混凝土裂缝分析与检测

混凝土裂缝分析与检测（精选十篇）

混凝土裂缝分析与检测 篇1

某水电站属低水头河床式电站,已经运行投产35年,由于当年的施工质量局限性及多年的运行,机组风罩墙、支墩已出现许多不同程度的裂缝,现拟将原1#水轮机座环、转轮室、尾水锥管及其他部件拆除更换,同时将水轮机直径由5.3 m改为5.5 m,并将发电机部件全部更新。通过这样改、扩建后,不仅可消除机组的安全隐患,大大提高机组运行的可靠性,同时电站的发电量及经济效益也有较大增加。本次机组改、扩建工程涉及厂房内部的重要结构部位,为使新机组能在以旧混凝土为基础的新结构下安全稳定地运行和保证设计过程中结构计算的真实合理,必须对相关部位混凝土的裂缝进行检测,结合检测结果分析裂缝产生的原因。

2 检测内容

检查1#机风罩墙、支墩部位混凝土裂缝的数量、位置、长度、宽度及深度。

3 检测方法

3.1 裂缝深度检测

3.1.1 裂缝深度检测方法

检测工作采用单面平测法,检测步骤如下。

(1)不跨缝声时测量:将收、发换能器置于裂缝同一侧的无缝部位,让此2个换能器内边缘间距(1')等于100 mm、

150 mm、200mm、250mm、300mm,分别读取声时值(ti)。

(2)跨缝声时测量:将收、发换能器置于以裂缝为对称的两侧,让此2个换能器内边缘间距(1')等于100 mm、150mm、200 mm、250 mm、300 mm,分别读取声时值(),同时观察首波相位的变化。

3.1.2 检测数据的整理

(1)用回归分析方法求出不跨缝测试的声时与测距之间的回归直线方程:

每测点超声波实际传播距离li为:

不跨缝平测时的声速值为:

(2)裂缝深度(hci)按下式计算:

式中,li——不跨缝平测时第i超声波实际传播距离(mm);

l'——第i点的收、发换能器内边缘间距(mm);

a——回归直线方程的常数项(mm);

b——不跨缝平测时的声速值(km/s);hci——第i点计算的裂缝深度值(mm);—第i点跨缝平测时的声时值(μs);

hci——第i点计算的裂缝深度值(mm);

—第i点跨缝平测时的声时值(μs);

mbc—各测点计算裂缝深度的平均值(mm);

n——测点数。

3.1.3 裂缝深度的确定方法

在跨缝测量中若发现首波反相,则以该测距及2个相邻测距深度值的平均值作为该裂缝的深度值;若难以发现首波反相,则以各测距深度值的平均值mhc与各测距1'相比较,凡1'小于mhc和大于3mhc,应剔除该组数据,然后取余下hci的平均值作为该裂缝的深度值。

3.2 裂缝宽度检测

采用裂缝测宽仪,检测时将测量探头的2个支脚放置在裂缝上,在显示屏上可看到被放大的裂缝图像,稍微转动摄像头使裂缝图像与刻度尺垂直,根据裂缝图像所占的刻度线长度,直接读取裂缝宽度值。

3.3 裂缝长度及位置检测

采用钢卷尺直接度量,并直观判断裂缝的大致走向。

4 检测结果及分析

主要裂缝的宽度、深度及长度检测结果描述如下。

1#机风罩墙:具有代表性的裂缝41条,裂缝缝宽在0.02～1.02 mm之间,缝深在25.8～212.6 mm之间,缝长在0.22～1.82 m之间。其中,29号裂缝最大深度为212.6 mm。

1#机支墩:具有代表性的裂缝有14条,裂缝缝宽在0.02～0.68 mm之间,缝深在32.3～221.2 mm之间,缝长在0.85～34.5 m之间。其中1#裂缝最大深度为221.2 mm,缝宽0.04～0.48 mm,缝长34.5 m。

5 裂缝成因分析

钢筋混凝土结构裂缝主要有以下几种:由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素产生的变形应力引起的裂缝;由外部荷载引起的裂缝;由于结构的实际工作状态与设计模型的不同而产生的结构次应力引起的裂缝;在大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化释放的水化热能产生很大的温度变化和收缩作用而导致出现的大体积混凝土温度裂缝。

5.1 温度裂缝

(1)内约束裂缝成因:混凝土内外温差过大。例如混凝土养护期间受寒流侵袭,使混凝土表面急剧降温超过7～10℃就有可能引起混凝土表面裂缝,但其裂缝深度一般只有30 mm左右,表层以下仍保持结构完整性。

(2)外约束裂缝成因:混凝土体积过大,混凝土绝热温度与浇灌温度之差超过25℃以上。当混凝土结构厚度超过2 m以上时,混凝土在硬化期间放出大量水化热,内部温度上升很快,一般在混凝土浇筑后72 h达到最高温度(可达80℃左右),由于混凝土内部散热慢而混凝土表面散热快,这种温差在混凝土表面产生拉应力;而后期均匀降温冷却时受到基岩或旧混凝土垫层约束,又会在混凝土内部出现拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土产生温度裂缝。外约束裂缝多发生在施工后2～3个月或更长时间,多在结构中部出现。裂缝为较深或贯穿性的,会破坏结构的整体性。

5.2 收缩裂缝

(1)塑性收缩裂缝。其一般在干热或刮风天气中易出现,裂缝多为中间宽,两端细且长短不一,互不连贯。裂缝产生的原因是由于混凝土在塑性状态时,开始终凝时由于天气炎热,阳光直射,刮大风,使混凝土表面水分蒸发过快,混凝土表面产生急剧的体积收缩,此时混凝土尚未有强度,从而致使混凝土表面出现龟裂。

(2)沉降收缩裂缝。该裂缝一般多沿主筋通长方向发展,在混凝土表面出现,常在浇灌后发生,硬化后停止。裂缝产生的原因是混凝土浇捣后,骨料颗粒沉落,水泥浆上浮,受到钢筋、埋设件或大骨料的阻挡,而使混凝土互相分离。另外混凝土本身组成材料沉落不均匀也造成开裂。

(3)干燥收缩裂缝。其多在混凝土养护一段时间后才出现,为表面性的较浅、较细裂缝,多沿短方向分布。裂缝产生的原因主要是混凝土养护不周,受风吹日晒,表面水分散失太快,而混凝土内部湿度变化小,表面干缩变形受到混凝土内部的约束,产生较大拉应力。

5.3 膨胀裂缝

混凝土加水拌和后,水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应,析出的胶状碱—一硅胶,从周围介质中吸水膨胀,体积增大3倍,从而使混凝土胀裂产生裂缝。当钢筋混凝土处于不利环境中,例如:侵蚀性水,由于混凝土保护层厚度有限,特别是当混凝土密实性不良,环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈,生成氧化铁,氧化铁的体积比原来金属的体积大得多,铁锈体积膨胀,对周围混凝土挤压,使混凝土胀裂。

5.4 基础不均匀沉降引起的裂缝

当结构的基础出现不均匀沉陷,就有可能产生裂缝,随着沉陷的进一步发展,裂缝会进一步扩大。

5.5 外部荷载引起的裂缝

水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下,由于截面的混凝土拉应力变大且该拉应力常大于混凝土极限拉伸值,所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直,且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同,,裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。

通过对本水电站设计、施工及运行情况的调查,结合裂缝检测结果,1#机风罩墙及1#机支墩裂缝的产生原因主要为:温度变化,不均匀沉降以及机组运行时产生的振动荷载。

6 裂缝防治措施

裂缝检测结果基本反映出裂缝宽度较大及缝深较深这一特点,所检测的裂缝深度均未贯穿1#机风罩墙及支墩。建议对裂缝深度较浅的裂缝,进行凿槽处理后用防水材料进行嵌补;对裂缝深度较深的裂缝,采用压力灌浆或负压吸入的方法进行修补。修补材料可采用水泥浆(可掺入水玻璃、聚乙烯醇等材料)、甲基丙烯酸树脂、环氧树脂或其他专用的混凝土修补胶等。在进行裂缝处理时,建议凿掉保护层、清理缝面后再进行裂缝处理,处理完毕后应在表面铺抹一层保护层。建议对加固处理后的裂缝定期进行跟踪检查,并做好记录,以及时掌握裂缝处理后的变化情况。

7 结语

裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力,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。所以,必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究,区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展,以保证水利工程建筑物构件的安全、稳定、经久、耐用。

参考文献

[1]CECS21:2000,超声法检测混凝土缺陷技术规程[S].中国工程建设标准化协会,2001.

