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裂纹裂缝就像慢性病挽救裂纹裂缝混凝 [复制链接]

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没事用硫酸钠泡泡裂缝混凝土!

(正交法分析裂缝对抗压强度的影响)

1、试验材料

水泥:唐山冀东P.O42.5级水泥,性能指标如下:

初凝:,

终凝:,

抗折强度:3d:5.22,28d:7.66

抗压强度:3d:19.11,28d:51

细度(45um筛晒余):2.1

标准稠度用水量:27.85

2、粗集料:采用5~20mm连续级配碎石,表观密度为kg/m3,堆积密度为kg/m3。

3、粉煤灰:细度(45筛余)为12.5%,需水量比为%,等级为II级。

4、细集料:天然河砂,细度模数2.6,表观密度,堆积密度.

5、矿粉:密度2.89,比表面积,烧失量1.6.

6、减水剂:减水率25%聚羧酸,固含量39。

2、正交试验设计

研究裂缝的长度、宽度、深度这3种因素及每种因素的水平对混凝土抗压强度的影响。对裂缝的长度、宽度和深度分别设定3个水平,从而设计成L9(3^4)的正交试验。

3、混凝土抗压强度分析

浸泡在10%Na2SO4、15%Na2SO4溶液中60、90d的带裂缝混凝土抗压强度均高于水中浸泡的混凝土抗压强度。混凝土抗压强度随Na2SO4溶液浓度的增大而增大。

随着混凝土龄期的增长和硫酸钠溶液浓度的增加,钙矾石、C-S-H凝胶等水化产物的量增多,尺寸增大,水化产物在混凝土内部富集、膨胀,使混凝土更加密实。当浸泡硫酸钠溶液浓度在10%、15%时,溶液浓度越高,硫酸根离子进入混凝土内部速率越快,产生的水化产物越多,混凝土越密实。抗压强度提高越大。当浸泡龄期从60d增长到90d,随着龄期增长,混凝土内部钙矾石等水化产物越多,内部孔隙得到充分填充,混凝土抗压强度增大。

由方差分析可得裂缝长度、宽度、深度对浸泡在硫酸钠溶液中混凝土抗压强度影响的大小为:深度>长度>宽度。

裂纹对混凝土耐久性能影响

大家都知道,地下水和土中的氯离子对混凝土桩基存在强腐蚀,工程中普遍采用的防腐措施是确定氯离子扩散系数(或电通量)的限值,同时在桩中掺加钢筋阻锈剂。然而预制桩在沉桩过程中往往会桩头碎裂、裂纹甚至断桩。目前学术界对于这个问题得出的研究成果如下:

1、通过在混凝土和砂浆试块表面插入钢片的方法预置裂纹,研究氯离子渗透性能。

2、通过拉裂的方法在棱柱体试件上产生裂纹,浸泡法进行氯离子传输试验。

3、研究碳化、氯离子侵蚀和荷载耦合作用下氯离子扩散系数变化,得出荷载等级达到60%极限荷载以上时,扩散系数有陡增的变化过程。

4、制作带横向裂缝的钢筋混凝土板试件,研究开裂状态对氯离子环境中钢筋混凝土试件渗透性、钢筋锈蚀电流及裂缝处钢筋锈蚀长度的影响。

目前这些裂纹产生方式可归纳为劈裂法、弯曲加载法、楔形劈拉法、预置薄片法,裂纹的形态往往是单一的,而现实中裂纹具有多样性、随机性,通常还具有粗糙度、曲折性,裂纹宽度随深度而变化。

混凝土预制桩的施工方法一般为锤击法,对桩头和桩身造成的损伤几乎不可避免,试验室条件下测得的无劣化试件的氯离子扩散系数不能贴合工程实际情况,应乘以一定的折减系数。根据试验数据,微细裂纹使得扩散系数增加15%以上,粗大裂纹可使扩散系数增加约90%。

氯离子扩散系数对混凝土寿命具有重要影响。基于氯盐渗透的基桩寿命评估,具有代表性的评估方法是欧洲Duracrete方法,该方法提出的氯离子侵入混凝土过程的计算模型为:

对于C45和C80混凝土试块,施加极限应力60%~90%的预压力使其产生裂纹,产生的微细裂纹可导致氯离子扩散系数提高15%~30%,0.1~0.5mm粗裂纹可使氯离子扩散系数提高70%~90%;加速钢筋腐蚀试验说明,裂纹显著增加钢筋锈蚀率,提高锈蚀失重率。

一次不当的养护造成的裂缝事故

1、工程概况

某高层住宅楼、地下一层、地上三十层、基础形式为桩筏基础,钢筋混凝土灌注桩,桩径mm,桩长36m,混凝土强度等级C30;筏板基础厚度1.5m,平面尺寸80.2×22m,钢筋为双排双向布置,钢筋间距×mm,直径25mm,筏板底部钢筋混凝土保护层厚度为40mm,上部保护层厚度为20mm,混凝土强度等级C30,抗渗等级P6,混凝土量约m3,根据GB-《大体积混凝土施工规范》中关于大体积混凝土的定义,该筏板基础为大体积混凝土。

