凸轮裂纹的成因（精选七篇）
凸轮裂纹的成因 篇1
1 裂纹特征及测试分析结果
1.1 裂纹形貌
试样横断面抛光状态下的裂纹形貌如图1所示。
1.2 测试分析结果
1.2.1 化学成分
随机抽取ϕ25mm样品进行加工,发现都有裂纹,试样的化学成分(质量分数, %)检测结果见表1。断裂试样的化学成分都在标准范围内,符合国标要求。另外还对断裂试样的残余元素(如铬、镍、铜、钼) 及气体含量进行了检测,其含量很低,都符合国标要求。
%
1.2.2 室温拉伸性能测试
40Cr钢室温拉伸性能结果见表2,下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率、平均冲击功均高于YB6-71的要求。
1.2.3 原始低倍组织及金相组织
试样的原始低倍组织见图2。根据国标GB/T1979-2001,在横截面上有明显的中心疏松、针孔。试样的低倍分析报告见表3。
试样纵截面的金相组织见图3,为铁素体加珠光体两相组织[1]。晶粒细小均匀,铁素体分布在珠光体周围形成网状结构。
1.2.4 夹杂物级别检验
从开裂断口附近取纵向试样做夹杂物检测,以观察母材的夹杂情况。从开裂处缺陷部位取横截面试样,以观察夹杂物是否在缺陷部位聚集。从表3可知:断裂试样断口附近的夹杂物正常,未发现大型夹杂物。
(室温:30℃)
2 成因分析
2.1 化学成分和力学性能分析
从表1、表2可以看出,40Cr钢试样化学成分和力学性能均符合相关标准要求。可见裂纹的形成原因并非化学成分不合格或力学性能不满足要求。
2.2 高倍检验
在裂纹比较严重的钢材上取样进行扫描电镜高倍分析。
2.2.1 裂纹抛光态形貌
切取试样横断面并将其抛光,在抛光态下观察裂纹形貌,裂纹从表面向试样内部扩展,深浅不一,裂纹宽度较宽,尖端较圆钝,其形态与图4中的夹杂物及显微疏松的形貌类似,裂纹周围没有其它类型的夹杂物聚集(见图1)。在整个试样中没有夹杂物的区域未发现裂纹。据以上分析,试样表面肉眼可见的裂纹是由非金属夹杂物或显微疏松引起的。
2.2.2 能谱分析
夹杂物形貌见图4,主要呈球形或趋于球形,直径一般小于3μm。能谱分析结果表明,这些夹杂物主要为氧化物、硫化物及此两类夹杂物所组成的复合型夹杂物,且以复合型夹杂物为主。其中氧化物主要为钙、铝、硅、铁等元素的氧化物,硫化物主要为铁的硫化物。
能谱分析结果见图5。
2.3 硬度
截取断裂处试样,两面磨平、磨光,做布氏硬度检验,结果见表4。正常铁素体加珠光体组织的硬度为HB 235～250,裂纹处硬度与标准相符,说明40Cr组织无大的变化。
2.4 低倍缺陷
从图2可清晰看到,在截面上有大量针孔、中心疏松和偏析。这些缺陷主要是由非金属夹杂及气体夹杂引起的。
综上所述,导致40Cr棒材产生裂纹的主要是钢中硅酸盐类非金属夹杂物含量过多和铸坯质量缺陷造成的。
注:A-硫化物;B-氧化物类;D-球状氧化物.
3 改进措施
为了预防和减少裂纹的形成,生产中采取了以下措施:
(1) 改进冶炼、连铸工艺操作。 采用挡渣出钢,强化脱氧,严格控制冶炼、浇注过程中炉渣及耐火材料进入钢液中, 净化钢板。
(2) 降低钢中易偏析元素磷和硫的含量,连铸采用内置式、旋转磁场的结晶器电磁搅拌,消除柱状晶“搭桥”,增大中心等轴晶区宽度,改善中心疏松、中心偏析和中心缩孔。
(3) 选用高粘度、低结晶温度的保护渣,适时取样化验以保证炉渣理化指标合格[2]。
(4) 实行连铸过程全保护浇注,严格控制连铸机扇形段的对弧情况,防止吸气;精确控制连铸机二冷配水,保证水质,保证喷淋管、喷嘴等设备正常运行。
(5) 对部分设备进行相应的改造。 连铸机断面改成200mm×200mm;中包水口由150mm×150mm改成200mm×200mm,水口直径由30mm改成35mm或40mm;转炉炼钢使用出钢口滑动挡渣设备,实现少渣出钢,从源头上减少夹杂物带来的危害。
4 结论
(1) 分析结果表明,导致40Cr棒材产生裂纹的主要原因是钢中硅酸盐类非金属夹杂物含量过多和铸坯质量缺陷。
(2) 转炉采用挡渣出钢、强化脱氧、严格控制控制冶炼、连铸过程中内生及外来夹杂物;连铸采用内置式、旋转磁场的结晶器电磁搅拌,选择合适的结晶器保护渣,优化连铸工艺参数,连铸过程实行全保护浇注,改善铸坯质量,能够有效地减少裂纹的产生。
摘要：对济钢生产中产生裂纹的40Cr棒材取样分析发现,试样硅酸盐类非金属夹杂物含量较多,试样截面上有大量针孔、中心疏松和偏析,因此认为40Cr棒材产生裂纹的主要原因是钢中硅酸盐类非金属夹杂物含量过多和铸坯质量缺陷。通过对相应设备进行改造、完善冶炼和连铸工艺操作,钢材的不合格率由0.68%下降到0.35%,有效地控制了裂纹的产生。
关键词：40Cr,裂纹,非金属夹杂物,分析
参考文献
[1]宋维锡.金属学[M].北京:冶金工业出版社,2000.
