兩個(gè)特征,一是混凝土彈性模量的急劇變化,二是水泥放出大量的水化熱。由于彈性模量的變化,這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成了殘余應(yīng)力。
2、中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止,這個(gè)過程時(shí)間中,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻和外界氣溫的變化所引起,這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加,在這個(gè)期間混凝土的彈性模量變化不大。
3、后期:混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是由外界氣溫變化所引起的,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。
4、根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類:一是自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力的。例如,橋梁墩身、結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大,混凝土冷卻時(shí)表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。二是約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往與混凝土的干縮所引起的應(yīng)力相互共同作用。要根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較煩瑣的工作。在大多數(shù)的情況下,是需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算。混凝土結(jié)構(gòu)的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松弛,計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí),必須考慮徐變產(chǎn)生的影響,具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。
二、裂縫控制的基本原理及預(yù)防措施
(一)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制是指杜絕有害裂縫,同時(shí)減少或避免不影響使用的混凝土表面裂縫。裂縫控制原理是:降低混凝土外部約束與非線性降溫和收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力,提高混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸,以確?;炷量沽训陌踩纫?。裂縫控制方法采取溫差與溫度應(yīng)力雙控制方法,避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫,同時(shí)調(diào)整混凝土表面濕度以防止表面干縮裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因是降溫和收縮。任一降溫溫差包含水化熱引起的溫差和收縮當(dāng)量溫差,又都可以分解為均勻降溫差和非均勻降溫差兩鐘。前者產(chǎn)生外約束力,它成為貫穿性裂縫的主要原因;后者引起自約束力,形成表面裂縫;只有同時(shí)控制好這兩鐘降溫差,才能減少和避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。
(二)控制混凝土裂縫。必須從混凝土產(chǎn)生裂縫的幾個(gè)主要原因著手,才能有效地將裂縫控制在允許范圍內(nèi)。一般可分為兩個(gè)控制階段:設(shè)計(jì)階段和施工階段。設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)人員對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的品種、規(guī)格、建筑物的結(jié)構(gòu)形式等統(tǒng)籌設(shè)計(jì),有效的進(jìn)行裂縫的控制。施工階段則采取加入外加劑的方式改善混凝土性能、降低水泥水化熱、降低混凝土內(nèi)外溫差、結(jié)構(gòu)中設(shè)置施工縫或變形縫、加強(qiáng)混凝土中的配筋率等措施來減少混凝土的收縮,防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫。
(三)合理的設(shè)計(jì)施工配合比。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均要求較高,并且普遍都采用泵送混凝土,因此合理設(shè)計(jì)配合比是有效控制和預(yù)防混凝土裂縫發(fā)生的基礎(chǔ)。應(yīng)該根據(jù)工程所處條件,對(duì)水灰比、砂石率、水泥用量及摻合料的用量等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇最優(yōu)最合理的方案。
1、砂石率的選擇。適當(dāng)砂石率的選擇對(duì)控制混凝土的裂縫有積極作用,混凝土的干燥收縮隨砂石率的增大而增大。由于砂石率減小使粗骨料含量增大,在相同的條件下混凝土的彈性模量較高,收縮量較小,而且由于粗骨料對(duì)收縮的約束作用,可減少開裂的可能。使用粗骨料,盡量選用粒徑較大,級(jí)配良好的粗骨料,在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中,摻總量不超過20%的大石塊,減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。
2、選用中低水化熱水泥,可使水泥在拌和過程中水化熱釋放較小,用以減少混凝土升溫,如選用礦渣硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、普硅非早強(qiáng)型水泥。充分利用混凝土后期強(qiáng)度,減少每立方米混凝土中水泥用量。
3、采用混凝土雙摻技術(shù),即在混凝土中加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰,摻入的量一般為水泥用量的20%左右,摻入緩凝型減水劑,用量為水泥用量的 1.0%左右。通過采用雙摻技術(shù),來減少水泥用量,從而降低水化熱并使混凝土在常溫下延長初凝時(shí)間。
4、加入U(xiǎn)EA或AEA膨脹劑,用量為水泥用量的14%左右,使混凝土在凝固過程中不產(chǎn)生收縮,還可以提高混凝土自身的防水能力。
(四)構(gòu)造設(shè)計(jì)方面的控制措施 1.合理設(shè)置伸縮縫和后澆帶
(1)同一材料的收縮和膨脹線性系數(shù)為一定值時(shí),其面積越大、體形越大,那么收縮或溫差應(yīng)力引起的變形及產(chǎn)生裂縫的可能性就越大。因此,合理設(shè)置長體形建筑的伸縮縫是控制混凝土溫差變形裂縫的一項(xiàng)有效措施。設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行各類規(guī)范,在其規(guī)定的最大間距內(nèi)設(shè)置伸縮縫,并應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境氣候及具體工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適當(dāng)減小伸縮縫的間隔,以有效防止混凝土結(jié)構(gòu)的溫差裂縫。