该工程位于山西雁北地区某市,筏板基础施工期为4月中旬,该地区春季风大、气候干燥、沙尘天气较多,空气湿度仅为10%~20﹪,气温偏低。施工前编制了大体积混凝土施工方案:该筏板基础使用商品混凝土,为保证混凝土浇筑质量,考虑到基础钢筋间距较大,要求混凝土坍落度控制在~mm。施工时随时抽查坍落度,确保混凝土坍落度在可控制范围内。混凝土浇筑完毕后,进行抹面,然后覆盖塑料薄膜,进行保湿养护,以避免混凝土表面因失水产生塑性及干缩裂缝。

2、裂缝产生经过及原因分析

该筏板基础混凝土于年4月17日下午3点开始浇筑,4月18日晚10点混凝土浇筑完毕,浇筑完抹面找平后覆盖塑料薄膜。由于工期紧,4月19日早上8点上班,操作工人看到混凝土表面硬化,踩上去无脚印,即将塑料薄膜揭开,准备放线,进入下一道工序。他们认为,揭开塑料薄膜后,在混凝土表面浇水,也可达到与塑料薄膜相同的养护效果,于是他们采取了浇水养护的方法,当水浇到混凝土表面5分钟左右,混凝土表面出现了裂缝,该裂缝为有规律的裂缝,全部为沿着上排钢筋走向开裂,呈网格状分布,也就是通常所说的顺筋裂缝(见图1)。

图1混凝土表面裂缝

当时监理人员正好巡查到此,发现混凝土出现了裂缝,立即叫停了浇水。经现场观测,裂缝产生区域有5×12m大小的范围,裂缝宽度大约在0.1mm左右,最宽处未超过0.2mm。(该片区域浇筑时间18日凌晨5点左右。)

针对以上问题,相关人员在现场召开了有监理、施工单位、搅拌站等相关单位技术人员参加的裂缝原因分析会。经查相关规范和资料,根据《筏板基础大体积混凝土施工方案》中的热工计算得出,该大体积混凝土中心温度51℃,表面温度32℃,测温孔分三层设置,分别位于筏板基础的上表面下和底面上mm及筏板中部,共计20个测温点。根据测温记录20个点中,取其中温差最大的一个点数据看,底层温度56℃,中间层温度60℃,表层温度36℃,内外最大温差24℃,小于《大体积混凝土施工规范》GB-中“混凝土浇筑块体的里表温差不宜大于25℃”的规定。查当天气象记录,大气最高温度12℃,最低温度4℃,现场设一铁皮蓄水箱存放施工用水,上午9点测水温为7℃,混凝土强度因未压试块,强度不详,考虑到大体积混凝土水化热大,强度增长快及搅拌站提供的混凝土强度增长规律等因素,估计当时混凝土强度约为5—7MPa。综合上述情况分析,大家认为:

(1)未按《筏板基础大体积混凝土施工方案》要求,违规作业。

《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB-第4.6.9条明确提出:“……混凝土养护用水与混凝土结构表面温度之差不得大于15℃。”就是考虑防止温差过大使混凝土收缩过大,导致出现裂缝。筏板基础混凝土裂缝出现的原因就是由于操作工人片面认为混凝土的养护方法就是浇水养护,而不知道应根据不同的结构形式和环境采用不同的养护方法,如常温施工的一般混凝土结构需要保湿养护,冬期施工的混凝土结构需要保温养护,而大体积混凝土则不但要保湿养护,更重要的是要考虑温差对混凝土结构的影响,以避免大体积混凝土因内外温差过大而导致结构出现裂缝。

(2)混凝土抗拉强度低。

大体积混凝土为降低和延缓水泥水化热的峰值,掺入了缓凝剂,使初凝控制在8~12小时,虽然终凝后,由于大体积混凝土水化热大,对混凝土强度产生了加速养护的效果,但即使增长,其一天抗压强度能达到20﹪左右设计强度即6MPa,而混凝土抗拉强度约为抗压强度的十分之一仅0.6MPa左右,抗拉强度很低,在温差接近30℃的冷水浇到混凝土表面,混凝土表面将会产生较大收缩,而筏板基础的上排钢筋混凝土保护层厚度为20mm,是混凝土抗拉最薄弱的部位,一旦这些部位混凝土的收缩应力大于混凝土的抗拉强度,混凝土就产了收缩裂缝。从图1看,该部位混凝土裂缝出现的就是有规则的顺筋裂缝。

该裂缝出现后,我们经过分析研究,认为混凝土裂缝宽度较小,且混凝土的水化反应也正在持续中,如果采取措施得当,这些裂缝有可能愈合。故决定采取在筏板基础裂缝表面撒水泥,用笤帚反复扫,使水泥尽可能渗入裂缝中,然后用喷壶喷洒温水,最后表面覆盖塑料薄膜,保湿养护。一年后我们进行了多次详细的观察,未发现裂缝,说明裂缝已经愈合。

-THEEND-

砼学研究所

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