水泥电杆裂纹的成因及防治措施 篇2
(1) 电杆内充水结冰使电杆壁破裂。如果电杆内积存水量在土壤冰冻层以上, 则结冰后体积增大 (一般增大8%—10%) , 它可使电杆涨裂或使混凝土结构间粘着力消失而损坏。这种结冰损坏的关键在于冰冻初期及冻冰融化次数, 对考虑了结冰影响的水工建筑物来说, 一般冻融50—200次才会被破坏, 而电杆由于不考虑结冰的影响, 充水后冰冻破坏就更为严重。根据几年来的运行观测, 电杆内充水2—3年就出现裂纹, 原因就在于此。同时, 电杆内充水的继续存在, 结冰、融化次数的继续增多, 可导致电杆完全崩裂。
(2) 电杆内充水造成内部浸蚀。电杆在离心浇制及养护过程中, 内外壁面和大气接触, 由于水泥中游离的石灰和二氧化碳的作用, 形成一层稳定的碳酸钙硬壳, 可以防止杆壁进一步浸蚀, 因此电杆内充水对内壁来说一般危害不大。但当电杆内充水冻融产生裂纹后, 压力水便从缝隙渗出, 同时大量溶解壁层内部的氢氧化钙, 不断浸透出来, 致使电杆壁内空洞大量产生, 强度大大降低。此外, 水泥中的硅酸钙水化物和铝酸钙水化物必须在保持一定浓度的氢氧化钙溶液中才能稳定, 当浸透作用不断发生时, 游离的氢氧化钙浓度降低到最低限度以下, 此时硅酸钙水化物就会相继分解, 使已形成的混凝土解体。
2 电杆内充水的原因
电杆内充水的水源不外乎地下水和天上降水两种。地下水是通过未封口的杆底部与底盘接触缝隙而渗透充入电杆的, 其导致杆内充水的原因可能有3种:一是电杆埋深与地下承压水层接触;二是电杆空心, 形成虹吸效应, 或杆内存在某种强还原剂或固氮物质, 消耗了杆内部分气体, 形成真空, 使水位升高;三是电杆壁的毛细管作用。天上降水乃系下雨或降雪融化的水, 这种水通过电杆的各种缝隙渗透充入电杆。缝隙是由于电杆顶部封闭不良或未封闭, 电杆制造质量不好存在的裂纹, 电杆法兰盘接缝孔道不严密等原因造成的。根据调查与分析, 电杆内充水具有如下特点。
(1) 电杆内充的水基本上为软水, 它和雨水性质接近, 硬度 (指水中含的钙镁离子量) 很小, 不超过1度, PH值较高, 一般在9.3—10.5。根据有关资料, 地下水硬度大 (3—9度) , PH值低 (7以下) ;雨水硬度小 (2.5度) , PH值大 (8—10) 。同时, 杆内水含盐量较杆外的地下水小得多。
(2) 法兰螺栓容易进水。法兰盘连接处均有3—10mm的缝隙, 用这种法兰盘连接的电杆容易充水。
(3) 杆顶封闭不严实的电杆易充水。
(4) 非法兰盘连接的电杆, 杆内水位均低于地下水位, 其化学成分与地下水相近。可见, 这种电杆的充水系地下水由杆底渗入造成的。
(5) 杆内积存水量较多的电杆, 运行均在4年以上。
因此, 笔者认为:电杆内充水, 分段法兰盘连接的电杆, 系由于降雨和降雪融化时, 雨水由法兰盘连接缝隙及法兰盘螺栓处浸入, 且水位高出地面;其他类型的电杆进水均系地下水由杆底渗入, 水位不会高出地下水位;电杆的法兰盘数量越多, 进水越多;法兰盘连接的电杆, 运行时间越长, 进水越多;地下水位越高, 土壤水分越饱和, 基础接缝越小, 杆内排水困难的电杆, 积存水量越多。
3 电杆裂纹的危害
(1) 电杆在环状裂纹处的抗弯强度会降低, 钢筋的使用应力也将显著增大。
(2) 如果裂纹宽度超过0.2 mm, 水蒸气就会浸蚀混凝土电杆内部, 导致钢筋生锈。
(3) 钢筋生锈后, 一是减小其有效截面积, 进一步减弱电杆抗弯能力;二是体积膨胀, 使裂纹再度加大, 形成恶性循环, 导致混凝土电杆的强度进一步恶化, 对安全运行构成严重威胁。特别是预应力混凝土电杆, 钢筋的使用应力远比普通混凝土电杆的大, 对钢筋锈蚀情况更为敏感, 裂纹危害也远比普通混凝土电杆严重, 所以规程要求预应力混凝土电杆不得有裂纹, 特别是不允许有雨水更易渗入的纵向裂纹。
4 电杆裂纹的防治措施
(1) 对混凝土构件表面较浅的裂缝用水泥砂浆或环氧树脂表面涂刷处理。这些表面裂缝一般都很细很浅, 裂缝深度尚未达到钢筋表面, 一般用高标号的水泥砂浆进行表面涂抹即可。如果表面裂缝贯通底部, 出现漏水, 可通过在构件表面贴补防水片等方法来解决。
(2) 当环绕杆身有数条裂纹或密集细纹、局部酥裂、焊口酥裂时, 可使用环氧树脂玻璃钢对裂纹与酥裂部位进行包裹。包裹前将原面清理干净, 酥裂部分敲除, 并用水泥填补。包裹时, 刷一层环氧树脂, 包一层玻璃纤维布, 每刷裹一层都要将空气排出。最外面一层的环氧树脂要将玻璃纤维布完全封住, 不能有气泡。使用的环氧树脂不能过稀, 否则不能保证涂刷厚度, 包裹层数视杆身损坏程度而定, 一般不少于3层。此种方法不但对裂纹封闭严密, 而且具有增加强度的作用。
(3) 对运行中发现内部充水严重的电杆应进行打孔放水。可在埋深地面下200 mm处打孔放水, 打孔后用疏导管引出并在管端敷设反过滤层。