(2)后澆帶是當(dāng)建筑體形較大、高度差較大以及不規(guī)則形狀時(shí),通常又不便設(shè)置伸縮縫,為了防止混凝土因沉降、收縮和溫差的變形產(chǎn)生裂縫,而特別澆筑的一種混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)施工圖時(shí)應(yīng)該注意合理位置預(yù)留后澆帶,并明確提出施工中的注意事項(xiàng)。
2.適當(dāng)?shù)脑龃蟀搴窈蜆?gòu)件配筋率
(1)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼筋對(duì)于抵抗和控制收縮和溫差變形而產(chǎn)生的裂縫,發(fā)揮著主導(dǎo)作用?,F(xiàn)行規(guī)范中除了對(duì)混凝土構(gòu)件的縱向配筋規(guī)定了最小配筋率外,還規(guī)定當(dāng)溫度等因素對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響時(shí),需要適當(dāng)增加構(gòu)件的配筋率。我國一些地方夏、秋季晝夜溫差很大,熱脹冷縮的不斷循環(huán)是造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差裂縫的主要原因。部分工程實(shí)踐表明,往往裂縫較多的構(gòu)件,其配筋率較小,因此設(shè)計(jì)人員對(duì)此應(yīng)該予以重視,在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮工程所出區(qū)域的氣候特點(diǎn)和建筑物的不同部位(如外露構(gòu)件),適當(dāng)?shù)脑龃髽?gòu)件的配筋率。(2)常見的收縮和溫差裂縫與樓面板、屋面板的厚度有關(guān),如果設(shè)計(jì)時(shí)只計(jì)算豎向荷載而未考慮溫差和收縮變形對(duì)樓板的影響,特別是對(duì)屋面板和框架平面以外板件的影響,而采用了較薄的板件,則難以避免在溫差和收縮應(yīng)力反復(fù)作用下使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。另外,樓板厚度不夠的情況下,施工偏差會(huì)影響到鋼筋保護(hù)層厚度和負(fù)彎矩的有效高度而產(chǎn)生裂縫。如果工程中的樓板暗埋管線比較多,也會(huì)直接影響板厚度,沿管線走向會(huì)產(chǎn)生集中應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫。為此,無論計(jì)算結(jié)果如何,即使板件跨度較小,也應(yīng)該采取板厚≥100mm,且在溫差影響大的重點(diǎn)部位使板面負(fù)筋雙向通長。
(3)建筑物兩端樓梯間處的樓板平面剛度較小,容易產(chǎn)生裂縫,裂縫通常平行于板的長邊并貫通梁側(cè)。設(shè)計(jì)控制方法是加厚該處的樓板厚度,板面的負(fù)筋除了滿足計(jì)算配筋要求之外,還應(yīng)配置≥Φ8@200雙向通長鋼筋,梁兩側(cè)加設(shè)縱向構(gòu)造腰筋。樓板四大角裂縫。產(chǎn)生的原因是荷載、收縮及溫差產(chǎn)生的應(yīng)力向四角迭加成為剪力匯集區(qū)而引起的裂縫,一般呈45°角,距板角約600mm~1200mm,常為上下貫通。設(shè)計(jì)控制方法是除了滿足計(jì)算配筋要求之外,在整塊板的跨度范圍內(nèi)增設(shè)雙向Φ6或Φ8@200鋼筋網(wǎng),且四角加密。
(4)框架柱網(wǎng)外的懸挑梁板處的裂縫一般平行于板的短邊并貫通封口梁側(cè)。產(chǎn)生的主要原因是該位置的構(gòu)件受外界溫差影響產(chǎn)生較大的變形應(yīng)力,因此外露梁板是溫差裂縫的多發(fā)區(qū)域。設(shè)計(jì)控制方法是在板面長度方向構(gòu)造筋Φ8@200通長。屋面板是收縮及溫差變形裂縫產(chǎn)生較多的地方,因此所有板的負(fù)彎矩筋不應(yīng)切斷。
(三)混凝土結(jié)構(gòu)原料的控制
1、材料的選擇,應(yīng)優(yōu)先采用水化熱低的水泥配制大體積混凝土,如礦渣硅酸鹽水泥。在施工中避免使用含泥量高的集料,因使用含泥量高的集料會(huì)導(dǎo)致集料表面與水泥石的機(jī)械粘結(jié)力降低,而且會(huì)增加混凝土拌合物的用水量,不僅增加了混凝土的收縮,同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,導(dǎo)致收縮裂縫發(fā)生。
2、采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對(duì)溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外差和降溫速度控制的難度降低。
3、摻合料和外加劑的控制。
(1)摻合料的質(zhì)量對(duì)混凝土裂縫有顯著的影響,當(dāng)前用的摻合料主要是粉煤灰或礦粉,它們可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和可靠性,粉煤灰對(duì)混凝土的早期干縮影響很大,使用細(xì)度較粗或含碳量高的粉煤灰會(huì)大幅度增加混凝土的需水量,從而加大混凝土的收縮導(dǎo)致開裂。
(2)外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑?;炷林袚饺霚p水劑,不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善,同時(shí)又減少拌和用水,節(jié)約水泥,從而降低了水化熱。若是泵送混凝土,同時(shí)在炎熱的夏天,為了延緩凝結(jié)時(shí)間,要加緩凝劑,反之凝結(jié)時(shí)間過早,將影響混凝土的輸送和澆筑面的粘結(jié),易出現(xiàn)層間縫隙,使混凝土防水、抗裂和整體強(qiáng)度下降。為了防止混凝土的初始裂縫,可摻加膨脹劑,如UEA膨脹劑等。
(四)澆筑時(shí)的控制措施
1、加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實(shí)度。
2、混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。
3、采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性