[2]SL 191—2008,水工混凝土结构设计规范[S].中华人民共和国水利部,2009.

混凝土裂缝分析与检测 篇2

摘要：混凝土是我国工程建设中使用最为普遍的结构材料之一，其质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久性。为此，人们对混凝土的质量给予了极大的关注。混凝土的结构裂缝依据其形式及分布状况的不同对建筑物会造成不同程度的影响，危害程度较轻的表面裂缝只对建筑物的外观产生影响，而深度较深甚至贯穿结构构件的裂缝则会在较大程度上影响结构的安全性和耐久性。因此，对混凝土结构裂缝进行调查和分析是混凝上结构检测中的重点。

关键词：混凝土；裂缝；检测；安全评价；构造措施；分布钢筋

1.引言

混凝土是一种多组分的混合材料从配料、搅拌、成型至养护诸工艺环节，无不影响混凝土的质量。近年来，随着我国工程建设质量管理的加强，混凝土无损检测技术的作用日益明显，从而也促进了该项技术的迅猛发展。

2.国内钢筋混凝土结构检测方法

2.1混凝土结构检测常用方法的分类和特点

1）检测结构构件混凝土强度值；

2）检测结构构件混凝土内部缺陷如混凝土裂缝、不密实区和孔洞、混凝土结合面质量、混凝土损伤层等；

3）检测几何尺寸如钢筋位置、钢筋保护层厚度、板面、道面、墙面厚度等；

4）结构工程混凝土强度质量的匀质性检测和控制；

5）建筑热工、隔声、防水等物理特性的检测。

2.2钢筋混凝土结构检测方法的选择

钢筋混凝土结构检测着重对混凝土强度等级和缺陷、钢筋保护层厚度和位置、混凝土构件几何尺寸、楼板厚度等进行检测。对混凝土构件强度的检测，可采用回弹法、超声一回弹综合法等检测方法。一般工程优先采用回弹法，对大型工程如采用回弹法检测仍达不到设计要求或对回弹法检测有怀疑时，应采用超声一回弹综合法检测。对构件混凝土内部不密实区、空洞等缺陷的位置和范围的检测，可采用带有波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数，并根据这些参数及其相对变化，判定混凝土中的缺陷情况。对板厚的检测，可采用雷达波法、冲击一回波法、冲击共振法、超声脉冲回波法等检测方法。

3.钢筋混凝土结构裂缝检测与分析

3.1钢筋混凝土结构裂缝的基本概念

结构试验表明，裂缝的出现和开展是结构破坏的先兆。建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力可能不足，过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性，会造成房屋渗漏，影响建筑物美观。所以，习惯上都不允许建筑物产生裂缝。但客观现实，钢筋混凝土结构物的裂缝很难完全避免，就经济及科学观点，一定程度的裂缝是可以接受的。裂缝成因比较复杂，危害程度不仅与裂缝大小有关，而且与裂缝性质、产生原因及结构功能要求的不同各不相同。不同类型的裂缝处理方法各异。

3.2裂缝调查

1）外观检测

裂缝外观检测主要包括裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度。裂缝发生及开展的时间过程，裂缝是否稳定，裂缝内有无盐析、锈水等渗出物，裂缝表面的干湿度，裂缝周围材料的.风化剥离情况，等等。裂缝外观检测常用的仪器有刻度放大镜。对于活动裂缝，应进行定期观测，专用仪器有接触式引伸仪、振弦式应变仪等，最简单的办法是骑缝涂抹石膏饼观察。

2）裂缝成因调查

裂缝成因调查是为裂缝原因分析提供依据，包括对材质、施工质量、设计计算与构造，使用环境与荷载等方面的调查。材质，主要是水泥品种及安定性，砂石质量，是否存在碱性骨料，外加剂性能及用量。施工质量，主要是混凝土的强度、密实性、养护情况，钢筋位置及数量，模板刚度及支撑情况。材质与施工质量调查方法，主要是核查保证资料、有针对性地辅以现场检测核对。使用环境与荷载，主要是分析结构在使用中的温度、湿度变化，是否存在有害介质作用。

3.3裂缝检测方法

混凝土结构的裂缝宽度、数量、深度、走向和位置是判断结构受力状态和预测剩余使用年限的重要特征之一。对混凝土结构作可靠性鉴定必须对结构的裂缝状态进行检测和分析。产生裂缝的原因很多，从工程鉴定和处理的角度可以将其归纳为受力裂缝和非受力裂缝两大类，检测时应注意区分。裂缝的形态各异，能否正确区分要依靠检测人员的理论知识，掌握鉴定规程的水平和工程经验。实际工程中常有两种类型裂缝的混合体。

3.4裂缝成因分析

裂缝成因分析是为裂缝危害性评定及修补方案提供依据，若不经分析或忽略成因分析就进行裂缝处理，往往会导致决策错误，使本不需要加固的结构而花费了大量的人力、物力去补强加固，使己处在危险状态、本应该拆除的结构，却因草率处理而潜藏着突发事故的危险。

4.钢筋混凝土结构的安全性评价

结构安全性是结构可靠性的一部分（结构可靠性包括安全性、适用性和耐久性）结构安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下，承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后，仍保持必要的整体稳定性的能力。结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要取决于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护、检测）有关。对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。

5.钢筋混凝土构件安全性评价

5.1钢筋混凝土结构构件安全性评价概述

在影响现有结构（构件）的可靠性状态的各种因素中，对结构安全性起决定性作用的是构件的极限承载能力，而其它因素诸如裂缝、变形、偏差等，其影响可以体现在构件的承载能力下降上。根据现有结构（构件）的极限承载能力及结构（构件）所受外力，可计算出可靠性指标，从而得出构件的安全等级。

5.2钢筋混凝土结构构件安全性评价的内容

钢筋混凝土结构构件的安全性评价包括构件的承载能力、构造和连接、裂缝、变形四个子项的评定。承载能力和构造与连接是重要子项，裂缝和变形是次要子项。钢筋混凝土结构的承载力，取决于混凝土、钢材的材质。

5.3钢筋混凝土结构裂缝评定等级

构件裂缝控制等级的划分主要考虑结构的功能要求，结构所处的工作环境，钢筋种类对腐蚀的敏感性；现行设计规范的裂缝控制等级；国内外试验资料和国外规范的有关规定；工程实践和调查等4个因素。

5.4钢筋混凝土结构构造和连接子项评定

预埋件的锚板和锚筋的构造合理，经检查无异常（无变形或位移）者，可根据承载能力评为a级或b级；当预埋件的锚板有明显变形或锚板、锚筋与混凝土之间有明显滑移、脱落现象时，根据其严重程度可评为c级或d级。连接节点的焊缝或螺栓符合国家现行规范规定和使用要求者，可评为a级或b级；当节点焊缝或螺栓连接有局部拉脱、剪断、破损或较大滑移者，根据其严重程度可评为c级或d级。

6.结语

病害建筑物的挽救，关乎国计民生，是关系到保护既有建筑物、构筑物的正常使用，保护广大居民的人身安全和正常生活条件，使各类病害建筑物转危为安，延长建筑物使用寿命的重要工作。对于已经发生病害和造成损坏的建筑物、构筑物，首先应通过检验、鉴定判别事故原因，进行结构和构件安全性的评价，然后有针对性地采取加固措施进行挽救，使建筑物的使用安全性获得保证。

参考文献：

[1]江雪，葛宪好，王蕾，王晓峰。粘钢法在拆墙扩跨中的应用[J].广西城镇建设，，（08）

建筑混凝土裂缝成因分析与处理 篇3

关键词 建筑 混凝土裂缝 成因 控制处理

混凝土相较于其他建筑材料具有众多优点，在土木、水利、交通等建筑工程中被广泛使用。当前，混凝土结构已成为现代建筑工程中不可缺少的重要组成结构，是直接影响建筑工程整体质量的关键因素。混凝土裂缝的出现会影响到混凝土结构的耐久性和安全性，也会带来建筑物外观损坏问题。由于材料特性等原因，裂缝的出现是不可避免的。因此，我们必须科学地对待混凝土裂缝问题，对混凝土裂缝进行详细的分析研究，以得出裂缝形成原因，并及时采取有效的防治及解决措施，将混凝土裂缝的危害降至最低。

