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1、钢筋混凝土结构质量控制和钢筋混凝土结构质量控制和 质量事故的分析及处理质量事故的分析及处理 学习这个课题的目的学习这个课题的目的了解、分析和掌握影响混凝土结构质量的主要因素了解、分析和掌握影响混凝土结构质量的主要因素，以便在施工过程中，有针对性的采取有效措施采取有效措施，对这些影响因素影响因素加以事前控制事前控制，使其不至于对混凝土质量的不利影响（危害）构成事实，从而确保混凝土产品的质量达到要求（设计要求、顾客的要求、法律法规的要求、合同的规定、或隐含的习惯的要求）。简单地说就是要坚持：“控制施工过程，确保产品实现质量第一的结果”，或叫作坚持“事前控制、预防为主，事后处理为辅”的原则。“事前控
2、制、预防为主事前控制、预防为主”是积极的、主动的、直接的、有效的、令人放心的。而“事后处理”乃是被动的、消极的、低效的、浪费的，甚至是繁琐而劳民伤财的，有时是无法补救的，有一种“早知今日，何必当初”、“悔之恨晚”之感。质量不符合要求，轻则叫质量问题，重则叫质量事故，甚至大事故，必须推倒重来，这时真的是“劳民伤财”了。因为混凝土结构具有“单一性”和“不可逆转性”，一旦形成产品就无法“从头再来”，因此必须“要事前控制、要事前控制、要预防要预防”。混凝土结构的质量是在施工过程（从材料配合比拌制运输浇捣养护拆模等过程）中形成的，过程的结果就是产品，所以一旦过程完成了，其输出的产品的质量也就固定了，不可
3、改变了。因此要确保质量符合要求，必须控制施工生产全过程，避免质量事故发生。只要施工生产的每一个过程(工序)、环节都符合要求，过程最终结果的质量就确保了。混凝土的质量主要指混凝土的质量主要指:强度（含密实性）、特殊要求（若有）（如抗渗、抗冻、耐腐蚀等）、耐久性、尺寸及高程、表面完好、表面观感、以及完整的记录资料等是否符合要求。本次课题所探讨的混凝土主要质量问题是：强度达不到要求、有缺陷、产生裂缝或损坏等，分析其产生的原因并提出相应的预防措施及处理意见。混凝土的标准强度：混凝土的标准强度：以边长为15cm的立方体试件，在标准温度202，相对湿度为95%以上的条件下，养护28天，测得的无侧限抗压强度
4、。普通砼标准强度等级分级如下：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等。公路水泥混凝土路面以151555（cm）混凝土棱柱体试件在标准温度和湿度条件下养护28天进行弯拉强度试验，测得弯拉强度标准值fr来控制，其等级分别为5.0、4.5、4.0（Mpa)等（相对应抗压强度等级C35C30）。混凝土计算配制强度混凝土计算配制强度 RpR+t （Mpa）或fcu,0 fcu,k+t （Mpa）式中；R（fcu,k）砼设计强度标准值 t保证率系数（保证率95%时，取t=1.645）混凝土强度标准差（Mpa），根据
5、统计资料计算确定；在没有试验统计资料时,可取4.06.0（Mpa）（低于C20时取4.0Mpa；高于C35时取6.0Mpa；其余时取5.0Mpa）。）。混凝土强度合格判别标准混凝土强度合格判别标准（一）建筑工程（一）建筑工程GB50204-92；混凝土强度检验评；混凝土强度检验评定标准定标准GB/T50107-2010：mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k-0.70同时应满足fcu,min0.85fcu,k(当混凝土为C20以下时)fcu,min0.90fcu,k(当混凝土为C20以上时)式中：mfcu同一验收批混凝土强度的平均值；fcu,k 混凝土设计强度 0验收批混凝土强度