4、加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫工作?;炷翝仓戤吅螅瑧?yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應(yīng)力;其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度,充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度,以提高混凝土塊體的抗裂能力,同時(shí),在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好的濕度和抗風(fēng)條件,使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。具體應(yīng)使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求,保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制、確定,保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行;在保溫養(yǎng)護(hù)過程中,應(yīng)保持混凝土表面的濕潤。施工人員需根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求,來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施,如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)等。
5、嚴(yán)格把關(guān)材料質(zhì)量和配比關(guān)系
為了有效控制現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中收縮和溫差裂縫的出現(xiàn),我們?cè)谑┕るA段更應(yīng)該加倍重視,采取有效控制措施。首先要對(duì)所選用的各種材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和驗(yàn)收,不合格材料一律禁止使用。同時(shí),要按規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做好混凝土配比設(shè)計(jì),并進(jìn)行試配試驗(yàn)。施工時(shí)選用良好級(jí)砂石骨料和低熱或中熱水泥,嚴(yán)格把關(guān)砂石含泥量和外加劑的摻用量,避免使用過量粉砂,嚴(yán)格控制水灰比和坍落度。
6、切實(shí)做好混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑及養(yǎng)護(hù)等細(xì)節(jié)性工作
(1)混凝土的攪拌要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,攪拌時(shí)間必須充足,配有外加劑的更要攪拌均勻,否則可能造成同一塊板中混凝土的性質(zhì)不同,收縮凝結(jié)不均勻而引起開裂。另外,使用外加劑的量必須計(jì)算準(zhǔn)確,用法正確,要對(duì)各種外加劑與不同水泥的相容性匹配關(guān)系有明確標(biāo)識(shí)?;炷恋倪\(yùn)輸、澆筑和振搗必須在初凝前完成并確保板厚,保持構(gòu)件中各種鋼筋的正確位置,專人負(fù)責(zé)振搗?;炷翝仓髴?yīng)防止過早在其上進(jìn)行施工、堆積物料等活動(dòng)。
(2)施工縫應(yīng)按審批合格后的施工方案預(yù)留位置。雨季施工應(yīng)采取防護(hù)措施,避免隨意停工留縫。施工接茬處應(yīng)該用鋼絲刷清洗干凈縫口,并掃水泥漿,必要時(shí)還要在接茬處設(shè)置鋼絲網(wǎng)或采取其他可行措施防止產(chǎn)生收縮裂縫?;炷恋酿B(yǎng)護(hù)對(duì)控制混凝土的收縮裂縫起著舉足輕重的作用。因此,混凝土澆筑完成后,必須掌握好養(yǎng)護(hù)時(shí)間,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持混凝土的濕度,控制其表面溫度,避免混凝土的內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫。
7、重視后澆帶的施工
(1)關(guān)于后澆帶的施工,還應(yīng)該注意以下事項(xiàng)。后澆帶的相鄰板塊兩側(cè)的模板應(yīng)支撐牢固,模板在后澆帶澆筑前不得拆除,且必須在后澆帶補(bǔ)澆混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除支撐模板。另外,對(duì)后澆帶施工縫部位的處理,要將施工縫兩側(cè)的舊混凝土表面鑿毛,用水徹底沖刷干凈,使舊混凝土充分濕潤,再掃兩次水泥漿后方能澆筑新混凝土,混凝土初凝后必須覆蓋養(yǎng)護(hù)。后澆帶施工縫的新澆混凝土的時(shí)間應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況而定,一般應(yīng)距原澆混凝土的時(shí)間不小于40天,補(bǔ)澆混凝土的強(qiáng)度應(yīng)比原設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一級(jí),并加入 10%膨脹劑。
(2)由于收縮和溫差變形這兩大因素所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫,在一般情況下尚不至于造成明顯的危害,但對(duì)工程質(zhì)量和建筑結(jié)構(gòu)的耐久性都有一定影響,因此這些裂縫應(yīng)當(dāng)引起我們的足夠的重視。我們應(yīng)該在實(shí)際工程中針對(duì)裂縫產(chǎn)生原因和容易發(fā)生的部位,采取有效的設(shè)計(jì)控制措施及施工技術(shù)防范措施,從各個(gè)環(huán)節(jié)上下功夫,將非結(jié)構(gòu)性裂縫嚴(yán)格控制在國家規(guī)范允許的范圍之內(nèi),以確保我們施工的建筑“萬年常青”。
三、結(jié)論
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生的原因很復(fù)雜也是不可避免的,混凝土裂縫的防治重點(diǎn)在于“防”,而不在于“治”在采取了上述綜合性控制措施后,由于各種原因仍可能有少量的混凝土裂縫發(fā)生。當(dāng)這些裂縫發(fā)生后,必須先查明裂縫產(chǎn)生的原因,辨明裂縫的類型,才能正確的選擇處理方法,同時(shí)要通過合理設(shè)計(jì)混凝土配合比、正確選用原材料、合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)施工監(jiān)控、嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)程、提高施工技術(shù)水平,這樣才有可能最大程度減少混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生,把裂縫寬度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),盡量減少裂縫造成的危害。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉繼紅等.大體積混凝土施工裂縫控制.[J].鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào).2006.3.[2] 王海軍等.文大體積混凝土溫度和收縮裂縫控制措施.[J].山西建筑.2006.15.[3] 莊宇等.淺析大體積混凝土施工裂縫控制.[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào).2006.3.[4] 江志強(qiáng).大體積混凝土測(cè)溫及溫度裂縫控制實(shí)踐.[J].福建建設(shè)科技.2006.4.