一、建筑混凝土裂缝分类

混凝土裂缝在施工阶段是一种常见现象，大部分都是由温差、材料、收缩变形和外部荷载所引起的，只能通过预防和治理减少损失，而无法避免。因其形成因素繁多，裂缝种类也多种多样，现从三个方面对其分类：

根据裂缝的深度可将混凝土裂缝分为：表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；根据裂缝开度的变化可将混凝土裂缝分为：死裂缝、活裂缝和增长裂缝；根据裂缝产生的原因可将混凝土裂缝分为：干缩裂缝、温度裂缝、钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝、超载裂缝和地基不均匀沉降裂缝。

二、建筑混凝土裂缝成因与控制处理

建筑工程中混凝土裂缝的形成因素繁多，主要是由于具有一定收缩性的混凝土本身在硬化固定成型之前，便极易形成一些细小的孔隙或裂缝，再加上施工过程中环境恶劣等因素，造成温差、湿度、荷载等，从而增加了混凝土裂缝形成概率。因此，我们必须制定详细正确的施工方案，采取合理预防手段，在注意易开裂部位、混凝土材料选择、配比及拌合的基础上，注重配筋率、工程建设养护条件和合理施工操作，避免出现如振捣不均、漏振、过振等问题，以保证施工质量，最大程度地防止裂缝的产生。

1、收缩裂缝

收缩是混凝土的主要特性之一，收缩裂缝主要是由硬化塑性之前，混凝土在水泥的水化热和外部气温作用下，因内外散热条件差异形成温度梯度，使水分蒸发与浆体收缩产生应力和混凝土抗拉强度形成反差所致。收缩裂缝大体包括干燥收缩裂缝、温差收缩裂缝和塑性收缩裂缝几种，分别是由表面失水、温度相对降低和环境材料造成的。

对于以上几种收缩裂缝，我们可以采取一定的防治措施：第一，在混凝土中加入一定量的高效减水剂、泵送剂等，并振捣密实；第二，加入促凝剂，注意早期养护，并进行二次抹压；第三；增加粗骨料（最好以石灰岩为粗骨料）用量，降低水泥用量；第四，抹光后最好及时使用塑料薄膜或潮湿草垫覆盖，并设置挡风设施。

2、温度裂缝

通常情况下，北方早春和秋冬时节建筑中发生的混凝土裂缝多为温度裂缝，其主要是由于在短时间内，季节气温变化较大或者混凝土内外存在较大温差而形成的。当温度变化过大或过快时，混凝土由于热胀冷缩性质的影响，其内部及表面都会发生一定程度的形变，当所产生的附加应力大于混凝土本身的抗拉能力时，就会形成裂缝。

防止温度裂缝的产生，需要从降低温差着手：第一，材料上应尽量减少水泥的使用量或添加高效减水剂；第二，要注意合理安排施工顺序，并不断改进施工工艺及结构约束条件；第三，有关温度应力的计算一定要准确，并依此设计相应构造；第四，混凝土施工完成后，要注意养护措施，做到表面保温，延缓表面散热。

3、沉陷裂缝

沉陷裂缝多为贯穿性裂缝，是由建筑工程的地基或各部分不均匀沉降所导致的，方向由沉陷方向决定，以八字形和倒八字形为主。建筑物地基被雨水长期浸泡是建筑物混凝土产生沉降裂缝的主要原因，此外，模板刚度不足、配筋间距过大、拆膜时间过早等也会引起沉陷裂缝，严重影响到建筑物结构的耐久性、安全性及外在美观。

防治沉陷裂缝产生的控制措施有：第一，在建筑设计时，注意地基的均匀承载力和层次及新老建筑链接沉降缝；第二，施工时要注意施工工序，并选择足够强度、刚度的模板；第三，施工前选择持力良好的地质施工，施工后要注意避免地基长期被雨水浸泡。

4、其他裂缝

除上述经常出现的混凝土裂缝种类之外，施工过程及使用过程中还会出现其他各种形式的裂缝，例如施工裂缝和腐蚀裂缝。

施工裂缝是由施工过程中使用构件强度不够或施工操作不当所引起的，例如侧向配筋少或选择错误吊点会引起吊装工程裂缝；拆模或提升模板不当则极易导致混凝土拉裂情况的产生；张拉不当导致混凝土构件强度不足开裂。这类裂缝通常通过严格执行施工规范条例即可避免。

腐蚀裂缝是由于混凝土结构长期处于腐蚀性环境条件下导致的，以混凝土自身腐蚀和钢筋锈蚀为主，形成主要原因是混凝土振捣不够密实。做好表面及钢筋防腐处理，并及时修补裂缝，便能够有效控制此类裂缝产生。

三、结语

总而言之，混凝土裂缝由于材料本身性质和施工操作等问题经常在建筑施工中出现，严重时会影响到混凝土结构的强度及性能，甚至会影响到整个建筑工程的质量及安全。因此，建筑工程设计者及施工人员必须充分了解建筑材料性能、施工注意事项、混凝土裂缝成因及相应的防治措施，同时，结合在建筑施工时的实际情况，采取有效措施，预防为主，补救为辅，及时有效地控制混凝土裂缝的出现频率及进一步扩大。

参考文献：

[1]朱耀台，詹树林.混凝土裂缝成因与防治措施研究[J].材料科学与工程学报.

[2]廖正欢，陈健伟.建筑工程混凝土裂缝的成因及控制探析[J].建筑科学，2011（29）：80.

[3]徐成宇.混凝土裂缝成因及防止措施[J].山西建筑.

[4]施可夫.混凝土裂缝成因预防措施及处理方法[J].福建建材，2013：12-13.

基于神经网络的混凝土裂缝检测分析 篇4

关键词：混凝土,超声波,裂缝检测,神经网络

0前言

近年来, 我国经济高速发展, 对混凝土的需求也越来越多, 混凝土的检测和维护要求也越来越苛刻。传统的混凝土裂缝检测和维护方法虽已取得较好发展, 但随着“十二五”发展规划和低碳经济的要求, 要找到一种更加科学的方法来研究裂缝的各项指标参数的规律 (如长、宽、深、分布状况等) 仍然非常重要。这些规律方法对合理制定或选择修复方法, 减少裂缝带来的损失, 有着很大的帮助。

超声波检测技术是检测混凝土结构裂缝的一种非常有效的方法之一。然而, 由于混凝土材料是不均匀的, 超声波在混凝土中的传播会相应不均。此外, 由于超声波在混凝土裂缝界面和末端也会产生波形突变或转换, 因此, 得到的检测数据也会偏离理论值, 结果就不准确。神经网络算法是后来发展起来的一种人工智能算法, 它可以通过学习和训练, 找出输入量和输出量之间的函数关系, 比较客观, 不用人工假设, 减少主观因素的干扰, 从而可以得到准确的结果。本文将用神经网络算法寻求波速、传播时间、测量距离和裂缝深度之间的关系, 并用实验数据进行检验。

1文献综述

关于声波裂缝检测技术, 有很多人做过很多这方面的研究。比如, 徐波、杨正刚先生曾经做过关于声波穿透在裂缝检测分析中的应用, 试样选择四川武都水库大坝, 详细介绍了声波穿透方法在裂缝检测处理前后的应用, 检测结果精确、省时、价廉, 此方法优点很多比较实用[1]。

此外, 还有很多文献介绍了裂缝无损检测的一些其它方法, 比如冲击弹性波法、摄影检测法等等。当然, 介绍裂缝修复方法的文献也较多。修复的方法有表面封闭法、灌浆法、粘贴加固法、注入法粘贴钢板等等。王永彪先生介绍了开采压力灌浆法[2]的具体操作步骤, 为工程应用提供了参考。

在声波检测中应用神经网络技术在近年来也开始受到很多研究者的关注。如孙渊先生利用神经网络算法, 提取了声波的运动学以及动力学参数, 利用已知样本, 对桥梁的混凝土构件进行了综合检测, 证明了神经网络算法比传统线性算法更优[3]。钟惠萍女士等也曾利用模糊神经网络算法计算既有的钢筋混凝土桥梁构件, 对其进行可靠性评价[4]。而这些研究都是基于既定的一些桥梁构件, 该方法的通用性有待于进一步研究。