(4) 对裂纹严重的电杆, 应进行更换处理。
(5) 电杆制造厂应严格控制电杆的水泥化学成分, 使Mg O, SO3, Ca (OH) 2均在允许范围以内, 并做好防止跑浆、漏筋的措施, 同时电杆轴心必须和法兰盘平面垂直, 其误差值不得超过规定, 并保证混凝土设计强度。
煤矸石烧结砖裂纹的成因分析 篇3
1 砖体裂纹及塌坯的成因
原料的好坏是砖产生裂纹的关键因素, 原料颗粒级配不合理 (如塑性颗粒偏少) 及破碎车间一级搅拌不好 (如搅拌后水分干湿不均、搅刀磨损严重造成搅拌不匀等) , 这都为砖坯裂纹埋下了隐患。由于此类砖坯在干燥过程中收缩率不一样, 则产生的裂纹无规则。
砖坯成型过程中, 挤出机真空度偏低 (低于0.07 MPa) 及成型水分偏高 (大于11.5%) , 造成砖坯密实度低, 承压能力低, 受到外力挤压时砖易产生裂纹。此原因产生的裂纹一般出现在窑车砖垛下部受压处。
干燥窑送热温度偏低 (低于100℃) , 排潮温度一般低于35℃, 排潮溢水管明显有水滴滴出, 此时最容易产生塌坯, 塌坯的部位大多出现在中下部通风不好的部位。
焙烧窑进车无序, 砖坯在预热带没有充分预热, 使砖坯内部的结合水分没有排完而进入高温带焙烧, 表面烧结后内部结合水分排出产生裂纹。再次, 烧成砖从高温带很快进入冷却带, 造成砖急冷而产生炸纹。
挤出机螺旋、机口芯件及润滑等原因造成的机械裂纹大多出现在砖坯同一部位, 有一定的规律性 (如砖中间螺旋状裂纹、砖角裂纹等) 。
2 结合以上几种裂纹成因, 应采取相应的预防措施
原料控制方面, 从降低原料颗粒粒度开始, 使用筛孔为2 mm的筛网对原料进行细化 (更换筛网以前筛下料的取样分析结果:≤0.5 mm占67%～70%。更换筛网后取样分析结果:≤0.5 mm占72%～75%) 。及时更换一级搅拌机的搅刀, 磨损搅刀的长度不能低于原装长度的90%。同时利用余热回收器热水对各级搅拌进行预加水, 控制预加水水温在35℃以上。
砖坯成型方面, 控制挤出机真空度大于0.075 MPa, 成型水分控制在11%以下, 从而提高砖坯的承压能力。
砖坯干燥方面, 控制送热温度在140℃～170℃, 排潮温度控制在38℃以上, 利用焙烧窑冷却带余热对砖坯进行热风预干燥, 降低砖坯进入干燥窑前的水分。
控制进车速度, 特别是在窑炉设备故障或其他原因造成长时间没有进车情况下, 不能连续进两车。进车时间一般情况下不能低于90 min。
及时更换挤出机螺旋绞笼、衬板和机口芯件, 控制润滑泵压力不低于0.4 MPa等。
凸轮裂纹的成因 篇4
1 内墙抹灰裂纹的成因分析
内墙抹灰裂纹之所以会产生,究其根本原因是施工过程中作业人员未按有关规范规定和操作规程进行施工作业而造成的。主要包括:抹灰砂浆材料的选用不合理;抹灰砂浆配合比的控制不严格;混凝土基层表面未做凿毛处理或凿毛不规范;抹灰之前的基层未提前洒水湿润即开始操作;脚手架眼、管线盒等处的灰浆不饱满;抹灰层下面的打浆找平层一次性成活,灰浆厚薄没有控制好;抹灰施工完成后表面没有及时洒水养护等。
2 内墙抹灰裂纹的防治措施
1)因为胶凝材料是通过胶结砂和纤维材料组合成一个整体来发挥各自的作用,所以,应针对作业环境和强度等级要求的不同,而选用不同胶凝材料所组成的抹灰砂浆。骨料必须采用洁净中砂,而且砂在投入使用时必须先过筛,泥土粉末含量不大于3%。在较潮湿环境中以及在易磨损、碰撞部位,如厨房、卫生间的墙或墙裙等处使用的砂浆,必须选用水硬性胶凝材料砂浆,即水泥砂浆。水泥宜采用普通硅酸盐水泥,且强度等级不小于32.5,安定性必须符合使用要求,禁止使用过期水泥。在较干燥的环境中,如卧室、客厅等处的墙面,使用的砂浆除水泥砂浆以外,宜多选用气硬性胶凝材料,如石灰、石灰膏混合砂浆。使用石灰砂浆应注意石灰膏熟化时间要多于15 d,淋化时用3 mm以下的筛孔进行过滤,用于罩面的时间则多于30 d,不得使用含有未熟化颗粒或其他杂质的石灰膏及已风化冻结的石灰膏。石灰膏洁白细腻,并具有保温隔热、吸音和防火等特性,是高级室内抹灰材料,但其耐水性差,故不宜在室外和潮湿环境中使用。2)纤维材料主要起到拉结和骨架作用,它能提高抹灰层的抗拉强度,从而增强抹灰层的弹性和耐久性,以防止抹灰层空鼓、开裂和脱落。通常采用麻刀,即细碎麻丝,要求其均匀、干燥且不含杂质,剪切长度为20 mm～30 mm,并敲打松散,使用时按既定的配比掺入石灰膏中,石灰膏与麻刀的质量比为100∶1,搅拌均匀成麻刀灰。3)掺有机聚合物外加剂,不仅可以提高砂浆本身的强度,使饰面层不会因松散掉面而降低饰面脆性,还可以提高柔韧性和减少开裂,并加强抹灰面层与各基层之间的粘结度,从而有效地防止抹灰面层出现空鼓、开裂和脱落。4)用水拌制上述各组材料,可使其成为具有一定流动性的可塑性浆体,并参与胶凝材料的水化反应,最终形成水化合物。拌制砂浆的用水则采用不含有害物质的洁净水或自来水。