第四篇:混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施
一、內(nèi)容摘要
現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面板的裂縫,是目前較難克服的質(zhì)量通病之一,住宅工程樓面出現(xiàn)裂縫,往往會(huì)引起投訴糾紛及索賠。建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的普遍應(yīng)用,伴隨著商品混凝土的推廣,建筑樓面出現(xiàn)裂縫的機(jī)率在增加,日益受到社會(huì)人士關(guān)注;樓面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因復(fù)雜,有材料、溫度變化等原因,也有設(shè)計(jì)、施工、使用等方面問題。混凝土工程中材料的特性決定了結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫,從實(shí)踐中來看施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的,相當(dāng)一部分裂縫對(duì)建筑物的受力及正常使用無太大的危害,但裂縫的存在會(huì)影響到建筑物的整體性、耐久性,會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生腐蝕,是受力使用期應(yīng)力集中的隱患,應(yīng)當(dāng)盡量在各方面給予重視,以避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)。本文以監(jiān)理為主,兼顧設(shè)計(jì)和材料等方面,闡述樓面裂縫的產(chǎn)生原因及防治措施。
二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施
混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象,大量工程實(shí)踐以及近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究都表明結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學(xué)地對(duì)待裂縫問題是在對(duì)裂縫進(jìn)行分類、研究的基礎(chǔ)上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內(nèi)。本章將就混凝土結(jié)構(gòu)中常見裂縫進(jìn)行分類,并對(duì)結(jié)構(gòu)中占主要部分的裂縫進(jìn)行成因分析。
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因
裂縫的形成有外荷載、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型差異、材料的收縮(主要為的混凝土收縮、溫度變形)等原因造成。從技術(shù)角度來分析,有設(shè)計(jì)、施工、材料等方面問題,主要反映如下: 1.1設(shè)計(jì)原因引起的裂縫
樓板剛度不足:設(shè)計(jì)按多跨連續(xù)板進(jìn)行配筋計(jì)算,側(cè)重于滿足結(jié)構(gòu)安全,較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素,樓板高跨比僅為L/33.6-L/35,其剛度較小對(duì)裂縫控制很不利。2)樓板構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)不周:設(shè)計(jì)在支座處按常規(guī)配設(shè)負(fù)筋,在中部板面不配鋼筋,當(dāng)板面出現(xiàn)溫度變形和混凝土收縮,因無構(gòu)造鋼筋約束,板面即出現(xiàn)裂縫。
3)樓板內(nèi)布線欠合理:由于水電施工圖由各專業(yè)設(shè)計(jì),實(shí)際施工中出現(xiàn)水電管交叉疊放,或由于設(shè)計(jì)考慮管內(nèi)容線面積,部分預(yù)埋管徑≥D25;且設(shè)計(jì)管線位置在樓板跨中,即在單層雙向配筋處,樓板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成為樓板最易開裂的部位;當(dāng)樓板收縮應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí),即出現(xiàn)沿管線表面呈直線狀的裂縫。
4)從房屋的空間結(jié)構(gòu)來看,剪力墻剛度大,約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形,而梁剛度又較板剛度大,因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上,造成這塊板開裂。
5)膨脹劑的選用與摻量:設(shè)計(jì)未明確混凝土的限制膨脹率,只提出膨脹劑的品種和摻量范圍,施工時(shí)按設(shè)計(jì)提供摻量進(jìn)行配比施工,使混凝土的實(shí)際限制膨脹率不能達(dá)到最佳限制膨脹率。
1.2施工原因引起的裂縫
水電預(yù)埋管施工時(shí)在板內(nèi)位置欠合理:管位置過高或過低;位置過高時(shí),極易在板面出現(xiàn)因混凝土硬化收縮產(chǎn)生的裂縫,也易在維修裂縫或室內(nèi)裝修時(shí)損壞管線;兩根管線并行布置時(shí),管線間距過小甚至并攏,更易因管線集中而產(chǎn)生裂縫。
空載養(yǎng)護(hù)期不足:從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放,平均空載養(yǎng)護(hù)期僅為一天半,人為因素過早地震動(dòng)、荷載造成樓板幼齡混凝土內(nèi)部受損開裂。且施工中用塔吊吊運(yùn)的鋼管、鋼筋等周轉(zhuǎn)材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預(yù)埋管線部位。1.3材料原因引起的裂縫