2超声波检测方法的原理

对于浅层裂缝, 深度不大且垂直延伸, 所以我们采用单面平测法。平测法的步骤如下。

(1) 先测定在没有裂纹地方的声时:将换能器T和R放在裂缝旁边的混凝土表面, 尽量选择质地均匀、比较有代表性的地方, 使得两个换能器的内边缘之间的距离不同, 然后相应读出不同距离时声时值, 制作时-距图 (如图1所示) , 得到各点的分布基本是线性相关, 则其斜率就是该混凝土中超声波的波速, 各个测点声波的传输距离如式 (1) 所示。

Li=l′i+a (1)

式中, li为在没有裂缝平面上测得的距离;l′i为换能器内侧距离;a为修正值。

(2) 把换能器T和R分别放在裂缝的两边, 对称布置, 使得裂缝的走向为换能器的垂直平分线 (如图2所示) 。将换能器中心的距离调节为不同的数值, 然后分别读出不同距离的声时值, 制作时-距图, 如同步骤 (1) , 测得混凝土中的波速。

计算裂缝的深度:

undefined (2)

式中, dci为裂缝的深度;ti为在没有裂缝平面上测得的声时值;t′i为测量裂缝时的声时值。

最后按照费涅耳近场效应修正后, 计算dci的平均值。

3神经网络在裂缝检测中的应用

3.1 神经网络模型介绍

神经网络模型是一种黑箱模型, 也就是对研究的系统不了解, 是一个黑匣子。一般是通过数学运算 (如回归分析等) 来确定输入量和输出量的关系, 确定系统的模式。神经网络适应性好, 学习能力强, 而且可以实现多输入和多输出。神经网络在人工智能、信息处理、模式识别等领域应用较为广泛[5]。大部分应用比较广泛的模型是BP神经网络, 主要应用于函数逼近、分类、数据压缩等等。本研究主要是函数逼近。

神经网络的学习方式有监督学习、非监督学习、再励学习三种。监督学习又称为有教师学习, 外界存在“教师”, 对给定的输入提供结果。本文所应用的方法就是这样。提供试验测得的混凝土裂缝深度, 以此为“教师”, 也就是训练样本集。学习系统可以通过神经网络判断的输出的中间结果数据与实际得到的试验数据之间的误差来调节。在本文中, 我们将会利用已知的输入参数 (混凝土裂缝检测的换能器测量距离、没有裂纹时的声时和有裂纹测量时的声时等) 和输出参数 (混凝土裂缝深度) 进行训练, 输出的参数为“教师”, 对中间计算的结果进行检验和调节, 最终逼近试验测得的结果, 这样得到的训练模型必然会更加精确和实用。

在建立神经网络模型时, 设置输入层指标, 如混凝土裂缝的各项参数 (波速、传播时间、测量距离) , 然后通过隐含层进行权重计算, 最终得到裂缝深度。一般来讲, 隐含层节点数应大于输入层节点数, 输出层节点数一般为1;输入层和隐含层之间的权重为Wij, 隐含层和输出层的权重为Gj, 隐含层阀值是θj, 输出层阀值是r。一般来讲, 神经网络的各项权重是不会输出的, 毕竟它是一种黑箱算法。所以, 关于具体的权重问题, 这里不详细做介绍。神经网络模型如图3所示。

3.2 神经网络的应用

神经网络的训练方法有很多, 如误差纠正学习。误差纠正学习的目的是使得目标函数最小, 这样使得网络中输出的单元能逼近理想的输出, 当然, 这个输出是具有统计亿元和ide。选择完目标函数后, 这样问题就转换成了最优化问题。可以利用误差平方和的平均值计算, 即均方误差判据, 当然, 这样的误差统计图也可以由MATLAB输出。针对实际操作, 可以使用梯度下降法。将目标函数用瞬时值取代, 可以了解目标函数的运行几件的统计特征。同样, 问题就会转换成求权值的极小值, 这样, 问题就可以得到较好的解决方法。

通过把混凝土裂缝的各项指标, 如波速 (本文中波速用声时值代替) 、传播时间、测量距离和裂缝深度等, 转换为特征值 (即无量纲化) , 组成特征向量, 把特征向量看做一个未识别的模式, 通过隐含层的误差纠正学习, 便可以得到最终的结果, 即裂纹的深度。训练使用的数据由窦继民先生[6]试验获得。如表1所示。表中l为测量距离;d为裂缝的深度;t为在没有裂缝平面上测得的声时值;t′为测量裂缝时的声时值。

工程实例应用:通过实验, 得到两组数据, 如表2所示。检验的数据为裂缝深度236 mm、165 mm。

经过训练, 最终得到的结果平均值为235.0 mm, 167.4 mm。

3.3 效果分析

根据误差检验公式 (3) , 可得误差百分比为0.42%和1.45%。

`undefined (3)

一般在工程领域中, 能达到小于1%的误差便是较好的结果。进行统计学计算, 一般也很难达到这种效果。可见, 通过神经网络训练后得到的效果非常好。

当然, 在训练时, 由于神经网络对数据的敏感性比较大, 虽然有很高的精度, 但是鲁棒性不是特别强。可能最终得到的数据与数据本身有关。因为试验条件有限, 这里没有进行深入探究。以上的结论仅适用于本文所提供的数据。要深入研究, 还需要进一步用更详细的数据进行挖掘。

4结论

混凝土的裂缝检测使用神经网络是一种相对比较先进的方法。它可以建立波速、声时、测点位置与裂缝深度之间的关系, 这样得到神经网络模型。利用已知的试验数据进行训练, 然后利用待测数据进行检验, 可以得到较好结果。本文中所预测的结果与试验结果相当一致, 误差非常小。可见, 神经网络应用在混凝土裂缝检测中是可行的。本文中神经网络模型的成功应用可为同行挖掘混凝土裂缝检测参数和裂缝结果关系提供参考。

现浇混凝土楼面裂缝的分析与防治 篇5

摘要:近年来民用建筑中普遍采用现浇混凝土楼面,而现浇板的裂缝是目前建筑工程中比较常见的质量通病之一,以下笔者就混凝土裂缝的成因进行分析并浅议裂缝的控制措施。

关键词:混凝土 裂缝 防治

1 最常见、最普遍、数量最多的是房屋四周阳角处的房间离开阳角1m左右,即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋末端或外侧,发生45°左右的楼地面斜角裂缝

原因分析:以上裂缝是典型的混凝土收缩特性和温差双重作用所引起的,此重裂缝越靠近屋面处裂缝往往越大,因为房屋的四周阳角由于受到纵、横2个方向的剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束,限制了楼面板混凝土的自由变形,因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处(即在分离式配筋的负弯矩和放射筋的末端结束处)首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。

防治措施:设计中对住宅四周阳角楼面板配筋进行加强,板负筋不采用分离是切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗,以提高混凝土极限拉伸应变。

2 大跨度、大体型及较长的建筑物,高低跨建筑物或同一建筑物荷载不同

原因分析:因设计未设温度(沉降)缝或温度(沉降)缝位置设置不合理而在薄弱环节产生收缩裂缝。

防止措施:加强设计审图环节,杜绝设计漏洞。

3 混凝土材料原因

原因分析:①粗细骨料颗粒级配不当或采用单颗粒级配,容易造成混凝土收缩增大,引起裂缝;②混凝土外加剂、掺和料选择不当或掺量不当会严重增加混凝土收缩;③配合比中砂率、水灰比选择不当会造成混凝土和易性较差,导致混凝土离析、泌水、保水性不良,增加收缩性率;④砂石含泥量、含粉量大,粒径偏细,使得混凝土单方用水量、用灰量增多,塌落度增加,导致收缩量增大。

防治措施:施工单位对预使用材料进行抽样复试(送样材料要有代表性),由检测机构按要求进行配合比设计;施工时施工单位派专人严格控制配合比;如使用外加剂,应由检测机构复试后严格按要求比例进行添加。