3 内墙抹灰的施工要点与操作规程
3.1 基层处理
抹灰之前应仔细清除基层上的油污、灰渣、浮浆等杂质,然后用水冲刷干净,松动的灰渣等杂质应刷洗干净。如果基层是砖墙面,则要提前湿润,对即将进行抹灰的墙面应提前2 d洒水湿润,湿润深度不小于50 mm,要杜绝边湿润边抹灰或未完全湿润即抹灰的做法。
3.2 混凝土表面的处理
混凝土表面在抹灰前应先进行凿毛、甩浆、划痕等处理,使其表面粗糙。1)凿毛法:用扁铲或凿子把混凝土表面凿成密密麻麻的小坑洞;2)甩浆法:把水泥浆无规则地甩在墙面上,以形成一个个疙瘩状;3)划痕法:现浇混凝土在拆模后立即用铁钩在其表面划沟纹,一般采用斜面交叉纹路。进行上述表面粗糙处理之后,还要在抹灰前浇水湿润墙面,并清除残留于表面的浮渣。
3.3 抹灰层厚度、配合比及稠度的控制
内墙抹灰层根据质量等级,其平均厚度应符合以下规定:普通抹灰不大于18 mm;中级抹灰不大于20 mm;高级抹灰不大于25 mm。抹灰层平均总厚度大于质量标准规定,不但会增加造价,而且会影响质量稳定。当抹灰层厚度过大时,灰浆层的自重便会偏大,则容易产生下垂现象,使灰浆与基层的粘结度减弱,从而导致抹灰层表面产生裂纹,出现空鼓及脱落。底层、中层抹灰砂浆配合比控制为水泥∶石膏∶砂子=1∶1∶6;面层抹灰砂浆配合比控制为水泥∶石膏∶砂子=1∶0.3∶3,内掺占水泥用量1%的麻刀。底层抹灰砂浆的稠度:100 mm～120 mm;中层抹灰砂浆的稠度:70 mm～80 mm;面层抹灰砂浆的稠度:100 mm。
3.4 脚手架眼、接线盒、电线管等的细部处理
在基层处理时必须将脚手架眼堵塞严密。砖缝内的砂浆应饱满,接线盒必须在抹灰前安装完毕,且安装过程中必须坐浆,接线盒洞口周边用砂浆嵌填饱满;电管开槽宽度应不小于20 mm+D(D为电管外径),深度应不小于20 mm+D,布设管线时应先将槽内湿润、清除浮渣,槽内涂抹1∶3水泥砂浆,电线管居中,底部及两侧均有10 mm厚的砂浆,电线管用钢钉固定,钉距不大于500 mm,管顶用1∶3水泥砂浆抹平,压实厚度为15 mm。电管槽的宽度较大,应在基层面往其上钉钢丝网片,并绷紧钉牢。
屋面与墙体间存在30 ℃～40 ℃的悬殊温差,使屋面温度变形比砖墙大1倍,因此,在屋面下的砖墙中形成高拉应力区,当应力超过砌体抗拉强度时就会产生单向斜裂纹,温度变化会引起干缩,而收缩程度不同则易产生裂纹,所以应沿接槎折砖处用1∶3水泥砂浆嵌填密实,并沿接槎处钉宽度不小于20 cm的钢丝网,且绷紧订牢,门窗框与墙交接处也用1∶3水泥砂浆嵌填密实。完成以上处理程序后均应及时养护,以防止干燥产生空鼓而形成裂纹,之后再进行抹灰工序。
3.5 贴灰饼与打冲筋
为了控制抹灰面层的垂直度与平整度,抹灰前要预先设置标志块(即贴灰饼)和设置标筋(即打冲筋)。灰饼用底层抹灰砂浆做成直径为50 mm左右,而且是与中层抹灰层厚度相同的标志块,灰饼间距为1.2 m～1.5 m(沿垂直方向设置),且分别距离地面2.0 m和15 cm～20 cm。待灰饼干后,则采用与做灰饼相同的砂浆做冲筋,也就是在上下两个灰饼之间抹出大约100 mm的宽度,且与灰饼厚度相同的长条梯形灰埂。
3.6 找平层的处理
待冲筋稍干后就开始抹底层灰,施工要求:与基层粘结牢固,赶压密实,表面呈鳞片状,整体找平,底层灰厚度低于冲筋,待灰浆已收水,即指压不变形时抹中层灰,要求与底层灰粘结牢固并赶压密实,其厚度要稍高于冲筋,再用木杆放置,按着冲筋由下往上移动、刮平,表面用木槎板槎平,线角顺直且无砂眼、孔隙,使中层灰浆厚度与冲筋相同。
3.7 面层抹灰
待找平层收水需要过3 h～5 h,之后开始抹面层,抹面层灰压光不得少于2遍,要求做到平整、光滑、线角顺直清晰,总厚度控制在18 mm～20 mm。
3.8 养护处理
抹灰完成后,应加强养护,以防止抹灰层过于干燥而很快产生龟裂,养护工作应从抹灰层表面完全硬化时开始,一般是在抹灰完成后2 d～3 d开始进行,养护时间不少于5 h,尤其要注意门窗洞口周边及阳光易直射到的部位。
4 结语
内墙抹灰砂浆中胶凝材料的选用是关键,应根据不同的施工环境及抹灰层不同层次的不同功能,合理选择胶凝材料的种类,施工过程中必须严格按施工规范及操作规程进行施工,并注意和掌握各施工工序间的时间间隔,控制好抹灰层各层次的厚度及稠度,这样才能更有效地防止产生内墙抹灰层裂纹。
摘要：通过分析内墙抹灰裂纹产生的主要原因,总结了内墙抹灰砂浆各组成材料的选用及抹灰施工分层操作应注意的质量问题,并结合内墙抹灰施工的操作规程及要点,进一步阐述了内墙抹灰施工过程中应如何采取有效的技术措施防止裂纹的产生。
关键词：裂纹,胶凝材料,技术措施,操作规程,砂浆配合比,砂浆稠度
参考文献
凸轮裂纹的成因 篇5