6、标准差 fcu,min同一验收批混凝土强度的最小值(一组的平均值)对于零星生产和批量不大的混凝土，可采用非统计法评定：mfcu1.15fcu,k fcu,min0.95fcu,k合格判定系数1和22、用非统计法评定(对于中小桥及涵洞，同批试件少于10组时)：mfcu1.15fcu,k fcu,min0.95fcu,k(三三)水泥混凝土路面施工及验收规范水泥混凝土路面施工及验收规范(GBJ97-87)h=s+k 式中:h混凝土合格强度 s混凝土设计计算强度 强度均方差 k合格评定系数（四）（四）JTG F30-2003公路水泥混凝土路面公路水泥混凝土路面施工技术规范：施工技术规范：混凝土弯拉强度
7、的合格标准：fCS=fr+k （Mpa）式中：fr-设计弯拉强度标准值（Mpa）；-弯拉强度统计均方差，；cv-实测弯拉强度统计变异系数，应符合设计 要求；（一般为（一般为0.050.15，公路等级越高，公路等级越高Cv越小）越小）-实测弯拉强度统计平均值（Mpa）；k-合格评定系数，k=0.750.65（查表选用）；最小弯拉强度fmin不得小于0.85fr；若达不到要求，应按规定取芯样实测劈裂强度根若达不到要求，应按规定取芯样实测劈裂强度根据经验统计公式换算为弯拉强度进行判别。据经验统计公式换算为弯拉强度进行判别。（2）砂（细骨料）砂（细骨料）种类：以河砂、江砂为好，以粗砂(f=3.73.1
8、)或中砂（f=3.02.3）为好，f为细度模数。级配：以II区砂为好。用I区砂要提高砂率；用区砂宜适当降低砂率。含泥量：不超过3%，泥块含量不大于1%，含泥量过高妨碍水泥与砂粘结，降低了砼的强度，加大砼的收缩，降低砼的抗冻性和抗渗性。有害物质含量：云母含量不宜大于2%；轻物质（如煤）及硫化物和硫酸盐折算为SO3含量均小于0.51.0%；有机物含量用比色法试验，其颜色不得深于标准色；氯离子含量小于0.02%。不含碱活性成份（通过碱集料反应试验来检验）。（3）石子（粗骨料）石子（粗骨料）种类：卵石、碎石，高强度混凝土宜用碎石，因与水泥浆粘结好。粒径：不得大于结构截面最小边尺寸的1/4，同时不得超过
9、钢筋最小净距的3/4，其最大粒径不得超过75.0mm。泵送混凝土，其最大粒径不宜超过输送管径的1/3。级配：级配通过筛分试验来确定，采用连续两级配混凝土和易性好，不易产生离析，宜采用。采用单级配或间断级配，使空隙率降低，增加混凝土的密实性和节约水泥，但容易产生离析现象，不宜采用，适含于低流动性或干硬性混凝土，采用强力振捣施工法。针片头颗粒含量：混凝土强度C30时，15%；C30时，25%。含泥量：混凝土C30时，含泥1.0%，泥块0.5%混凝土C30时，含泥1.5%，泥块0.7%小于2.5mm的颗粒含量5%。有害物质：硫化物及硫酸盐折算为SO3含量不大于1%。有机质含量：用比色法试验，其颜色不
10、应深于标准色。避免采用有碱活性反应的骨料：按公路工程集料试验规程（JTJ058）进行检验。混凝土中水泥及掺合料中的碱（Na2O或K2O）与骨料中碱活性成分的化学反应，其反应较缓慢，其化合物逐渐膨胀导致结构被胀开裂，导致破坏，称之为砼的“癌症”。（4）水：）水：不含有害杂质（如油类、酸、糖、有机杂质、工业废水、氯离子（cl-）、硫酸盐（SO42-）等）的淡水或饮用水均可。PH值小于5的酸性水、SO42-超过0.6mg/cm3的水或碱（Na2o+0.658k2o）含量超过1.5rag/cm（碱含量单位，用火焰光度计检测）不得使用。（5）外加剂：）外加剂：包括减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂、
