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混凝土結構裂縫

來源:UC論文網2019-04-05 10:17

摘要:

  隨著我國建設事業的飛速發展,混凝土因其取材方便、經濟實用、可模性好等被廣泛應用于交通、水利工程和城市建設中。近日頻發的橋梁倒塌、樓房傾斜開裂等事故讓人們對于混凝土結構物的安全更加重視。因此,正確分析裂縫成因,采取有效措施防止裂縫的出現和擴展顯得尤為重要。  混凝土結構裂縫的分類及成因  混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的不密實非均質脆性結構材料。裂縫是混凝土結構最為常見的...

  隨著我國建設事業的飛速發展,混凝土因其取材方便、經濟實用、可模性好等被廣泛應用于交通、水利工程和城市建設中。近日頻發的橋梁倒塌、樓房傾斜開裂等事故讓人們對于混凝土結構物的安全更加重視。因此,正確分析裂縫成因,采取有效措施防止裂縫的出現和擴展顯得尤為重要。


  混凝土結構裂縫的分類及成因


  混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的不密實非均質脆性結構材料。裂縫是混凝土結構最為常見的病害,不僅會影響工程質量的整體外觀形象,降低結構物的抗滲和抗凍能力,導致鋼筋銹蝕,影響結構物的耐久性,裂縫進一步擴大甚至可能會導致坍塌事故。混凝土裂縫主要分為荷載裂縫和非荷載裂縫兩種。


  1.1荷載作用引起的裂縫


  鋼筋混凝土結構,在使用荷載的作用下,截面上產生的彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等這些正常荷載效應都會使混凝土發生變形。當其拉應變或者剪切應變大于混凝土極限值時會使鋼筋混凝土構件產生裂縫。由荷載作用引起的裂縫一般是與受力鋼筋以一定角度相交的橫向裂縫。


  2.2非荷載作用引起的裂縫


  1)溫度變化。混凝土在澆筑、凝固、硬化過程中,由于水泥的水化反應釋放大量的水化熱,造成混凝土構件內外部溫差較大,膨脹不一致,混凝土表面產生拉應力,當這種拉應力超過了混凝土極限拉應力便產生裂縫;新舊混凝土接合面、分層分塊不合理、養護不及時等會引起混凝土構件深入貫穿裂縫,這種裂縫危害性極大。2)收縮變形。混凝土在空氣中結硬時體積要縮小,產生收縮變形,這種變形不同成度地受到邊界的約束作用。對于這些受到約束而不能自由伸縮的構件,混凝土的干縮就可能導致裂縫的產生。


  3)鋼筋銹蝕。由于混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍,從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,并將誘發其它形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導致結構破壞。


  4)堿一骨料化學反應引起的裂縫。當混凝土中含有堿活性骨料和堿含量高的水泥(堿含量超過0.6%鈉當量時),或受到含可溶性硫酸鹽的水作用時,反應生成物遇水可產生膨脹,但由于各種組成體積變化特性的差異所造成混凝土不均勻應力,會破壞其內部結構,并影響水泥石與骨料顆粒之間的膠結,形成裂縫。另外某些介質與水泥結合會形成一種可溶性較低的化合物,由于這種化合物的體積比生成這些化合物的水泥漿的體積大,而使混凝土產生裂縫。在密實的混凝土種,這類侵蝕破壞大多屬于表面性的。2、混凝土裂縫的處理


  對于已經產生的裂縫,需要根據實際情況采取不同的方法進行處理。一般來說,混凝土裂縫的處理方法通常主要有:表面修補法,灌漿、嵌逢封堵法,結構加固法等。


  2.1表面修補法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂,通常采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。


  2.2灌漿、嵌逢封堵法。灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補,它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中,膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。デ斗旆ㄊ橇遜旆舛輪兇畛S玫囊恢址椒ǎ它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。


  2.3結構加固法。當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。


  2.4混凝土置換法。混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。


  3、裂縫防止措施的進一步優化


  3.1、使用膨脹混凝土


  實際工程中,混凝土是處于約束狀態,除了鋼筋,還有舊混凝土對新澆筑混凝土的限制,致使混凝土結構使用過程中產生的伸縮無法自由釋放,當收縮應力大于混凝土的抗拉強度時,就會出現裂縫。膨脹混凝土的膨脹源主要是水化過程中生成鈣釩石,對收縮作用進行補償。


  3.2、參加鋼纖維或者合成纖維


  鋼纖維混凝土的阻裂效應主要體現在阻止硬化混凝土破壞時的裂縫擴展上,使其開裂后仍保持一定的抗拉強度。阻裂效應的結果是提高硬化混凝土的變形能力,使混凝土基材在破壞后仍保持一定的延性。合成纖維主要是聚丙烯腈纖維和聚丙烯纖維,其阻裂效應主要體現在消除和減輕早期混凝土中原生裂縫的發生和發展,使混凝土的塑性收縮減小。


  結束語


  造成混凝土結構出現裂縫的原因是多種多樣、非常復雜的。分析裂縫的性質及其對結構的危害性,判斷其需要修補或加固的緊迫性,采取合理、有效、經濟的修補加固措施,使混凝土結構損傷尚在輕微時期就能得到修補,保證其正常地使用。總之,只要我們在施工過程中多觀察、多比較、多分析、多總結,采用適當的預防措施,很多裂縫還是可以控制的。


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