内蒙古某大桥位于重庆市涪陵区龙桥镇, 桥位区属构造剥削丘陵地貌, 总体地形东西两侧桥台高, 中间桥墩部位为丘陵间冲沟挖地, 冲沟在桥位区呈近南西至东北走向;两侧桥台部位地形较陡, 左边桥台位于斜坡中部, 上缓下陡, 右边桥台位于斜坡中下部;中间桥墩位于冲沟内。桥位区岩层强度较高, 分布稳定, 厚度大, 岩体相对较完整。桥址区无不良地质现象。本桥上部结构采用7*30预应力混凝土连续T型梁, 全桥共二联, 先简支后结构连续;下部墩台采用双柱墩、桥台采用U型台配扩大基础或桩基础。桥面现浇 (水泥混凝土桥面铺装) 采用10cm厚C50混凝土。钢筋采用φ8绑扎钢筋网片。
2 水泥混凝土桥面铺装裂纹产生的原因
该大桥第一联桥面铺装设计C50砼106m3, 施工时间为6月份, 由于夏季天气气温较高, 安排在早晨6点~10点施工。砼采用天泵泵送、人工摊铺、插入式振捣棒配合滚轴式振捣梁振捣, 混凝土浇筑完成后进行了收面、拉毛、土工布洒水覆盖养护。施工技术人员当天下午发现第一联桥面铺装局部位置出现不规则的纵横向细小裂纹。随后项目管理及技术人员对产生裂纹的原因进行了分析。根据水泥混凝土桥面铺装裂纹的潜在成因及外部条件的影响, 可将裂纹分为四种, 分别是:沉降裂纹、干缩裂纹、温度裂纹、施工裂纹。
2.1 水泥混凝土桥面铺装沉降裂纹产生的原因
砼浇筑后, 水泥和骨料自然下沉, 同时引起泌水, 在沉降过程中发生的裂纹。产生沉降裂纹主要原因是砼浇筑后, 水泥和骨料在下沉阶段, 如受到钢筋和其它埋件的局部阻碍、模板移动、基础沉降, 使该处砼产生拉应力和剪应力时, 该处就会产生沉降裂纹。裂纹一般均在浇筑后1h~3h产生, 属硬化前裂纹。
沉降是砼特性之一, 完全避免是不可能的。但沉降有一定限度, 随着各粒子间的相互接触, 水泥浆的逐步凝结, 将导致沉降停止。沉降量与单位用水量成正比。即单位用水量愈大, 泌水率愈大, 沉降量也愈大。
2.2 水泥混凝土桥面铺装干缩裂纹产生的原因
水泥砼浇筑后, 在硬化的过程中, 由于水泥水化生成物的体积比原来物质的体积小, 加上游离水在空气中蒸发及凝胶体失水而紧缩, 随着砼体积收缩产生拉应力, 当拉应力大于当时砼的抗拉强度, 而产生干缩裂纹。裂纹的主要特征:表面开裂, 纵横交错, 没有规律;缝宽和长度都很小, 与发丝相似, 不注意时较难发现。
夏家湾大桥水泥混凝土桥面铺装施工时间是在夏季, 重庆属于亚热带季风性湿润气候, 夏季高温多雨。在夏季施工, 往往由于养护不及时, 造成混凝土表面水分蒸发速度过快, 超过了泌水速度, 产生干缩裂纹。对于塑性混凝土来说, 从凝结到硬化结束, 是混凝土快速失去塑性的过程。此时, 如果砂率过大, 石料含泥量过多, 或是采用干缩量较大的水泥, 都会造成混凝土过量收缩产生裂纹。施工中, 水泥标号越高, 收缩越大;矿渣水泥的收缩大于普通水泥;级配骨料粒径越小, 收缩越大。
实践证明:水泥标号越高, 收缩越大;矿渣水泥比普通水泥收缩大;级配骨料粒径越小, 收缩愈大;生产干缩裂纹危害的机会就越大。
2.3 水泥混凝土桥面铺装温度裂纹产生的原因
水泥混凝土在硬化的过程中释放大量热能, 使温度上升。温度的上升造成混凝土的膨胀, 这种温度变形, 对大面积混凝土板块, 极为不利。混凝土路面板的内部温度增高有时可达到40℃~60℃, 使内部混凝土产生显著的体积膨胀, 而铺装板面混凝土随着晚上气温降低, 湿水养护而冷却收缩。内部膨胀与外部收缩, 互相制约, 产生很大拉应力, 而外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度时, 桥面铺装就会产生裂纹。夏家湾大桥水泥混凝土桥面铺装主要是在夏季进行的, 其重庆夏季气温是非常高, 高达四十多度, 因此, 夏家湾大桥在桥面铺装施工过程中容易产生裂纹。经现场观察温度裂纹的结果是:横向裂纹多于纵向裂纹, 板中裂纹多于板边裂纹, 缝宽大小不一, 受温度影响大。
2.4 水泥混凝土桥面铺装施工裂纹产生的原因
施工裂纹主要是指由施工因素产生的裂纹。
1) 混凝土振捣不够, 边部拆模过早, 因而引起砼表面和边部开裂;
2) 桥面铺装混凝土强度和养生期没有达到, 过早通行, 产生震动裂纹。
3 水泥混凝土桥面铺装产生裂纹的防治
3.1 水泥混凝土桥面铺装沉降裂纹的防治
为防止和减少沉降裂纹, 应从以下三方面着手:
1) 在保证混凝土和易性的条件下, 降低混凝土的单位用水量, 使用干硬性混凝土;
2) 选择在沉降结束以前快速硬化, 而又不失去粘结力的水泥和外加剂;
3) 施工振捣密实, 消除因泌水产生的水膜而减少混凝土沉降。
3.2 水泥混凝土桥面铺装干缩裂纹的防治
为防止干缩裂纹产生, 首要任务是消除一切可能诱导“干裂”产生的因素。主要应从以下三方面入手:
根据重庆市夏季气候条件, 选用合理级配。正确选用水泥、石料、砂率、用水量、外掺剂等, 从减少干缩率, 来防止干缩裂纹;
严格施工管理, 防止水分过量蒸发, 浇筑后, 及时采用凉棚或其它遮盖物, 将混凝土覆盖起来, 避免风吹干燥, 日光直接照射, 进入养护期后, 注意养生;
3) 不同外加剂及剂量对混凝土干缩率有一定影响。因此, 掺配外加剂前应对干缩率作试验后, 再确定是否掺配和掺配量。
3.3 水泥混凝土桥面铺装温度裂纹的防治
对于温度裂纹, 应该树立以防为主的思想。根据自身相关经验, 总结出水泥混凝土桥面铺装温度裂纹的防治主要有以下几种:
1) 混凝土单位骨料用量愈大, 其热膨胀系数愈小。水泥浆含量愈多, 则混凝土膨胀系数愈大。因此, 合理选择级配, 采用水化热较低水泥, 减少水泥及用水量, 降低混凝土膨胀值, 是防止温度裂纹的主要途径;
2) 施工管理中, 应注意人工降温措施, 对表面混凝土采取保温保湿防护措施, 减少温度变形。
3.4 水泥混凝土桥面铺装施工裂纹的防治
对防止施工裂纹的产生, 并非一个纯技术问题, 在很大程度上是施工管理问题。只要严格加强施工质量, 正确执行施工技术操作规程, 因施工因素产生的裂纹是可以防止和避免的。
水泥砼桥面铺装早期裂纹的产生, 其内因与外部条件, 非常复杂。既有单一因素, 也有综合因素。因此我们对某一种裂纹的产生, 也不应看到孤立, 应综合进行分析研究, 以确保水泥砼桥面铺装的工程质量, 减少早期裂纹所造成的损失。
4 结论
经过对夏家湾第一联桥面铺装出现裂纹的原因分析及对可能产生的原因采取相应控制措施后, 项目部对第二联桥面铺装进行了施工, 经层层严格控制, 夏加湾桥面铺装未再产生裂纹, 综上可知, 要提高水泥混凝土桥面铺装的质量, 就需要着重应控制水泥混凝土桥面铺装裂纹的产生, 做到规范操作, 规范施工, 同时还应根据当时当地的具体情况, 综合气候、环境等各方面的因素, 制定出切实可行的防治措施, 以良好的工程质量确保行车的安全性和舒适性。
参考文献
[1]李云青, 徐建铭.桥面铺装病害主要类型、原因及防治措施[J].浙江交通职业技术学院学报, 2008 (1) .
凸轮裂纹的成因 篇6
随着城市建设规模的不断扩大, 以及人们对建筑工程质量重要性认识的提高, 防治城市粉尘的需要, 商品混凝土的应用得到了大力的推广, 但在实际施工中, 商品混凝土硬化过程中, 早期裂纹现象一直是普遍存在的问题, 商品混凝土早期裂纹产生的成因是多方面的, 也比较复杂, 而且是一直困扰生产方与施工方的一难题。现就商品混凝土早期裂纹的产生原因与防治措施谈一下自己的一点认识。
1 裂纹成因分析
根据日常观察和记录商品混凝土的早期的裂纹主要有沉缩裂纹、干缩裂纹、温度裂纹、缓凝裂纹等现象, 其成因虽然较复杂, 我认为其主要有以下几个方面:
1.1 大面积梁板结构及大面积地面, 在浇筑后, 多数沿钢筋方向开裂。产生这些裂纹的主要原因是板面上部钢筋保护层偏小, 商品混凝土水灰比过大, 坍落度相对偏大, 养护不到位, 砂率偏高等问题, 是混凝土的沉降收缩导致沉缩裂纹的产生。
1.2 道路路面或大面积混凝土浇筑后, 易出现裂纹及断裂的情况其主要原因是:由于工程多处于野外, 风力较大, 且无挡风防护设备, 使得混凝土层面上下不能同步硬化, 表面失水过快, 内部缓慢硬化造成了裂纹的生成;还有道路地势差导致商品混凝土浇筑后的倒推现象, 使得水化硬化出现时间差造成裂纹的产生;再有由于春季风大、夏季高温、久不下雨, 空气相对湿度较小时, 混凝土表面水分急剧蒸发, 形成很大的混凝土内外湿度差。正是由于混凝土表面干缩, 在很大的拉应力的作用下表面被拉裂, 混凝土出现干缩裂纹。
1.3 对于大体积混凝土 (一般大于0.8m厚混凝土底板) 由于混凝土层厚, 在浇筑后3天内会放出50%的水化热, 中部温度达热峰, 高达50℃, 甚至更高, 内外温差大于25℃, 如没有采取降温措施或降温措施不利, 会导致内外温度梯度过大, 混凝土硬化就会产生温度裂纹。
1.4 随着季节变化, 每年的春冬季节, 气候较寒冷, 温度较低, 混凝土内部多会出现缓凝现象, 这种情况下混凝土往往表面一层形成了一层硬化膜, 但下部的混凝土仍未凝结, 由于表面的硬化, 使得施工人员误以为已经凝结, 或赶时间赶工期, 遂开始在混凝土上面施工作业, 更加导致了由于缓凝现象而出现的裂纹的生成。其原因可以归结为, 缓凝剂的掺量大, 气温比较低, 阳光照射充足的地方, 或风速大的地方, 混凝土的表面要优先内部硬化, 导致了混凝土面层上下硬化速度、化学收缩不一致而出现缓凝开裂, 随之出现混凝土缓凝裂纹。
2 裂纹防治措施
对于大面积混凝土的沉缩裂纹现象的防治措施:必须严格控制搅拌用水量, 运输、施工过程随意加水, 防止商品混凝土出现水灰比大情况;在能够满足泵送的前提下, 还应尽量降低梁板结构商品混凝土的拌和砂率;在能够满足抗压强度的前提下尽量减少水泥用量, 为增加和易性可以在混凝土中适量掺入粉煤灰;从而减少混凝土硬化过程中的沉缩裂纹的产生。