11、防水剂、防冻剂、速凝剂等，其质量必须符合现行混凝土外加剂（GB8076）的规定，要按不同品种、不同用途、不同特性，并通过试验，合理使用，并严格控制掺量，搅拌要均匀。切不可混淆滥用，不得掺入过量或受潮结块未碾压成粉状就用。使用不当会造成：混凝土使用不当会造成：混凝土局部或大部分长期不凝结硬化；或凝结过快；或混凝土表面鼓包开花，或强度降低等。（6）混合材料：）混合材料：包括粉煤灰、火山灰质材料、粒化高炉矿渣，应由生产单位专门加工，并出具产品合格证书，其技术条件应分别符合现行用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GBJ1596-91）、用于水泥中的火山灰质混合料（GB/T2847-96）、用于水泥中的粒化高炉
12、矿渣（GB/T203-94）等规定。掺量要通过试验确定。2、没有严格的混凝土配合比设计、没有严格的混凝土配合比设计 应严格按照现行国家标准普通混凝土配合比设计规程（JGJ/T55-2000）进行配合比设计（通过计算试配试拌试验调整校正确定），确定既满足砼设计强度和耐久性，又满足施工条件（流动性、和易性和凝结时间）及各种特殊要求（如抗渗性等），且节约水泥的最佳配合比，并选用最佳配合比，并选用。拌制砼配料时，应严格按确定的配合比计算配料，并秤量下料，其误差不应超过下列数量，水泥、混合料12%，粗、细骨料23%；水、外加剂12%。如果没有配合比设计、或配料时按体积比，不严格过秤下料，或下料误差过大，
13、或未扣除骨料中的含水量，均可造成砼强度不稳定或质量不符合设计要求。3、没有严格控制水灰比、没有严格控制水灰比 混凝土强度对水灰比的变化十分敏感。因为水泥水化时所需的结合水，一般只为水泥重量的25%左右，拌制混凝土时多余的水就残留在混凝土中形成小水泡或蒸发后形成气孔，降低了混凝土结构承受荷载的有效面积，甚至可能在气孔周围产生应力集中，水灰比愈大，水泥浆与骨料粘结力也愈低，因此混凝土强度也愈低。规范规定水灰（胶）比一般不宜超过0.55，最小水泥用量275kg/m、最大水泥用量500kg/m。混凝土总碱含量不大于1.83.0kg/m的规定。5、混凝土搅拌不均匀、混凝土搅拌不均匀 应采用机械搅拌，避免
14、采用人工拌和。用自落式搅拌机，最短搅拌时间2分钟，强制式搅拌机，最短搅拌时间1.5分钟。应确保混合料颜色一致，不离析，不泌水。搅拌不均匀，水泥浆未能充分包裹骨料，或粗、细骨料局部集中，均会使混凝土因内部结构不均匀而降低其强度。6、混凝土的缺陷影响、混凝土的缺陷影响 各种不同程度的缺陷，如麻面、砂斑、砂线、蜂窝、露筋、空洞、缺棱掉角、松顶、开裂或损伤等，表明混凝土结构不密度，强度低，构件有效截面被削弱，降低了结构的承载能力。7、混凝土缺乏良好的养护、混凝土缺乏良好的养护 混凝土的凝固、硬化是由水泥和水的水化作用来完成的，而水化作用必须在适当的温度和湿度条件下逐渐完成，没有水，水泥水化会停止，同时
15、温度越高，水化会加快，混凝土强度增长也加快；温度越低，水化会变慢，混凝土强度增长也会慢。空气干燥、气候炎热、风吹日晒，混凝土表面水份蒸发过快，若不及时潮湿保水养护，不但会影响水泥的水化，还会使混凝土表面出现脱皮、起沙、干裂等不良现象，降低混凝土的强度，特别是早期强度。一般普通混凝土在浇捣后12小时内应覆盖浇水养护，潮湿养护时间不应少于714个昼夜。蒸汔养护一般温度为7090，相对湿度在90%以上，会加快混凝土硬化，迅速达到要求的强度。9、混凝土被腐蚀、混凝土被腐蚀 周围环境及地下水中的酸（硫酸、盐酸、硝酸和碳酸等）、碱（特别是强碱）、盐类（特别是硫酸盐，如Na2SO4）等腐蚀介质均会与水泥石、