樓板商品混凝土強(qiáng)度為C40(8層以下)C35(8—18層)C30(18層以上),其收縮變形值為同標(biāo)號(hào)普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土單方用水量過大(200Kg),其中部分水在振搗時(shí)被游離出來,部分水與水泥結(jié)合成凝膠,相當(dāng)大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中,成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后,板面和板底長期裸露在大氣中,后期施工的細(xì)石混凝土面層養(yǎng)護(hù)期過后也長期處于干燥環(huán)境中。正是這種環(huán)境效應(yīng)(受溫度、濕度、風(fēng)力影響使水泥石毛細(xì)孔、凝膠孔內(nèi)的自由水由表及里逐漸蒸發(fā)),和尺寸效應(yīng)(樓板裸露面積大,厚度?。┑墓餐绊?,使樓板較其它構(gòu)件更易出現(xiàn)干縮裂縫?;炷恋母煽s、溫度收縮、收縮是要因,而由于施工管線預(yù)埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合,使本工程樓板沿預(yù)埋管線處出現(xiàn)大量裂縫。
2、混凝土裂縫的預(yù)防措施
由于裂縫的產(chǎn)生是多種多樣的,在混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在且危害較大,因此,要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待,并在設(shè)計(jì)、施工中采取各種有效的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。
2.1設(shè)計(jì)措施
1)增配構(gòu)造筋提高抗裂性能,配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3~0.5%之間。
2)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。3)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。
4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征,合理設(shè)置后澆縫,在正常施工條件下,后澆縫間距20~30m,保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件,也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。從住宅工程現(xiàn)澆板裂縫發(fā)生的部位分析,最普遍的是房屋四周、陽臺(tái)處的房間在離開陽角1米左右,即在樓板配筋的負(fù)彎矩筋以及角部放射筋末端或外側(cè)發(fā)生45°左右的樓地,面斜角裂縫,這在現(xiàn)澆板任何一種類型的建筑中都普遍存在。主要是混凝土的收縮特性和溫差、沉降等作用所引起,并且越靠近屋面處的樓層裂縫越大。從設(shè)計(jì)角度看,現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范側(cè)重于強(qiáng)度,對(duì)溫差和混凝土收縮特性等多種因素綜合考慮不足,構(gòu)造配筋量達(dá)不到要求。而房屋的四周陽角由于受到剛度相對(duì)較大的樓面梁約束,限制了樓面板的自由變形,因此在溫差和混凝土收縮變化時(shí),板面在配筋薄弱處首先開裂,產(chǎn)生45°左右的斜角裂縫。雖然樓地面斜角裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全使用沒有影響,但在有水源等情況下會(huì)產(chǎn)生滲漏缺陷,容易引起住戶投訴,是裂縫防治的重點(diǎn)。根據(jù)上述原因分析,設(shè)計(jì)單位應(yīng)在房屋四周的陽角處樓面板配筋進(jìn)行加強(qiáng),負(fù)筋不采用分離式切斷,改為沿房間全長配置,設(shè)置雙層雙向鋼筋,陽角處鋼筋間距不宜大于100㎜,鋼筋直徑不宜小于¢8。外墻轉(zhuǎn)角處尚應(yīng)設(shè)置放射鋼筋,配筋范圍應(yīng)大于板跨的1/3,鋼筋間距不宜大于100㎜,房屋長度大于50m時(shí),在樓中部位設(shè)置后澆帶加強(qiáng)措施。2.2施工措施
1)嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),選用低水化熱水泥,粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1~1.5%以下)。
2)細(xì)致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減少劑。
3)澆筑時(shí)間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場(chǎng)搭設(shè)簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時(shí)向骨料噴冷水?;炷帘盟蜁r(shí),在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。
4)根據(jù)工程特點(diǎn),可以利用混凝土后期強(qiáng)度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。5)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實(shí)度。6)混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上,混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度不低于C5。
7)采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。8)根據(jù)具體工程特點(diǎn),采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。9)對(duì)于高強(qiáng)混凝土,應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細(xì)礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗(yàn)摻入粉煤灰,摻量15%~50%。2.3技術(shù)措施
樓面裂縫的發(fā)生除以45°斜角裂縫為主外,還有較常見的兩種: 1)預(yù)埋線管及線管集中處;
2)施工中周轉(zhuǎn)材料較集中和較頻繁的吊裝卸料堆放區(qū)域。施工中采取以下技術(shù)措施可以有效防止樓板面裂縫:
2.1)重點(diǎn)加強(qiáng)樓面鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)措施鋼筋在樓面混凝土板中是受拉力,起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的彎矩和防止混凝土收縮和溫差發(fā)生的雙重作用,而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護(hù)層前提下才能確保有效。實(shí)際施工中,樓面下層的鋼筋網(wǎng)在受到混凝土墊塊及模板的依托下保護(hù)層較易正確控制。但當(dāng)墊塊間距放大1.5m時(shí),鋼筋網(wǎng)的合理保護(hù)層厚度就無法保證,所以縱橫向的墊塊間距限制在1㎡中放2塊。于此相反,樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù),一直是施工中的一大難題。其原因:板的上層鋼筋一般較細(xì),施工中受到人員踩踏后容易變形、彎曲;各工種交叉作業(yè),施工人員多,行走十分頻繁,鋼筋難免被大量踩踏;上層鋼筋網(wǎng)的馬凳間距設(shè)置過大,甚至不設(shè)。根據(jù)施工實(shí)踐,樓面上上層鋼筋必須設(shè)置馬凳,其橫向間跨不應(yīng)大于700㎜,(即每㎡不少于2只),特別是對(duì)于¢8一類細(xì)小鋼筋,馬凳的間距應(yīng)控制在600㎜以內(nèi)(即每㎡不少于3只),同時(shí)采取下列措施:2.1.1)盡可能合理和科學(xué)地安排好
各工種交叉作業(yè)時(shí)間,在板底鋼筋綁扎后,線管預(yù)埋應(yīng)及時(shí)布置,以減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量;
2.1.2)在樓梯、通道等頻繁和必須通行處應(yīng)搭設(shè)臨時(shí)簡易通道(或鋪設(shè)跳板),以供施工人員通行。
2.1.3)加強(qiáng)教育和管理,使作業(yè)人員充分重視鋼筋的成品保護(hù),行走時(shí),應(yīng)自覺沿馬凳支撐點(diǎn)通行,減少對(duì)鋼筋的踩踏; 2.1.4)安排足夠鋼筋工在混凝土澆筑前及澆筑中及時(shí)對(duì)踩踏變形的鋼筋進(jìn)行修整,特別是支座端部受力最大部位及負(fù)彎矩受力最大區(qū)域(四周陽角處、預(yù)埋管線位置、大跨度房間等)應(yīng)重點(diǎn)檢查和修整;
2.1.5)混凝土工在澆筑混凝土?xí)r應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)活動(dòng)跳板,盡量減少上層鋼筋受到踩踏變形。2.2)、預(yù)埋線管處的裂縫防治
特別是在樓梯處是線管集中處,容易導(dǎo)致現(xiàn)澆板裂縫。當(dāng)預(yù)埋線管管徑較大,房間開間大,且線管有重疊時(shí),很容易引起板面裂縫。因此對(duì)于較粗的管線或多根線管集中處鋼筋須進(jìn)行加強(qiáng)處理。應(yīng)增設(shè)抗裂短鋼筋,間距≤100㎜。
2.3、材料吊卸區(qū)域的樓面裂縫防治目前在主體結(jié)構(gòu)施工過程中,普遍存在質(zhì)量與工期的矛盾。一般主體結(jié)構(gòu)的樓層施工速度在7天左右,因此當(dāng)樓層混凝土澆筑完畢后不足24h的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,就忙著鋼筋、鋼管、模板、磚塊等材料的吊運(yùn)施工,這樣,在混凝土強(qiáng)度不足的情況下,板面受材料的吊卸沖擊荷載引起不規(guī)則的裂縫并且這些裂縫一旦形成,就形成永久性裂縫。因此對(duì)這類裂縫應(yīng)做好如下措施:
2.3.1)主體施工速度不能強(qiáng)求過快,樓層混凝土澆筑完后應(yīng)得到有效養(yǎng)護(hù);
2.3.2)科學(xué)安排樓層施工作業(yè),在樓層混凝土澆筑完的24h后,可進(jìn)行一些定位放線、彈性等準(zhǔn)備工作,不允許吊裝大宗材料,小宗材料應(yīng)分散堆放,避免沖擊荷載和集中荷載?;炷两K凝后可先分批安排少量鋼筋進(jìn)行綁扎,做到輕卸、輕放,第三天可開始吊裝鋼管、模板、磚塊等材料,也應(yīng)當(dāng)避免集中堆放。2.4)、混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)樓面混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度增長和各類性能的提高十分重要,特別是早期的養(yǎng)護(hù)可避免表面脫水減少混凝土初期收縮裂縫的生。施工中必須堅(jiān)持草包或麻袋進(jìn)行一周左右的養(yǎng)護(hù)。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,此說寒冷地區(qū)的混凝土保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤為重要?;炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù),重要目的在于保持適宜的溫濕條件,已達(dá)到兩個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵蝕,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)的
強(qiáng)度和抗裂能力?;炷恋谋匦Ч3R灿斜竦男Ч睦碚撋戏治?,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求,但由于蒸發(fā)等原因,常常引起水分損失,從而推遲或妨礙水泥的水化,表面混凝土最容易受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期,在施工中應(yīng)重視。
3、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理技術(shù)
采取了上述措施后,由于各種原因仍可能有少量樓面裂縫發(fā)生。當(dāng)這些裂縫
發(fā)生后,應(yīng)在樓面施工和天棚粉刷前,預(yù)先做好妥善的裂縫處理工作,然后再進(jìn)行裝修。根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn),住宅樓地面上部的找平層較厚,可通過在找平層中增設(shè)鋼絲網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng);樓板底則粉刷層較薄或無粉刷層,且通常無吊頂遮蓋,更容易暴露裂縫,影響美觀而引起投訴,建議采用復(fù)合增強(qiáng)纖維等材料對(duì)裂縫作粘貼加強(qiáng)處理,當(dāng)遇到裂縫較寬,受力較大等特殊情況時(shí)采用碳纖維粘貼加強(qiáng),是目前較為理想的裂縫彌補(bǔ)措施。
三、結(jié)論與展望