4 现场施工及养护原因

原因分析:①现场施工时人员多,难免对钢筋进行踩踏,使钢筋保护层过大、减少楼板钢筋骨架的有效高度,使得楼板承载力下降,引起楼板裂缝;②楼板混凝土在浇注完成后未及时覆盖,特别在大风或炎热天气,混凝土表面水分大量蒸发,以及混凝土本身水化热使得内外温差过大,加之浇水湿润等养护措施不到位,混凝土早期脱水,混凝土表面易产生温度裂缝和收缩裂缝,呈龟裂状;③预埋管线,特别是多根管线的集散.处也是容易导致裂缝产生的薄弱部位;因为当开间宽度较大,预埋线管的直径较粗并且线管的敷设走向又垂直于混凝土的收缩和受拉力向时,集散处的截面混凝土受到较多削弱,从而引起应力集中,很容易产生楼面裂缝;④目前高层建筑主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾,一般主体结构的楼层施工速度平均为5d~7d左右一层,最快要5d一层,但因抢赶进度,浇注混凝土后未达到设计强度,甚至在浇注完毕后不足24h即开始上人,拆除模板、堆放荷载、材料吊运,造成早期混凝土受损,在震动荷载的作用下形成不规则受力裂缝;⑤现场浇注混凝土时,由于振动棒插入或振捣不当,漏振、过振或振动棒抽撤过快、复振时间过长,均会影响混凝土的均匀性和密实性,诱导裂缝的产生,这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5h~3h之间,混凝土尚处在塑性状态,表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋走向出现。另外,在施工过程中若模板固定不好、模板沉陷、移动时也会出现类似裂缝。

防治措施:①楼面板为双层双向配筋的,上下钢筋间必须设置Φ10~Φ14钢筋马凳,其纵横向间距不应大于700mm(即不得少于2只/m2),特别是对于Φ8一类细小钢筋,马凳间距应控制在600㎜以内(既不得少于3只/m2),尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管预埋及其他作业穿插进行争取全面完成,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。混凝土工在浇注时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应敷设临时活动跳板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形;②认真做好现浇板的养护工作,特别是早期的妥善保养可避免表面脱水并大量减少同其伸缩裂缝发生;规范规定,常温下混凝土浇筑后12h内,必须覆盖保湿养护,并应控制浇水养护的时间;③对于结构中存在较粗的管线或多根线管的集散处,应增设垂直于线管的短钢筋网加强;并且安装专业人员在线管敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处采用线盒贯通,同时在多根线管的集散处宜采用放射形式分布,尽量非紧密平行排列,以确保线管底部的混凝土浇筑顺利和振捣密实;④《混凝土结构工程施工验收规范》规定,混凝土强度达到1.2MPa前,不得在其上踩踏或安装模板及支架;但因工程进度要求,在楼层混凝土浇筑完毕24h前,仅限于做测量、定位、放线等准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊结工作,不允许吊卸大宗材料,避免冲击振动;24h后,可先分批安排吊运少量小批量的暗柱和剪力墙钢筋绑扎活动,做到轻卸、轻放,以控制减小冲击振动力;第3d方可开始凋谢钢管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面的模板正常施工;⑤施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇注的密实情况,不能漏振、过振,在第一次振捣后间隔0.5min进行第二次复振;若已经产生此类裂缝,在混凝土终凝前将混凝土裂缝面用木抹重新抹平搓毛,可以使裂缝愈合。

5 对裂缝的修补和处理

某临海住宅房屋裂缝检测与分析 篇6

1 工程概况

本项目位于浙江省舟山市普陀区某高档住宅小区内, 房屋为局部地下室的四层海景住宅, 采用一复二、三复四的复式房屋格局, 该房屋位于小区南侧, 南面约70m处与大海相邻;房屋建筑总高度为13.2m;房屋平面形式近似为矩形, 房屋纵向总长为67.89m, 横向长为19.8m, 中部设伸缩缝将房屋分为两个单体, 总建筑面积约为4032.8m2, 占地面积为846.4m2;该房屋自交房后, 部分区域陆续出现填充墙体开裂及地坪下沉现象。为全面了解房屋安全性能、沉降和倾斜情况, 业主委托对该房屋进行房屋质量检测与评定, 为下一步工作提供相关依据及建议。

2 房屋完损情况、结构复核、变形检测

经检查发现本房屋存在一定程度的损伤, 且裂缝的分布呈现一定的规律, 裂缝类型主要有两种:①房屋填充墙体存在较多斜向裂缝, 以房屋中部伸缩缝为界, 东侧的纵墙面斜裂缝走向为西上东下, 西侧的纵墙面斜裂缝走向为东上西下, 形成明显的八字形状, 大部分裂缝在墙体两侧形成贯通, 最大宽度4~5mm;②部分柱、梁与填充墙体连接处发现沿连接方向水平或垂直裂缝。

另外通过对房屋上部结构的材料检测并结合建筑结构布置进行结构复核验算, 计算结果表明各项指标均符合规范要求, 基本排除由于上部结构设计施工缺陷原因导致房屋开裂。

通过对房屋相对不均匀沉降进行检测, 房屋东西两侧端部沉降较小, 中间部位沉降较大, 呈明显的碗状, 其中部分区域房屋基础局部相对倾斜率达到3.0‰~9.2‰。

房屋整体存在东西两侧向中间倾斜的趋势, 以及房屋北侧向南侧倾斜的趋势, 房屋东西倾斜的趋势与房屋相对不均匀沉降的趋势相一致, 其中房屋34、R轴处墙体向南倾斜最大, 最大倾斜率为3.11‰。

通过长期持续观测房屋一层外墙室外地坪标高处设置的编号为A~M共13个沉降观测点, 房屋东西两端沉降速度较小, 中间部分速度较大, 房屋总体呈沉降速度放缓的趋势。其中房屋东西两端观测点A、B、E、F、G、H、L、M八点日沉降速度介于0~0.031mm/d之间, 小于《建筑变形测量规程》 (JGJ 8-2007) 有关建筑物沉降速率稳定阶段的限值, 已达到稳定阶段。其余中部五个沉降观测点沉降速度介于0.0448~0.055mm/d, 尚不满足沉降稳定的要求, 但从两次观测的结果来看, 沉降的速度呈现出明显的放缓趋势。

综合上述变形测量结果, 房屋靠近伸缩缝的中部区域沉降量较房屋两端沉降量大, 房屋整体也存在向中部倾斜的趋势, 房屋大部分区域的沉降已进入稳定阶段, 中间局部区域的沉降暂时尚未稳定, 此房屋相对不均匀沉降、房屋整体倾斜以及房屋累积沉降结果三者之间存在一定的关联性。房屋地基的沉降速度、不均匀沉降数值及后面章节描述的墙体开裂倾斜等数据表明, 该房屋地基部分并未处于危险状态。

3 房屋变形原因分析

由于本建筑场地位于海边, 其分布广泛的基础下卧土层第5层天然含水量大, 呈滨海相沉积的淤泥和淤泥质土典型特征, 本建筑实际表现的变形及损伤特征也无例外的反应了软土地基工程中的主要问题—地基变形即沉降问题。由于淤泥土具有强度低、渗透系数小、含水量高、孔隙比大、压缩性高等特点, 其固结变形量一般很大, 变形时间较长, 该客观条件是造成本建筑沉降长期未能达到稳定的主要原因 (见图1) 。

通过结构分析可知, 上部结构荷载传导至每个承台进而其下的每根单桩, 各承台乃至其下的每根桩所承受的上部荷载有大有小存在一定差异, 客观上造成了房屋沉降的不均匀。本建筑自竣工以来基础下卧土层已经经过了近5年固结时间, 就最近半年的观测资料来看, 沉降已经基本朝趋于稳定的方向发展。

4 加固处理对策

本建筑竣工已有一定时间, 考虑房屋结构本身不存在安全缺陷, 墙体的开裂完全是由于地基不均匀沉降引起的, 建议相关部门采用锚杆静压桩等方式对局部的房屋基础进行加固处理;同时继续加强沉降观测, 待局部基础的加固施工完毕且房屋沉降稳定后, 方能对墙体裂缝等非结构性损伤进行修补处理。基础加固期间应对房屋的沉降、倾斜进行跟踪观测, 确保基础加固施工安全进行。在经上述加固补强措施进行处理后, 房屋在目标使用期限内的安全使用是可以保障的。

5 结束语

目前业主单位已根据上述建议采取措施对房屋进行加固补强施工。通过施工完成后的跟踪观测以及对该居住小区居民随访, 检测结论符合实际, 根据加固处理对策采取的各项处理措施也取得了不错的效果。此案例对处理类似房屋变形项目, 积累了实践经验。

摘要：通过对某临海住宅房屋裂缝的检测分析, 查明裂缝产生的原因, 针对性地提出加固及修缮建议, 已取得了较好的效果。这一实例对后续设计、建造类似项目和处理已产生裂缝的房屋有一定的参考价值。

关键词：检测,变形,裂缝损坏

参考文献

[1]孙更生, 郑大同.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1984.

[2]苏伟洵.房屋安全管理问题及对策研究[J].建筑监督检测与造价, 2010.