16、CaO、CaOH等起化学作用，产生腐蚀，使混凝土结构遭到破坏。遇到这种情况必须采取有效的预防或保护措施。对结构物实体对结构物实体混凝土强度的测定方法混凝土强度的测定方法 三、非破损法：三、非破损法：回弹法：回弹法：通过建立冲击回弹值与混凝土强度的相关曲线来判断混凝土的强度，误差在15%以内。其检验方法按建设部回弹法评定混凝土抗压强度技术规程（JGJ23-83）。超声波法：超声波法：采用JC-2型超声波仪检测，混凝土强度愈高，超声波的传播速度就愈快；混凝土强度愈低，传播速度愈慢，作出fcu-V相关曲线，即可由超声波传播速度查出混凝土的强度。多与回弹法配合使用。综合法：综合法：采用两种或两种以上的
17、方法进行综合分析，叫综合法，如“超声回弹综合法”，可取长补短，提高检测精度，我国工程建设标准化委员会已颁布了超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程CECS02：88。检测误差一般在12%左右。此外，还有“超声钻芯综合法超声钻芯综合法”、“回弹钻芯回弹钻芯综合法综合法”。手枪法：手枪法：国外有一种专门测试混凝土强度的手枪。共振法：共振法：一定形状、大小的试件，在外部脉冲作用下，产生某种规律的自由振动和强迫振动，测定其共振频率、对数衰减率等，从而推算出混凝土的抗压强度、国外已有使用。电磁法：电磁法：通过一定的电磁场，测定出其电阻、导电率、换算出混凝土的密实度，制定与混凝土强度的相关曲线，再由曲线查出
18、相应的混凝土强度。放射线法：放射线法：通过射线或射线，探测混凝土结构内部的密实度、缺陷、钢筋位置等，再由相关曲线查出混凝土结构的强度。国外已有仪器出售，但设备庞杂，仅限于试验室使用。混凝土强度偏低的危害混凝土强度偏低的危害1、降低了结构的承载能力；影响结构的正常使用功能；2、降低了结构的刚度EI（因为弹性模量E降低了），加大了结构的挠度和变形；3、降低了结构的抗裂性能（因为抗裂强度Rf降低了），加剧了裂缝的产生和发展；4、影响了结构的抗渗性、耐磨性、安全性和耐久性等。其影响的程度，必须根据结构部位、受力状态、重要性、实际强度进行验算，根据验算结果，结合设计要求，研究处理方案，其主其主要的处理方
19、法一般可分为：要的处理方法一般可分为：若影响甚微，或设计有较大的安全度时，可不加处理；构件不太重要，仅是构造需要时，降低标准使用，对整体结构正常使用无不利影响；局部修整补强（针对结构的重要部位或受力较大的部位进行处理,如局部加大断面或增加钢筋或贴钢板等）；必要时整体加固，如：整体加大结构断面、增加辅助结构、用钢材加固等；严重时拆除重建：对影响较大，又无法补强加固或补强加固均达不到设计要求时，或因补强加固会留下终身缺陷时，必须推倒重来，拆除重建。结构荷载传递的路线如下示图(反映出结构的主次部分反映出结构的主次部分)主梁（横梁）板面荷载板次梁（纵梁）柱、墩、台承台(底板)、基础地基持力层混凝土的缺
20、陷混凝土的缺陷 一、定义一、定义拆模后混凝土表面能看得见的缺陷：麻面、露筋、蜂窝、孔洞、掉角、松顶等毛病。麻面麻面：指混凝土表面粗糙、有砂斑、砂线、或有许多小凹坑（气泡、水泡）等缺陷。露筋露筋：结构的主筋、箍筋、分布筋、架立筋等钢筋没有被混凝土完全包裹着而外露。蜂窝蜂窝：混凝土局部酥松、砂浆少、石子多、石子之间出现空隙，形如蜂窝。孔洞孔洞：系指混凝土结构内有空腔、局部存在没有混凝土的空洞或蜂窝比较大。掉角掉角：混凝土构件的棱角、或预留洞口的直角边局部掉落、残缺、不规整等缺陷。缝隙夹层缝隙夹层：一般指在施工缝中夹有杂物、松散层、软弱层、使施工缝结合不好，造成结构整体性不良。松顶松顶：较高较厚的混