对于干缩裂纹的产生, 首先要改变施工传统模式, 混凝土浇筑后提早的养护保湿, 减少混凝土的内外湿度梯度差。商品混凝土施工对环境的湿度要求要比现场搅拌的混凝土高, 养护条件和质量也要做进一步提高。在混凝土浇筑振捣后, 相对常用的是及时覆盖塑料薄膜, 必须严密, 也可以在浇筑面上空喷水雾, 加大空气湿度, 保持混凝土表面的湿润状态, 防止混凝土表面失水过快。当混凝土初凝后, 用手指轻按无指痕, 表面可即可浇水养护, 水量随着混凝土的强度的增长逐渐的加大, 在混凝土终凝后 (一般12小时以后, 表面变色) , 表面可以蓄水养护, 养护时间最好不低于7天, 因混凝土浇筑3天后, 水泥浆体中的毛细孔已被水化产物填充, 部分孔径变窄, 水的蒸发速度就会减小, 对干燥的环境的敏感性就减弱了, 但浇水养护仍的继续, 大约需要到浇筑后7天左右。
对于温度裂纹的产生, 在施工大体积混凝土施工时, 应根据实际情况, 如气温, 环境气候, 空气湿度等, 选择表面是否需要保温材料或需加盖几层保温材料, 以及保温材料的厚度、种类。体积较大, 可以设计预埋冷却水管, 进行人工导热。对生产单位来说也可以采用低热水泥, 保证强度的同时, 适量掺入级粉煤灰减少水泥用量, 用来降低混凝土的水化热, 降低热峰值。减小混凝土内外温差, 从而防止温度裂纹的产生。
对于缓凝裂纹的防治, 因为缓凝现象一般是由于温度低的原故, 所以最好要加强保温养护, 同时要做好保湿措施, 用湿的草帘覆盖养护, 保护好混凝土表面, 防止由于强光或强风带给混凝土表面的快凝现象。防止缓凝裂纹还必需等待混凝土凝结好后, 才能在其表面施工, 如要在混凝土没有完全凝结好必须在表面施工, 则极易出现缓凝裂纹。
商品混凝土如果裂纹过早产生, 在终凝前最好采用“抹压法”进行消除, 适时的抹压对早期裂纹的消除处理还是行之有效的。但是抹压过早, 起不到消除裂纹的功效, 抹压过晚混凝土已终凝, 抹压不起任何作用, 压不动。一般抹压应在初凝后终凝前, 可以多次抹压, 先普遍压, 再重点寻找有裂纹的地方进行抹压;也可以用抹子在裂纹处拍打, 使得初凝二次液化, 愈合裂纹、消除裂纹。但对于商品混凝土出现的缓凝裂纹, 则利用抹压或拍打, 消除裂纹效果都不是很好。
如果商品混凝土终凝后出现的裂纹或出现的缓凝裂纹, 可以采用“注浆法”进行处理, 其具体步骤:应先清理裂纹, 清理后可用气筒吹净, 清理干净裂纹后, 用膨胀胶泥 (水泥:膨胀剂=9:1) 灌注, 并多次重复, 完成后还做好养护措施;如果有更好的浆体也可以, 如环氧浆等。这样既可以可保裂证纹密封, 又可以保护钢筋不锈蚀。
3 总结语
凸轮裂纹的成因 篇7
在建筑工程中, 混凝土、钢筋混凝土是主要的建筑材料, 由于建设规模的不断扩大, 建筑业的施工工艺也逐渐趋于复杂化。目前, 大体积混凝土的浇筑已经成为了建筑行业施工中难点问题, 本文就针对大体积混凝土浇筑的裂纹成因及控制进行论述。
1 大体积混凝土技术概念简介与浇筑方法分析
1.1 大体积混凝土的概念
混凝土当代进行建筑的主要用材之一, 他的主要配置原料有胶凝材料、水、粗细骨料、必要的外加剂和掺和料, 经过精密的比例配对和搅拌后形成一种抗压强度大、耐久度强价格低廉的建筑材料。大体积混凝土是混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土, 或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。目前混凝土用途广泛, 不仅在土木工程建设中发挥着重要的作用, 还被广泛应用于各种造船业、机械工业以及地热工程中[1]。混凝土以其优良性能和低廉的价格正在建筑行业掀起一股飓风, 混凝土的应用必定会有一个更为广阔的发展空间。
1.2 大体积混凝土的主要浇筑方法
土木工程在混凝土浇筑过程中, 现有的手段有现浇法、预制法两种。现浇法的主要操作流程:先在施工现场进行大规模的支模, 支模结束后再统一进行浇筑。目前这种方法被广泛应用, 是效果最好、最方便的一种方法。另一种浇筑方法是预制法, 预制法与现浇法的主要区别是不用进行现场大规模的支模, 这不仅在操作流程上提供了便利, 还大大节约了成本。
2 大体积混凝土浇筑产生裂缝的原因
混凝土结构产生裂缝可分为贯穿裂缝、深层裂缝以及表面裂缝三类, 其成因主要由外负荷过大、结构次应力以及变形应力三种构成, 其中最主要的就是变形应力引起的裂缝。[2]这主要是由于温度的变化、收缩以及不均匀沉降引起的, 当变形受到约束的时候就产生应力, 当此应力超过大体积混凝土抗拉强度的时候就产生了裂缝。目前, 大体积混凝土浇筑影响因素主要包括以下几个方面:
2.1 水泥水化热
在水泥水化的过程中, 必然要放出一定的热量, 而大体积的混凝土结构物一般的断面较厚, 因此水泥水化放出的热量就不容易进行散发, 通过实测, 水泥水化热会在建筑工程中引起20度甚至是30度以上的较大温度变化, 水泥水化热引起的温度变化不仅与水泥的材质有关, 更会随着大体积混凝土的龄期的增长而增长。由于大体积混凝土的导热性较差, 在浇筑初期, 相应的温度应力的约束也比较小, 但随着大体积混凝土的龄期的不断增长, 弹性模量的不断增大, 就会对其产生巨大的拉应力, 当大体积混凝土的抗拉强度不足以支撑拉应力的时候, 就会产生裂缝。
2.2 外界温度的变化
大体积混凝土在浇筑阶段时, 外界温度下降, 大体积混凝土的表层会大幅度的降温, 随着温差的不断增大, 就容易产生温度应力, 从而造成相应的裂缝。再加上水泥本身有着快速干硬、强度高、热容量大的特点, 再加上大体积混凝土捣制的时间主要在夏季, 在缺少浇水养护的情况下, 又经受高温的蒸发, 这就造成了大体积混凝土中的水泥在失去大量的水分后迅速产生裂缝。
2.3 配置比例的失误
大体积混凝土的配置有一定的比例要求, 在大体积混凝土的配置过程中一旦出现比例失衡, 尤其是水灰比, 就会使凝土的结构发生很大的变化, 从而影响大体积混凝土的质量。水灰比例一旦增大就会使大体积混凝土中存有很大的水分, 这些水分在经过蒸发后就会留下很多气孔, 而气孔在长期的负荷下, 就会产生很多的裂缝。
2.4 收缩
大体积混凝土出现收缩的原因有很多, 其中最主要的就是在大体积混凝土硬化时, 由于水化进展、水分蒸发、大体积混凝土的干燥收缩、塑性收缩和自收缩引起体积的不断缩小, 而原有的模板由于不在适应现有的状况就会压制大体积混凝土的发展。当约束力超过混凝土承受极限时, 大体积混凝土就会产生裂缝。
2.5 应用力学原因
适当的变形是混凝土本身就具有的特性, 在混凝土成型以后, 由于变形和下沉就会造成裂缝的产生, 但是一般产生的裂缝很小对混凝土的性能不会有大的影响。但是如果混凝土在过强的压力下产生塑性形变, 这样就会使混凝土产生巨大的裂缝并严重影响混凝土的使用寿命。
3 大体积混凝土裂缝的控制
3.1 对大体积混凝土进行科学配比
为了减少大体积混凝土产生裂缝的现象, 必须对大体积混凝土进行科学配比。在配置过程中, 应大力增强大体积混凝土和易性、抗渗透性、以及抗离析能力, 在大体积混凝土中加入一定量的粉煤灰或者钢渣就能够有效地增强大体积混凝土的抗渗透性、减少渗水现象的产生。
3.2 优化大体积混凝土结构
为了减少大体积混凝土浇筑后裂缝的产生, 就需要对大体积混凝土结构进行优化。在大体积混凝土的结构设计中, 最好采用中低强度的大体积混凝土, 并适当增加钢筋的使用量, 从而避免因外界温度的变化使混凝土产生裂缝, 同时还应总结施工管理经验、对大体积混凝土的施工工艺进行设计, 从多方面优化混凝土结构, 减少裂缝的产生。
3.3 不断加强施工后对大体积混凝土的保温养护
对捣制成功的大体积混凝土进行养护是预防大体积混凝土出现裂缝的主要手段, 通常是进行保温处理, 或通过预埋降温管, 降低大体积混凝土的内外温差的大小, 减小温度应力的产生, 增强混凝土的抗拉强度, 并逐步提高大体积混凝土的抗撕裂能力, 从而减少裂缝的产生和扩大。
3.4 加强对压光抹实处理的应用
混凝土在浇筑过程中很容易离析出水分, 这就使混凝土容易发生塑性收缩裂缝, 为了改善这种状况、就需要对混凝土采取特殊的压光抹实处理, 如在混凝土终凝前进行2、3次压光处理, 减少表面裂缝的产生。
3.5 要对混凝土进行有效地施工监测
在混凝土的管理过程中, 要加强对混凝土温度、和易性、塌落度和收缩变形等数据进行有效检测, 并实时将发现的问题及时反馈到施工现场中, 从而确保施工的顺利进行。管理人员要加强对混凝土抗裂方面的研究、管理, 从而建立一个完整的管理体系以加强对混凝土施工的控制。加强混凝土的养护工作, 从而从根本上减少裂缝的产生。
4 结语
目前, 我国建筑行业迅速发展, 随之也带动了大体积混凝土事业的发展, 这也对大体积混凝土浇筑技术提出了更高的要求, 要求其进一步的易和性、强度以及硬度, 从而适应更多领域的发展。但是大体积混凝土存在着一个不可避免的弊端, 即容易产生裂缝, 裂缝的产生不仅对大体积混凝土产生很大的伤害, 还会在很大程度上危及建筑的质量水平, 因此, 如何提高大体积混凝土抗裂能力就成了我们研究的焦点。目前, 已经有了很多改善技术, 如粉煤灰技术和钢渣大体积混凝土技术, 就在很大程度上改变了这种现状。因此, 从总体上来看, 大体积混凝土浇筑技术仍有一个更为广阔的发展空间。
参考文献
[1]谈新文.建筑工程大体积混凝土浇筑的特点与施工技术[J].科技创新导报, 2012, 19:62.1-2.