浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施
(5)粘钢加固法。粘钢加固是用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴到构件需要加固的部位,以提高混凝土构件承载力的一种加固方法。粘钢加固的设计计算可按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》规定进行。图9 表示受弯构件正截面受拉区加固,图10 表示构件斜截面受剪承载力不足的加固,图11 表示连续梁支座处负弯矩受拉区的加固。
粘钢加固法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件,其混凝土强度等级不应低于C15。该加固法以环境温度不超过60℃,相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的使用条件为限。加固用钢板以3号钢或16号锰钢为宜,其厚度以2~6mm为宜。粘结钢板所用的粘结剂为JGN胶。
粘钢加固施工的流程为:被粘混凝土和钢板表面处理——对加固构件卸荷,同时配制粘结剂——在混凝土表面和钢板表面涂胶——粘贴——用支撑固定或用夹具加压——固化——卸支撑、检验——粉刷水泥砂浆保护。
(6)碳纤维布加固法。碳纤维布加固是用粘贴树脂将碳纤维布粘贴到混凝土构件的相关部位,以提高混凝土构件承载力的一种加固方法。结构加固用的粘贴树脂通常选用环氧基类,该类树脂的力学性能指标可满足使用要求,耐久性好,长期受力性能优良,易于施工。
碳纤维布加固施工的流程为:混凝土构件表面处理(清洗、打磨、修补)——涂敷基底树脂并用腻子找平构件表面——涂树脂——铺贴碳纤维布——涂表面树脂层。图12 表示粘贴碳纤维布对钢筋混凝土板、次梁、主梁的抗弯、抗剪加固。
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二、混凝土置换法 1、施工工艺流程
现场勘察-搭设安全支撑及工作平台-卸荷-剔除局部混凝土-原钢筋除锈-支模-截面处理-浇筑高一标号混凝土-养护-拆模-施工质量检验。
2、施工注意事项和技术措施
a. 严格控制粗细骨料含泥量,当达不到规范要求是应用高压水冲洗干净。 b. 混凝土搅拌投料顺序:每种材料均应准确称量,先将细骨料、水泥和膨胀
剂搅拌均匀,再加水,后掺粗骨料并搅拌均匀,搅拌时间比普通混凝土长60S左右,直到均匀。现场混凝土搅拌容器应不漏浆。 c. 混凝土入模前应保证未离析、分层,且模板内无积水。
d. 灌料应从一侧开始,至另一侧溢出为止,不得从四周同时进行灌料。 e. 灌料开始后,必须连续进行,并尽可能缩短灌料时间,在一小时内完成为
最佳。
f. 灌料过程中用板条插捣,辅助加速倒流。必要时可用振动棒稍作振捣。 g. 当混凝土灌完30㎜后,应返回检查,看混凝土是否有下沉等现象,如有
应及时采取措施。
h. 混凝土养护时间不得少于14天,特别是前3天的养护。
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4 工程实例分析
1 工程概况
芜湖奇瑞汽车公司第五轿车厂冲压车间长209m,宽178m,面积37434m2。根据使用功能,冲压车间可划分为模具堆放区和冲压地沟区。单个冲压地沟尺寸为48m长,15m宽,深度为6.0m,地沟四周采用钢筋混凝土浇筑墙体,墙体厚0.6m,墙体采用C30混凝土浇筑,单个地沟混凝土方量达454m3,属大体积混凝土施工。 2 大体积混凝土裂缝产生的原因
按照裂缝的成因简单的分为两种:一种是由于荷载直接作用(或者由于结构次应力的叠加作用),混凝土超过极限拉应力而引起裂缝,也称作荷载裂缝或结构性裂缝,另一种是由于变形变化引起的裂缝,如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝,也称做变形裂缝,大多为非结构性裂缝。在实际施工中,因混凝土收缩和温度变化引起的裂缝是最常见的。对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。
3 大体积混凝土裂缝的主要施工防治措施
3.1 选择合适的原材料 混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了,其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质,导致自身体积缩小。混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大;水泥细度越大,混凝土的收缩越大,且发生的收缩时间越长;因此选用大的骨料,并尽可能的多用骨料,则可以减小干缩,同时要严格控制粗细骨料的含泥量。