[3]胡中雄.土力学与环境土力学[M].上海:同济大学出版社, 1997.

混凝土裂缝分析与防治 篇7

1.1 混凝土的材料性能

混凝土裂缝生成的直接原因是约束而产生的拉应力超出了混凝土所能承受的抗拉极限。这其中有两个关键因素。

(1)混凝土的强度。混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度,而这又与水泥标号、水灰比及其骨料性质有密切关系。(2)混凝土的变形。混凝土一个主要特性就是收缩,它会严重影响混凝土的性能。构件很可能会因为收缩微观裂缝的扩大出现开裂、变形甚至破坏。温度应力是混凝土变形的第二个原因。混凝土内的水泥发生水化反应,大量热量散发使得混凝体升温,使得它和外部温度存在一定差异,温度应力随之产生。温度应力的大小与温度有关,直接关系到混凝土的开裂程度。

1.2 施工质量

如果浇筑混凝土时,没有均匀振捣、漏振、过振,就会使混凝土出现离析,降低密实度,使结构的整体强度不高。如果不能把混凝土内的气泡彻底排除,就会使混凝土和钢筋之间的粘合力降低。如果钢筋受到的震动太多,就会在钢筋周围形成水泥浆密集区,使粘结力降低。

1.3 混凝土材料及配合比

配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的理由。配合比不当指水泥用量过大、水灰比大、含砂率不适当、骨料种类不佳、选用外加剂不当等,这几个因素是互相关联的。

1.4 养护条件

养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,不会开裂,但只适用于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。现场混凝土养护越接近标准条件,混凝土开裂可能性就越小。

2 裂缝预防措施

2.1 严把原材料质量关

混凝土使用的水泥质量优劣、骨料级配及含泥量大小、外掺料用量多少都必须符合设计及国家有关规范标准要求。

2.2 严格控制混凝土配合比

根据混凝土强度等级、质量检验及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水泥用量、砂率及水灰比,选择级配良好的石子,以减少混凝土空隙率和收缩量,提高混凝土抗裂强度。

2.3 控制混凝土温度变化过快

在温度较高的情况下进行施工,可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖,以减少阳光辐射,同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加凉水。如果是在冬季进行施工,因为要防止早期混凝土被冻问题,混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。

2.4 加强养护

加强混凝土的早期养护,适当延长养护时间,在气温高或风速大的条件下应喷水养护,冬季施工应覆盖塑料薄膜和草帘蓄热养护。

3 处理方法

混凝土裂缝出现后,首先要分析裂缝的种类、程度、危害。从裂缝宽度、长度、是否贯通、是否达到弹性极限应力的位置、有无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等方面分析裂缝产生原因,采取相应措施及时处理,确保建筑物的质量和安全。

3.1 包裹加固法:在周围尺寸允许的情况下,在结构外部一侧或

数侧外包钢筋混凝土围套,以增加钢筋和截面,提高其承载力;对构件裂缝严重,尚未破碎裂透或一侧破碎的,将裂缝部位的钢筋保护层凿去,外包钢丝网一层;大型设备基础一般采取增设钢板箍带,增加环向抗拉强度的方法来处理。

3.2 钢箍加固法:在结构裂缝部位四周加U型螺栓或型钢套

箍,以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载能力。用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套入钢板后用螺母拧紧。也可采用由两个型钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。此法适合于补强梁内箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。

3.3 粘钢加固法:利用建筑结构胶强度高的特点,将钢板或型钢

粘贴到构件混凝土裂缝部位表面,提高结构的承载力和抗震等级。粘结前,钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3mm左右。

3.4 碳纤维加固法:施工方法基本同粘钢加固法。碳纤维重量

轻,抗拉强度却是普通钢材的10倍以上,采用碳纤维片材补强加固后,几乎不改变原结构的自重和结构尺寸,耐久性好,抗腐蚀性强,施工完成后72小时后,结构即可受力,施工简便快捷。

4 结束语

裂缝是混凝土结构中最常见的通病,由于裂缝的存在不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,严重时将造成质量事故,危及人民的生命、财产安全。

以上对混凝土裂缝进行了初步探讨,对于混凝土裂缝应以预防为主。虽然混凝土裂缝形成的原因及影响因素极为复杂,在工程项目实施过程中只要严格按照设计和施工规范进行操作,在精心设计的基础上加强施工管理,不断提高施工技术,并根据施工现场实际情况采取有效措施,混凝土裂缝还是可以控制的。

摘要：当前我国建设事业处于飞速发展阶段,由于混凝土具有优越的技术性能以及良好的经济效益,使其能够在交通、水利工程和城市建设中被广泛应用。但由于其自身特性、工作环境以及施工技术水平等因素影响,使混凝土裂缝问题成为工程中普遍存在的通病。本文分析了混凝土工程中常见裂缝产生的原因,并提出了相应的预防措施及处理办法,以消除质量隐患,保证工程结构安全。

关键词：裂缝,成因分析,预防措施,处理方法

参考文献

[1]朱耀台,詹树林.混凝土裂缝成因与防治措施研究[J].材料科学与工程学报,2003,(05).

[2]陈金科.钢筋混凝土结构变形裂缝的成因及其控制[J].北方交通,2007.02.

混凝土裂缝分析、预防与处理 篇8

1.1 由变形受到约束引起的裂缝

包括混凝土因收缩、膨胀、温度湿度变化以及不均匀沉降等原因引起的裂缝。这一类裂缝是混凝土需要变形, 但由于受到了一定的约束, 混凝土不能自由的变形, 从而产生内应力, 当内应力数值超过一定的界限时混凝土就产生裂缝, 裂缝产生以后, 混凝土的变形得到满足, 内应力松驰。这一类的裂缝内应力小, 宽度大, 对结构耐久性影响大, 对荷载的影响小。

1.2 由外荷载作用引起的裂缝

根据国内外的调查研究资料表明, 混凝土由于变形作用引起的裂缝约占80%, 由于外荷载作用收起的裂缝约占20%。

2 混凝土裂缝分析与预防

2.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝是指新浇筑的混凝土构件。因表面水份蒸发过快而产生的裂缝。这一类裂缝常在高温或大风天气下出现, 常见于混凝土构件的表面, 裂缝较浅, 多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯的状态, 宽1mm~5mm, 长20cm~3m。

塑性收缩裂缝的产生原因:混凝土在终凝前强度很小, 在高温或大风天气下, 表面水分蒸发过快, 混凝土固体质点间形成弯液面产生拉力, 从而使混凝土体积急剧收缩, 因此产生裂缝。对塑性收缩有重大影响的因素有气温、风速、水灰比、混凝土凝结时间等等。

塑性收缩裂缝的主要预防措施:

1) 选用干缩值较小早期强度较高的普通硅酸盐水或硅酸盐水泥。

2) 混凝土浇筑前, 将基层和模板均匀浇水湿透, 避免其吸收混凝土水分。

3) 严格控制水灰比, 添加减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性, 减少水泥和水的用量。

4) 设置风障, 避免现场风速太大。

5) 设置遮阳棚, 避免阳光直射。

2.2 干缩裂缝

干燥收缩是混凝土的固有特性, 这个过程可以持续几个月到几十年。干燥收缩主要是由硬化后较长时间的水分蒸发引起的, 当混凝土内外水分蒸发速度不同时就会产生干缩裂缝。干缩裂缝多见于大体积混凝土中平面部位, 多为平行线状或网状浅细裂缝, 宽0.05mm~0.2mm.影响混凝土干燥收缩的主要因素有水泥、水灰比、用水量、水泥用量、骨料类型和用量、外加剂、粉煤灰等火山灰质掺料、构件尺寸、环境条件等。

干缩裂缝的主要预防措施:

1) 减少拌和水的用量, 掺加减水剂, 加大骨料含量和最大粒径, 采用刚度大的骨料, 减少水泥用量。

2) 采用适宜的养护措施, 尤其是早期几个小时和浇筑当天的保温、保湿养护, 适当延长混凝土养护时间。

3) 在混凝土结构中设置合适的伸缩缝。

4) 各种外加剂选用干燥收缩值小的, 特别是对于引气剂尤为重要。

2.3 温度裂缝

水泥在水化过程中会放出大量的消化热, 据估计, 每浇筑1m3混凝土可释放17500kJ~27500kJ的热量, 这个热量是十分可观的, 可使混凝土内部温度升高70℃, 甚至更高, 从而与混凝土表面形成巨大的温差, 在其表面引起拉应力。而在混凝土后期的降温过程中, 由于新浇筑混凝土受到老混凝土或基础的约束, 不能自由变形, 可在混凝土内部引起拉应力。当这些拉应力超过混凝土的抗裂强度时, 裂缝即会产生。影响混凝土温度的因素有:骨料存放条件、转料次数、水泥品种与用量、外加剂、输送时间、水温等。