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力,影響建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此嚴(yán)格按規(guī)程、規(guī)范要求施工,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),防患于未來,盡可能的降低混凝土裂縫的出現(xiàn),并對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究,采用合理的方法進(jìn)行處理,并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構(gòu)件的安全,使混凝土穩(wěn)定的工。
第五篇:瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施
瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因及控制措施
? 裂縫主要形式及現(xiàn)象
公路瀝青路面的開裂表現(xiàn)形式是多種多樣的,主要有橫向、縱向、網(wǎng)狀和反射裂縫。
橫向裂縫現(xiàn)象為:裂縫與路中心線基本垂直,縫寬不一,縫長有的貫穿整個(gè)路幅,有的貫穿部分路幅,裂縫彎彎曲曲、有枝有叉。橫向裂縫中的唧漿導(dǎo)致裂縫兩側(cè)凹陷,橋頭跳車處的路面橫向裂縫,在路面積水的作用下加速跳車發(fā)展的速度,同時(shí)會(huì)對(duì)路基造成沖刷。
縱向裂縫現(xiàn)象為:裂縫走向基本與行車方向平行,裂縫長度和寬度不一。一般都發(fā)生在高填方的路基上??v向裂縫容易形成沿行車方向呈臺(tái)階狀,影響行車舒適性。
網(wǎng)狀裂縫現(xiàn)象為:裂縫縱橫交錯(cuò),將面層分隔成若干多邊形的小塊,一般縫寬1mm以上,縫距40cm以下。網(wǎng)狀裂縫導(dǎo)致公路瀝青路面松散或坑槽,嚴(yán)重影響公路瀝青路面的綜合服務(wù)水平。
反射裂縫現(xiàn)象為:基層產(chǎn)生裂縫后,在溫度和行車荷載作用下,裂縫將逐漸反射到瀝青表面,路表面裂縫的位置形狀與基層裂縫基本相似。對(duì)于半剛性基層以橫向裂縫居多,對(duì)于柔性路面上加罩的瀝青結(jié)構(gòu)層,裂縫形式不一,主要取決于下臥層
? 裂縫產(chǎn)生的原因分析
1.引起公路瀝青路面開裂的原因很多,大體可分為三大類: 1)由于行車荷載的作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性破壞裂縫。在車輪荷載的作用下,當(dāng)路面結(jié)構(gòu)層底部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其材料的抗拉強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)生的開裂稱之荷載型裂縫。
2)由于瀝青面層溫度變化而產(chǎn)生的溫度裂縫,包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫,稱之非荷載裂縫
3)是經(jīng)常出現(xiàn)在橋涵兩端的橫向裂縫,或在路段上出現(xiàn)較長的縱縫,主要是由填土固結(jié)沉陷或地基沉陷引起,稱為沉降裂縫。
2.盡管公路瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的,但其中的行車荷載作用、瀝青面層溫度變化是產(chǎn)生裂縫的主要原因。
2.1橫向裂縫
⑴瀝青面層的自身溫縮開裂;
⑵半剛性基層特別是水泥穩(wěn)定碎石的開裂反射到瀝青面層;
⑶某些基層開挖溝槽埋設(shè)管線以及冰凍地區(qū)路基凍裂導(dǎo)致路面的橫裂;
⑷面層施工時(shí),施工縫未處理好,接縫不緊密,結(jié)合不良。
⑸橋梁、涵洞或通道兩側(cè)的填土產(chǎn)生固結(jié)或地基沉降等。
2.2 縱向裂縫
⑴填方材料和填方的不均勻性,以及填方密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過一段時(shí)間的自然沉降,特別是經(jīng)過雨水浸泡后,路基強(qiáng)度有所下降,沿邊坡部分路基承載力也下降,就會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫。
⑵施工時(shí),前后攤鋪幅相接處的冷接縫未按有關(guān)規(guī)范要求認(rèn)真處理,結(jié)合不緊密而脫開;
⑶縱向溝槽回填土壓實(shí)質(zhì)量差而發(fā)生沉陷;
⑷拓寬路段的新老路面交界處土層處理不徹底,沉降不均勻引起縱向開裂;
⑸邊坡值小于設(shè)計(jì)值,邊坡壓實(shí)不夠和邊溝過深使實(shí)際填土高度加大而滑坡等引起的縱向開裂。
2.3 網(wǎng)狀裂縫
⑴路基局部壓實(shí)度不足或基層材料局部松散不成板體,使路面的承載能力下降形成的裂縫;
⑵瀝青與瀝青混合料質(zhì)量差。瀝青延度低,抗裂性差。瀝青混合料拌和時(shí)間過長,拌和溫度過高或在儲(chǔ)料倉倉儲(chǔ)時(shí)間過長,使瀝青變硬,對(duì)拉應(yīng)變敏感而產(chǎn)生的裂縫;
⑶瀝青層厚度不足,層間粘結(jié)差,水分滲入,形成的裂縫;
⑷行車荷載重復(fù)作用下引起的疲勞裂縫。
⑸外界原因如污染、腐蝕等造成的局部網(wǎng)裂
2.4 反射裂縫
⑴在已開裂的舊瀝青、舊水泥混凝土路面層上加罩瀝青面層,由于溫度的變化(降低),老路面的裂縫繼續(xù)擴(kuò)展,給也處于溫度收縮的新瀝青面層一個(gè)附加應(yīng)力,使新鋪層在舊裂縫處斷開。
⑵半剛性基層溫縮和干縮開裂引起的反射裂縫等。
? 裂縫形成后對(duì)道路的危害
由于環(huán)境溫度、交通荷載等因素的影響,瀝青路面初期產(chǎn)生的裂縫對(duì)瀝青路面使用性能常無明顯影響,但由于半剛性基層自身干縮和溫縮應(yīng)變脹縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過半剛性基層自身的極限抗拉強(qiáng)度,使其從強(qiáng)度薄弱處產(chǎn)生斷裂,隨著路面使用時(shí)間的延長。已有的裂縫逐漸向上擴(kuò)展到路表,橫向裂縫不斷增加。縫寬不斷增大,橫向裂縫再不斷附生縱向裂縫,最終形成大小不等獨(dú)立板塊,在表面水的作用下,致使裂縫附近基層的含水量加大,甚至飽和。其結(jié)果是路面強(qiáng)度明顯降低,在大量行車荷載反復(fù)作用下,產(chǎn)生沖刷、唧漿和沉陷等現(xiàn)象,聚終導(dǎo)致路面很快產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞,使道路結(jié)構(gòu)逐漸喪失承載能力。這些病害,如得不到及時(shí)治理,對(duì)社會(huì)車輛形成一種潛在的危害,也極大地縮短道路的服務(wù)壽命,給國家造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。