3.2 选择适当的配合比 ①本工程采用5~31.5mm碎石,采取低水灰比,降低混凝土水化热。水泥标号越高水泥水化热也越高,采用32.5普通硅酸盐水泥可以满足强度要求。②选择最佳粗细骨料级配,增加混凝土密实度,减少收缩、徐变。
3.3 改进大体积混凝土的浇筑施工工艺 优化浇筑工艺,“斜面分层,薄层浇筑,连续推进;降低混凝土内外温差,“内排”并“外保”,一般要求混凝土内外温差不超过25℃,具体实施办法为:①降温冷却水管布设:在浇筑墙体混凝土前,钢筋绑扎好后立模前预先在混凝土内按1m的层距(距顶底面距离为0.50m)布设降温冷却水管(?准30mm的薄壁钢管),混凝土浇注完成后,即可在该层水管
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内通水。通过水循环,带走砼内部的热量,使混凝土内部的温度降低到要求的限度。②搅拌工艺:采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而节约水泥,并进一步减少水化热和裂缝。③振捣工艺:混凝土分层浇筑,分层振捣,适当控制入模厚度和振动技术,每层浇筑厚度为40cm,设置施工缝联结钢筋。待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕,再从一头向另一头循环浇筑。
因墙体高达6.0m,下部2m部分的混凝土浇注需用溜槽、串筒入模。分层浇筑,每层灌注须在下层混凝土未初凝前完成,以防出现施工冷缝。混凝土振捣采用直径为50mm的插入式振捣器沿墙体浇筑的顺序方向振捣。振捣时插入下层混凝土5~10cm,振捣时间以混凝土表面翻浆出气泡为准。混凝土在浇筑振捣过程中会产生多少不等的泌水,需配备一定数量的工具如大铁勺等用以排出泌水。
对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。
3.4 后期养护及数据采集 混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝。混凝土浇注完毕后即转入养护阶段。以下是在养护期间的几项体会:①采取严格的养护保护措施。本工程采用了三项养护措施:混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜,以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果,适时在塑料薄膜上覆盖两层土工布保温,同时在混凝土中设置冷却水管降温;在塑料薄膜下适时补水,以保证水泥发挥补偿收缩作用的充分条件。②在埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点,并在养护中通过测温点的温度测量指导降温、保温工作的进行,从而控制混凝土内外温差不大于25℃。测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。在两条长边墙体各取三个具有代表性的点,该工程在墙体垂直方向的上、中、下三个位置布置6个测温孔,保证不同施工区段混凝土温升均可得到反映,从而及时指导温控工作。浇筑结束后安排专人对测点进行温度记录,及时调整循环水的温度,确保降温效果。冷却完毕后,水管口用与墙体强度等同的水泥浆封闭,水泥中应加入微膨胀剂。③在气温较高(尤其超过30℃)时,浇水养护是保证砼强度的关键。工地现场使用小型水泵浇水,并在砼浇筑12小时内对砼覆盖塑料薄膜养护。薄膜养护采用一次性材料,始终保持塑料薄膜内有凝结水,后续工序应尽量避免对塑料薄膜的破坏。避免了混凝土因干
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燥而产生干缩裂纹。养护一般在7天以上。
5 结论与展望
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,但通过以上对楼屋面裂缝的形式、成因、防治手段的分析可知,只要严格按照有关的设计和施工规范精心设计和严格施工,应该能够大大减少楼屋面裂缝产生的可能性,提高楼屋面的质量。我们仍需对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,研究出更合理的方法应对各类混凝土施工裂缝,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
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[2] 丁艳容,王越.湖北水利水电职业技术学院学报. 2011.5. 7 (2) [3] 李悦锋,马小杰等.常见混凝土裂缝的预防及处理措施.伊川县水利局 [4] 施文俊,刘鲁群,张树国,李振江.钢筋锈蚀引起混凝土结构裂缝的分析及防治.问题研究,2011,29(2).
[5] 《混凝土结构加固技术规范》GECS 25:90 [6]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002