温度裂缝的主要预防措施:

1) 控制浇筑温度 (入模温度) 。夏季骨料应该遮荫存放, 防止阳光直射, 热天使用特殊冷却处理的骨料;凉水或冰作为拌和水;减少输送时间和转料次数。

2) 原材料控制。尽量使用粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等低热或中热水泥;减少水泥用量, 每1m3混凝土水泥用量控制在450kg以下, 充分利用水泥的后期强度;在混凝土中掺加一定量的减水剂、缓凝剂、引气剂、增塑剂等外加剂。

3) 加强养护。浇筑后的混凝土要适当洒水, 并及时覆盖湿润的草帘、麻片等;养护时间应适当延长, 以保证混凝土表面缓慢冷却。

4) 温度监控。实时监控混凝土的温度, 出问题, 采取冷却、保护措施。

5) 设置表面筋。表面筋可以有效预防裂缝的出现并控制裂缝宽度的进一步发展。

2.4 沉陷裂缝

沉陷裂缝是指当外因引起一基不均匀沉降时使混凝土结构产生的裂缝。这一类裂缝多为深进或贯穿性裂缝, 一般党与地面垂直或呈30°~45°角方向发展。此类裂缝可由地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水所致;或因为模板刚度不中, 支撑间距不合理或支撑松动所致, 尤其在冬季, 冻土化冻后, 可使支撑发生松动, 致使混凝土产生裂缝。

沉陷裂缝的主要预防措施:

1) 重视地基的夯实, 对松软土、填土地基应进行必须的夯实和加固;防止在浇筑过程中, 地基被水浸泡;使地基受力均匀。

2) 模板应具有足够的刚度和强度, 且支撑牢固;模板不能太早拆除, 并注意折模的先后次序。

3 裂缝处理措施

3.1 混凝土置换法

混凝土置换法是指将已严重损坏混凝土去除并置换新混凝土或其它材料的方法。目前常用水泥砂浆、普通混凝土或改性聚合物等作为转换材料。这种方法对修补较大程度损坏的混凝土结构有着显著的效果。

3.2 电化学防护法

电化学防腐是通过施加电场在介质中的电化学作用, 改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态, 钝化钢筋, 以达到防腐的目的。常用的3种行之有效的电化学防护方法有阴极防护法、碱性复原法、氯盐提取法。这三种方法的工作参数如表1。

3.3 防生自愈合法

防生自愈合法是出现比较晚的裂缝处理方法, 它是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质, 而使创伤部位得到愈合的机能, 在混凝土传统组分中复合特殊组分 (如台粘结剂的液芯纤维或胶囊) , 在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统.当混凝土材料出现裂缝时部分渡芯纤维可使混凝土裂缝重新愈合。这种方法目前尚不完善, 还存在很多需要解决的问题。

3.4 表面修补法

表面修补法因为技术比较简单, 应用比较广泛, 它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的深进裂缝以及表面裂缝的处理。通常的处理技术是在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料或裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥;通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施来防止混凝土受各种作用的影响致使裂缝继续发展。

3.5 堵漏法

堵漏法是指通过填充物对混凝土裂缝进行修补的方法。堵漏法由于技术比较成熟, 在我国工程建设中获得了广泛的应用。常用的堵漏法有:化学灌浆法、封堵法、嵌缝法、涂模堵漏法等。化学堵漏法多适用于漏水比较严重的部位, 它对混凝土结构的强度恢复可以起到很大的作用。嵌缝法由于施工简单、材料成本, 在我国面板坝工程中应用较多。封堵法主要用于涌水条件下的裂缝、孔洞或孔隙的快速封堵。涂模堵漏法常用于大面积的堵漏, 但操作林求比较严格。

参考文献

[1]练江俊.对钢筋混凝土裂缝控制措施探讨[J].科学与财富, 2011 (7) :114-115.

[2]陈肇元, 崔京浩, 朱金铨, 等.钢筋混凝土裂缝机理与控制措施[J].工程力学, 2006, 23 (z1) :86-107.

[3]刘鹏飞, 张尹耀.混凝土裂缝的预防与处理[J].水利水电技术, 2011, 42 (5) :43-45.

[4]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土, 2002 (5) :11-14.

混凝土结构裂缝分析与处理 篇9

1.1 混凝土结构裂缝种类分析

1.1.1 混凝土拌合物沉降裂缝。

这种裂缝的发生, 往往是采用大流动性泪凝土拌合物时发生的裂缝。大流动性提凝土拌合物在氓凝土初凝前, 混凝土拌合物中的粗集料始终处于一种自由体, 虽然经过振动器械进行了振动, 内部的孔隙也基本排除, 但在混凝土内部的粗集料本身在自身重力的作用下缓慢下沉。对于钢筋混凝士结构, 在混凝士没有达到初凝前, 其内部的粗集料继续处于下沉状态, 而混凝土沿着钢筋的下方继续下沉, 由于在钢筋的作用下, 钢筋上面的混凝土被钢筋支护, 在钢筋上表面沿着钢筋的走向产生裂缝, 这种裂缝的深度一般只达到钢筋表面为止。

1.1.2 早期混凝土干缩裂缝。

这种裂缝一般出现在混凝土较薄的结构, 如现浇楼板混凝士、道路混凝士、地坪等混凝土, 在结构断面不大于300mm、混凝土坍落度大于100m时, 最容易发生此种裂缝。这种裂缝产生的原因是混凝土拌合物在浇捣完毕后, 混凝土拌合物内部的水分一部分泌出流失, 一部分被水泥水化所用, 另外一部分被蒸发, 尤其是在干热、风较大的季节以及在空中的薄壁结构板, 混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。

1.1.3 混凝土应力裂缝

1.1.3. 1 混凝土温度应力裂缝。

在混凝土硬化过程中, 混凝土结构可能要承受各种温度和湿度及其他原因引起的变形, 因为混凝土在内、外约束应力作用的情况下, 结构的自约束应力由于非线性的不均匀变形引起, 并可能产生局部裂缝或贯穿性裂缝。因为混凝土拌合物内的水泥在水化时, 要产生大量的水化热, 当混凝土内外温差超过一定限度混凝土的拉应力小于混凝土的热胀应力时, 便会产生温度应力裂缝。

1.1.3. 2 混凝土自应力裂缝。

在混凝士硬化后, 即使混凝土没有受任何荷重的作用, 也会因其自身的收缩而产生裂缝。尤其是在夏季的混凝土施工中, 更容易发生这种裂缝。这种裂缝往往是在混凝土墙板上产生, 它的形式一般为上下贯通的裂缝, 这种裂缝是混凝土的自应力引起的, 原因是凝土在水泥水化热达到一定温度的时候, 混凝土的膨胀应力开始消失, 而此时的混凝土开始产生收缩。这种收缩是均匀的收缩, 所以在此种条件下, 混凝土墙板的裂缝呈现出有规律性的裂缝。

1.1.3. 3 荷载变形裂缝。

这种裂缝一般由两种情况造成:一是在混凝土结构还未达到设计要求的强度时, 被车辆或重物碾压或撞、砸而造成的变形缝;二是即使混凝土已经达到了设计强度, 而在混凝土墙板或薄壁结构物撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。后者出现的裂缝一般较为明显, 属于贯穿性的裂缝。

1.2 裂缝产生的直接原因分析

1.2.1 收缩及水化热增加

自从20世纪70年代末, 我国混凝土施工工艺采用泵送商品提凝土工艺。现场搅拌混凝土从过去的干硬性、低流动性, 转向集中搅拌、大流动性泵送挠筑。水泥用量增加, 水灰比增加, 砂率增加, 集料粒径减小, 用水量增加等导致收缩及水化热增加。

1.2.2 混凝土强度等级日趋提高

建筑结构混凝土强度等级日趋提高, 也有许多结构不适当地选择了过高的强度等级。习惯上认为"强度等级越高安全度越大, 提高强度等级没坏处"。有时为了施工方便, 采用高强混凝土, 这是一种误导, 导致水泥强度等级提高, 水泥用量增加, 用水量增加, 砂率偏大等都使水化热及收缩增加。