21、凝土结构，在逐层浇灌振捣到顶，由于水分和浆液积聚越来越多，造成顶部混凝土较松散和强度偏低的现象。此现象在施工不注意时较普遍。二、混凝土缺陷对结构的危害二、混凝土缺陷对结构的危害 1、降低了混凝土的强度和承载能力：、降低了混凝土的强度和承载能力：因混凝土不密实、强度低、结构的有效承载截面被削弱。2、渗漏：、渗漏：由于混凝土不密实造成，尤其地下防水结构、屋面、洗手间、挡水结构等。3、钢筋容易锈蚀：、钢筋容易锈蚀：因混凝土的缺陷造成对钢筋的保护不够，水和空气等介质对钢筋容易造成侵蚀。4、影响结构的耐久性和寿命：、影响结构的耐久性和寿命：因混凝土的缺陷，密实度不够使混凝土结构容易受外界各种介质侵蚀、加
22、速混凝土碳化、降低混凝土抗腐蚀能力和护筋性能，缩短了结构寿命。缩短了结构寿命。三、造成混凝土缺陷的原因三、造成混凝土缺陷的原因 1、骨料的级配不好，配合比不佳、骨料的级配不好，配合比不佳骨料级配好，空隙率就小，混凝土就愈密实，并可有效的节约水泥。用两级配的石子比单级配的石子空隙率可降低15%左右。最佳的混凝土配合比，会提高混凝土的密实性、和易性、均匀性、从而确保混凝土的强度和耐久性。2、混凝土和易性欠佳、混凝土和易性欠佳混凝土的和易性（流动性、粘聚性和保水性）欠佳，容易造成拌和不均匀、运输容易分层离析、浇捣时不易捣实，成型后不容易修整抹平，硬化后不均匀、不密实、容易出现蜂窝、麻面、甚至孔洞。和
23、易性一般用坍落度来判断。影响和易性的主要因素有：水泥浆量、水灰比、砂率、石子粒径和级配、外加剂等。按规范要求，通过试验确定最佳的配料和指标。水泥浆量越多，混凝土混合物流动性越大，但若浆量过多，不但流动性无明显增大，反而会加大泌水率，降低粘聚性，影响混凝土质量。水灰比过大，水泥浆的粘聚性会降低，保水性差，泌水率加大，会影响混凝土质量；若水灰比过小，水泥浆较稠，和易性差，施工灌注不易，捣实困难，也会影响混凝土质量。在一定水泥浆量的条件下，如砂率过大，则砂石总表面积及空隙率反而增加，水泥浆要充满就显得不够，混凝土就显得干稠、流动性变小；如砂率过小，砂浆量就不足，也会降低坍落度，并影响混凝土的粘聚性和
24、保水性。3、混凝土搅拌不均匀、混凝土搅拌不均匀若混凝土混合料拌合不充分，搅拌不均匀，造成混合料材料分布不均匀、砂浆充填不均匀，不但会造成混凝土的缺陷，还会影响混凝土的强度。要搅拌均匀必须采用正确的搅拌方法、搅拌时间、进料顺序等。（1）搅拌方法：人工拌合不如机械搅拌；自落式搅拌机不如强制式搅拌机。（2）拌和时间：一般12分钟，拌至粗细骨料分布均匀，水泥砂浆充满，稠度合适，混合料颜色一致。（3）搅拌时进料顺序：可以按“砂水泥小石子大石子水”，也可以“大石子小石子水泥砂水”。要注意：A、投料前，搅拌筒应先加水空转数分钟再将水倒出，达到湿润搅拌筒的目的。B、正式搅拌前，先用适量的混凝土或砂浆搅拌，然后
25、将其排弃，使筒壁先粘上一部分砂浆，不至于影响正式生产时的砂浆含量。C、投料时，水泥既不可最先投入，也不宜最后投入；D、外加剂宜先调成溶液加入水中一起投入。4、混凝土产生离析、混凝土产生离析 混凝土混合料各组分产生分离，造成不均匀和失去连续性的现象，叫“离析”。造成原因：混凝土运输时间过长（一般应不超过11.5小时）；混凝土倾落高度过高（2m），而又不采用起缓冲作用的串筒、溜槽；混凝土浇注振捣时分灰不均匀。5、混凝土振捣不密实、混凝土振捣不密实 漏振、欠振、过振均会造成混凝土产生蜂窝、空隙、孔洞、露筋等缺陷。采用插入式振捣器正确的振捣方法为：（1）快插慢拔，每插一点振捣时应将振动棒上下抽动510