? 瀝青路面裂縫的預(yù)防和處理措施
延緩和減輕半剛性基層瀝青混凝土面層的荷載型裂縫和非荷載型裂縫,可采用兩大類方法:一是在施工期間就采用相應(yīng)的預(yù)防裂縫或處理措施;二是在維修養(yǎng)護(hù)時(shí)選用合適的加鋪 層體系。通常在有條件時(shí),為獲得最佳效果,可綜合運(yùn)用這兩類方法。
1.1提高路基工作區(qū)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性
路基是路面的基礎(chǔ),路基工作區(qū)又是路基經(jīng)受行車荷載影響較大的深度區(qū)域,該深度區(qū)域具有足夠的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性對(duì)保證路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性極為重要,否則將產(chǎn)生不均勻沉降使路面發(fā)生開裂。因此,必須采取有效措施處理好影響路基工作區(qū)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),最大限度地減小路基完工后沉降量。
(1)路基工作區(qū)的強(qiáng)度主要是在填筑過程中形成的。必須嚴(yán)格控制路基的填筑工藝,確保路基強(qiáng)度。填筑材料首選石、礫、砂類土,其次選用含礫、砂低液限粘土,再次選用低液限粘土。粉質(zhì)土和有機(jī)土不能用于填筑路基。
(2)壓實(shí)度是反映路基強(qiáng)度的重要指標(biāo),也是提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的最經(jīng)濟(jì)、最有效的技術(shù)措施,施工中必須嚴(yán)格檢測(cè)控制,使其達(dá)到規(guī)定值。填土層的厚度對(duì)壓實(shí)度有直接的影響,施工中要插桿掛線,每層的松鋪厚度不應(yīng)大于30cm。檢測(cè)壓實(shí)度試坑要打到下一層頂面,凡是檢測(cè)結(jié)果達(dá)不到規(guī)定值的要加壓處理,或推除重填。
(3)降低地下水位是提高路基強(qiáng)度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的關(guān)鍵部位,它直接承受和吸收路面的擴(kuò)散應(yīng)力,要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。當(dāng)開挖后發(fā)現(xiàn)底下滲水,不論流量大小都要處理。填方地段要采用較好的材料填筑,土質(zhì)差的地段要進(jìn)行換填處理,確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性.1.2基層應(yīng)有合理厚度
當(dāng)基層厚度增加時(shí),其承載能力也迅速增加,試驗(yàn)證明,半剛性基層厚度由10cm增加
到25cm時(shí),其承載力提高為原來的3倍。
1.3修筑防裂路面
研究表明,面層反射裂縫明顯地受瀝青面層厚度的影響,厚度超過15cm的面層可以有效的防止受拉疲勞所產(chǎn)生的裂縫,還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。
1.4選擇防裂性能好的材料
(1)選用抗沖刷能力好,干縮、溫縮系數(shù)小、抗拉能力高的半剛性材料作基層,最好使用溫度膨脹系數(shù)低的骨料。
(2)選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層,保證瀝青的針入度、延度等指標(biāo);在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下,應(yīng)采用某些添加劑或聚合物,以提高瀝青的低溫抗裂性能及高溫穩(wěn)定性能。
(3)在穩(wěn)定度滿足要求的前提下,選用針入度較大的瀝青作面層。
(4)采用密實(shí)型瀝青混凝土面層??障堵蕦?duì)面層的疲勞壽命有很大影響,密實(shí)型瀝青混合料在使用中瀝青硬化緩慢,同時(shí)也延緩了裂縫的擴(kuò)展。
(5)瀝青混合料的集料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,則應(yīng)填加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉,確?;旌狭系目箘兟湫阅埽瑫r(shí)應(yīng)盡量降低集料的含水量,盡可能使用人工砂代替原形顆粒的天然砂。
1.5設(shè)置應(yīng)力吸收層
1.5.1在基層與面層之間鋪橡膠瀝青中間層、預(yù)制織物膜帶條、土工織物或土工格柵中間層、低粘度瀝青混凝土層等均勻應(yīng)力吸收層。
1.5.2采用應(yīng)力吸收薄膜,對(duì)減緩反射裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展有明顯的效果,可使裂縫處相對(duì)位移產(chǎn)生的應(yīng)力傳到面層時(shí)大為減少,明顯降低應(yīng)力強(qiáng)度因子。而吸收薄膜的彈性模量越低,防裂效果越好??梢姂?yīng)力薄膜應(yīng)選用低模量高韌性、大變形率的材料為好。
1.5.3用土工格柵加筋瀝青路面的主要功能是控制車轍、反射裂縫和疲勞裂縫,不同類型的格柵性能顯著不同。
1.5.4橡膠瀝青吸收膜,是使用廢橡膠磨細(xì)的粉與熱瀝青攪拌后,施于面層中間,形成一薄膜或與砂石成一薄層。有試驗(yàn)結(jié)果表明,此應(yīng)力吸收層在面層中間效果最佳。
1.6施工時(shí)控制裂縫發(fā)生的措施
1.6.1在施工方面,控制半剛性基層碾壓時(shí)的含水量為最佳含水量的0.9倍,壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求,碾壓完成后要及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù),防止基層干曬,養(yǎng)護(hù)結(jié)束后,立即噴灑瀝青乳液,做成透層或粘層,然后盡快鋪瀝青面層。
1.6.2制備瀝青混合料時(shí)控制好加熱時(shí)間和加熱溫度,不使瀝青老化、加強(qiáng)碾壓,使瀝青混合料達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度,也可減少反射裂縫。
1.6.3為了減少瀝青面層由于半剛性基層的收縮裂縫而產(chǎn)生反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫,應(yīng)盡可能采取有效措施來減少半剛性基層本身的收縮裂縫。