1.2.3 养护方法不当

目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法, 这种方法已远不适应泵送混凝土较大温度收缩变形的要求。

2 温度控制与防止裂缝的措施

为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

2.1 控制温度的措施

采用改善骨料级配, 用于硬性混凝土, 掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中水泥用量;拌和、混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低温凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温;规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。

2.2 改善约束条件的措施

合理地分缝分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。此外, 改善混凝土的性能提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要, 应特别注意避免产生贯穿裂缝, 出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

在混凝士的施工中, 为了提高模板的周转, 往往要求新浇筑的混凝土心早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑、拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝, 新浇筑早期拆模, 在表面引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期, 由于水化热的散发, 表面引起相当大的拉应力, 此时表面温度亦较气温为高, 此时拆除模板, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一拉应力, 与水化热应力迭加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就在导致裂缝的危险, 但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料, 如泡沫海绵等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力, 具有显著效果。

3 裂缝的处理

目前, 世界各国的规定不完全一致, 但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求, 最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来, 许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常, 保护层厚度满足设计要求, 无侵蚀介质, 钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。如果裂缝超出上述规定, 就应采取一定的方法进行处理。

3.1 表面处理法

包括表面涂抹和表面贴补法, 表面涂抹适用范围是浆材难以灌入细而浅的裂缝, 深度未达到钢筋表面的发丝裂缝, 不漏水的缝, 不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补 (土工膜或其他防水片) 法适用于大面积漏水 (蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝) 的防渗堵漏。

3.2 填充法

用修补材料直接填充裂缝, 一般用来修补较宽的裂缝 (大于0.3mm) , 作业简单, 费用低。宽度小于0.3mm, 深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物, 用灌浆法很难达到效果的裂缝以及小规模裂缝的简易处理可采取开v型槽, 然后做填充处理。

3.3 灌浆法

在裂缝表面填充、涂抹水泥砂浆或其他化学合成材料 (如环氧树脂浆液、甲凝、丙凝等) 。此法应用范围广, 从细微裂缝到大裂缝均可适用, 处理效果好。

3.4 结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

4 结束语

综上所述, 混凝土产生裂缝是不可避免的, 其微观裂缝是本身物理力学性质决定的, 但它的有害程度是可以控制的, 缩小温差, 温度差抑制收缩, 保证混凝土自身强度, 来防止钢筋混凝结构裂缝的控制。

参考文献

[1]王雨群, 混凝土工程施工与质量验收实用手册[M].北京:中国建材工业出版社2004

预应力混凝土施工裂缝的分析与研究 篇10

关键词：预应力 混凝土 施工 裂缝 分析 研究

现代梁桥结构施工中最为常见的结构主要有预制和现浇。预制结构中可分为预制T型梁、预制板梁、预制箱型梁、预制工型梁等结构形式；现浇结构基本上以现浇箱型梁为最多，根据施工方法可分为支架和悬臂浇筑，这些结构形式中大多使用预应力筋作为主要受力材料，随着预应力结构的在现代工程中的普及，一些在施工中存在的问题较为突出的暴露出来，主要表现为预应力结构中施工裂缝的存在，这些裂缝的出现会影响了工程质量或危及到工程的使用寿命。

1、在工程中常见的结构施工裂缝主要有：

（1）预应力构件底部跨中受拉部位出现的竖向裂缝：这类裂缝往往出现在预制构件中，张拉完成后安装时容易产生，其施工跨径越大出现此类裂缝的机率会越大。

（2）靠近支座支点部位约1/4处出现的腹板斜向裂缝：这类裂缝往往出现在断面较高的预应力预制构件中，在悬臂施工过程中箱梁已经完成部分腹板处也容易出现多呈45°左右的斜向裂缝。

（3）预应力结构后张构件中张拉端锚垫板附近两侧腹板部位出现的裂缝：这类裂缝往往是在预力施加完成后出现。

（4）预应力梁顶面跨中部位产生的横向裂缝：这种类型的裂缝通常出现在后张预应力构件张拉完成后或者存施工时间较长的预应力构件在梁顶跨中部位出现，在先张预应力构件中放张后也容易在顶板跨中部位出现。

（5）预制构件底部跨中部位出现在水平向裂缝：这类裂缝往往是张拉完成后底部起拱时容易出现。

其它形式的裂缝：沿预应力筋延伸方向产生的裂缝；预制箱型梁和T型梁翼缘板底部出现在裂缝；多跨连续现浇箱梁施工和悬臂现浇洞室内部的楔形块件与箱梁体相连接的部位产生的裂缝等其它的裂缝。

2、裂缝产生的原因分析

对于上述预应力结构中产生裂缝的因素很多，主要原因有：

（1）设计不合理，超预应力筋出现弹性形变超出混凝土受拉伸长值而出现弯拉裂缝；

（2）抗裂箍筋或抗裂预应力筋设置不合理，抗剪能力不足出现剪切裂缝；

（3）锚下钢筋不足，混凝土不密实，因局部应力集中或张拉力控制不严格而出现的压应力裂缝；

（4）张拉完成后起拱值超出预定起拱值使构件顶面出现受拉裂缝；

（5）预应力构件保护层过大，张拉时因梁体起拱局部混凝土抗压能力超过限定值而与钢筋体剥离产生裂缝。

还因水泥浆制拌不严格，外加剂不符合要求、膨胀系数过大使梁体沿管道方向裂开或者预应力管道位置与设计不符发生偏离张拉后出现应力纠正裂缝，混凝土在强度还未形成而拆除模板或者模板与构件体发生碰撞也会使梁体产生外力裂缝，设计不合理、施工控制不严格、混凝土施工完成后养护不及时不到位等原因也会引起混凝土出现裂缝。

综上所述对于预应力混凝土梁桥来说，在施工过程中都会有不同程度的裂缝出现，上述裂缝类型只是在施工过程中常出现的几种裂缝形式，对于裂缝的出现类型还有很多，按其主要成因可分为：内力原因产生的裂缝和外界原因原因产生的裂缝。内力原因产生的裂缝即结构本身应力释放而出现的裂缝，主要有混凝土释放水化热产生的温度应力裂缝、预应力传递产生的应力裂缝等；外界原因产生的裂缝：如混凝土配合比原因，原材料控制质量原因，养护的原因，模板拆除的原因，外界环境影响冻胀的原因，外力作用机械模板人为碰撞的原因，混凝土的浇注振捣，保护层厚度不符合要求等原因而引起的裂缝。

另外在一些建设工程中为了减少费用搭设的支架变形过大或者混凝土施工完成后模板支架拆除过早，预应力的施工控制不严格，导致有效预应力偏低；过分追求工期，施工加预应力时混凝土的偏短，也容易造成混凝土裂缝的产生；还有一些是由于施工管理不严造成的质量事故，比如，实际施工管理现场混乱，混凝土原材料堆放凌乱，各种拌和材料计量不准确，水泥失效、外加剂掺量随意，砂石质量不合格等都有可能引起混凝土裂缝的产生。

3、避免或减少裂缝出现的措施

有些裂缝的出现将对结构的刚度和耐久性产生不利的影响，有些裂缝会对混凝土结构的外观产生影响，但不会对结构产生实质性的影响。要正确分析裂缝产生的原因，一般应结合裂缝产生的时间、裂缝出现的位置、裂缝的大小等情况进行分析，然后找出哪些是设计的原因，哪些是的施工原因，如果是设计原因应从设计的根据、依据为重点进行分析，如果是施工的原因应施工管理、施工方法和材料质量等方面进行分析，只有进行了正确的分析判断才能进行有效的改正和避免。

为避免或减少预应力混凝土的施工裂缝就要在施工中严格施工程序，加强施工过程管理，对施工人员进行教育培训，加强劳动者的业务素质，坚持技术交底制度，使每位从业人员都能熟悉施工过程中的每一个环节，了解施工质量的要求，减少施工质量事故的发生；加强对施工材料检验、检查，严格控制配合比，对一些不合格材料坚决不得采用；选择适合的机械、设备，选择配套的张拉机具，并在使用前校定合格后才可使用；根据施工特点选择合适的施工工艺，对一些容易出现质量问题的敏感部位可以开展质量控制活动（如QC质量小组）来减少质量事故的发生；对不利施工季节在施工时应根据施工环境的特点编制专项施工方案（如冬、雨季施工方案），针对常出现的恶劣环境做出充分的估计和准备。