26、cm；（2）每点振捣时间以2030秒为宜，振至混凝土不再显著沉落，不再冒气泡，混凝土表面呈水平并泛水泥浆为好；（3）每插点的间距不应超过振动棒作用半径（约3040cm）的1.5倍（一般4050cm为宜）；（4）分层浇筑时，浇筑上层混凝土时其下层仍未初凝，振捣时，振动棒应插进下层混凝土510cm；（5）若结构钢筋太密，或截面高而窄，则应采用细粒径的粗骨料并加大混凝土的坍落度，振捣器采用片状振捣器等措施。6、施工缝处理不当、施工缝处理不当（人工凿毛，混凝土强度须2.5Mpa；风镐凿毛，混凝土强度须10Mpa）施工缝未按规定（认真凿毛，将老混凝土松散部分及浮浆凿除、露出新鲜石子，并用水冲洗干净，但不
27、能有积水。在浇筑新混凝土前，对垂直施工缝宜刷一层水泥净浆；对水平施工缝宜铺一层厚为1020mm的1：2水泥砂浆；对于斜施工缝还应凿成台阶状；有抗渗要求时，施工缝宜做成凹凸齿槽状或设止水带；重要部位或有抗震要求时，施工缝应插锚筋或石榫）处理，使新旧混凝土结合不好，导至出现缺陷或薄弱环节、脱层、开裂等。7、模板安装不善、模板安装不善如模板表面不干净、表面粗糙不光滑不平整、木模板未浇水湿润，模板与混凝土接触面未涂脱模剂或涂刷不均匀；模板架立不牢固、拼接不严密，浇注混凝土及振捣时，造成模板变形、跑模、胀模、漏浆等；浇注混凝土前模内的杂物未清除干净或拆模过早等，均会造成混凝土缺陷。8、钢筋保护层措施不保
28、证、钢筋保护层措施不保证 如保护垫块设置不当、不可靠；或钢筋架立不牢固，混凝土浇筑时跑位；混凝土施工时，施工人员踩踏钢筋或任意移动钢筋（而钢筋骨架定位又不牢靠，人踩会变位）等原因，造成钢筋紧贴模板而产生露筋。9、结构钢筋过密、结构钢筋过密浇筑混凝土时，粗骨料被卡住难以穿过钢筋层，造成混凝土离析，内部或下层混凝土无法充满，再加上振捣棒难以穿过密集的钢筋层，使下层混凝土难以振实，因而产生蜂窝、孔洞、松散层、露筋等缺陷。10、受雨水冲刷、受雨水冲刷浇筑混凝土时没掌握好天气，也不预先准备防雨措施，混凝土浇注后未凝结前突然降雨，混凝土遭雨淋，一来使混凝土含水量加大，混凝土强度会降低；二来混凝土表面未凝结
29、的水泥浆被雨水冲刷而造成麻面、甚至蜂窝等缺陷。混凝土产生缺陷的一般规律混凝土产生缺陷的一般规律（1）结构表面普遍出现麻面：）结构表面普遍出现麻面：主要产生原因是混凝土配合比欠佳、模板表面粗糙、不干净、不严密、涂刷脱模剂不认真、不均匀、木模板未充分湿润等。（2）结构表面出现较多象绿豆、黄豆大小的坑：）结构表面出现较多象绿豆、黄豆大小的坑：主要是振捣方法不对、振捣不充分，未能将混凝土的气泡完全赶出来；或者混凝土含水过多，在靠模板侧面形成水珠，钢模板又不吸水，拆模后形成小坑穴。（3）砂斑、砂线：）砂斑、砂线：主要是模板不严密漏浆造成（4）部分砂浆很足很密实，另部分出现麻面、蜂窝：）部分砂浆很足很密实
30、，另部分出现麻面、蜂窝：主要原因是混凝土拌和不均、浇注时分灰不匀、发生离析、有漏振现象等。（5）个别位置蜂窝严重：）个别位置蜂窝严重：主要原因是该处漏振或振捣不够、模板不严密、跑模造成严重漏浆。（6）大孔洞：）大孔洞：主要原因有漏振、振捣不均匀，或严重漏浆，或钢筋过密骨料过粗被架空、或模内有杂物（水泥纸袋、木屑、木块、土块等）未清除干净等。（7）缺棱掉角：）缺棱掉角：主要原因是木模板湿润不够、混凝土养护不好、混凝土强度增长过慢、或拆模过早、或拆模不小心，用力过猛等。（8）松顶：）松顶：混凝土水灰比过大，对于较高较厚的混凝土结构，从低处往高处分层浇筑时，没有根据实际情况采取逐层减水措施，或者没有
31、及时将析出的多余水排除（泌水可用麻袋及时吸走）。混凝土结构的裂缝分析混凝土结构的裂缝分析 混凝土混凝土是一种以水泥作为胶结材料，以石子、砂为骨料和水及化学外加剂按适当比例配合、拌制、捣实、养护而成的带有微小气孔的人造石材带有微小气孔的人造石材，它是一种非匀质的脆性材料。它是一个坚实的结构整体，具有一定的强度，包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪切和握裹强度等，但各向异性，其中以抗压强度为最高，而抗拉强度为最低，抗拉强度仅为抗压强度的抗拉强度仅为抗压强度的1/101/16左右左右，在建筑工程中，通常是利用混凝土的抗压强度。在环境温度，湿度变化及混凝土硬化过程产生的体积变形下，组成混凝土的各种材料 变形不一
32、致，在混凝土内部就会产生用显微镜才能看得见的微细裂微细裂缝缝。这种微细裂缝的分布是不规则的，且不连贯。但在荷载的进一步作用下或温差变化和干缩的反复影响下，这些细微裂缝的长度、宽度的数量均会相应的增加，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，缝宽在缝宽在0.05mm以上以上，称为宏观裂缝宏观裂缝。近代对混凝土强度理论进行亚微观研究结果表明，以及大量工程实践所提供的经验，都说明混凝土结构的裂缝是不可能绝对避免的。微细的裂缝对结构使用无多大危害，如果对建筑物不分主次盲目地对其抗裂标准要求过严，必将要付出巨大的经济代价。因此，在钢筋混凝土结构的设计计算理论中，除对裂缝有严格限制的结构，如水池、水
33、塔、地下建筑物、处在有腐蚀介质环境条件下的构筑物等外，一般结构，尤其是受弯构件，是允许开裂的（按破损阶段理论计算，即结构的压应力完全由混凝土承担，而拉应力，则假定其受拉区已开裂，其拉应力完全由钢筋来承受）。但是，也不能对裂缝不加限制，因为但是，也不能对裂缝不加限制，因为裂缝过宽过深对结构有较大的危害，会导致腐蚀介质对钢筋裂缝过宽过深对结构有较大的危害，会导致腐蚀介质对钢筋的侵蚀，如冰冻会使裂缝扩展，造成钢筋锈蚀，加快混凝土的侵蚀，如冰冻会使裂缝扩展，造成钢筋锈蚀，加快混凝土碳化剥落，降低结构承载力，影响结构的耐久性和寿命等，碳化剥落，降低结构承载力，影响结构的耐久性和寿命等，所以有关技术规范都
34、明确限制裂缝的允许宽度。所以有关技术规范都明确限制裂缝的允许宽度。允许裂缝开展宽度，与环境条件、地区、温度、温差、结构受力情况、防水要求等有关，而世界各国均制定了各自的标准。英国标准实用法规英国标准实用法规CP110（混凝土在结构中应用）建议，在一般条件下，裂缝允（混凝土在结构中应用）建议，在一般条件下，裂缝允许最大的宽度为许最大的宽度为0.3mm，但若处在特殊侵蚀性环境条件下，允许宽度为主筋净，但若处在特殊侵蚀性环境条件下，允许宽度为主筋净保护层厚度的保护层厚度的0.004倍倍。日本混凝土工程协会的规定：处在一般较好环境条件下，裂缝最大允许宽度为日本混凝土工程协会的规定：处在一般较好环境条件
35、下，裂缝最大允许宽度为0.3mm；处在中等环境条件下，为；处在中等环境条件下，为0.2mm；处在不利环境条件下为；处在不利环境条件下为0.1mm,对防对防水有严格要求时，为水有严格要求时，为0.05mm。我国现行混凝土结构设计规范（我国现行混凝土结构设计规范（GBJ1089）规定，最大裂缝宽度：处于）规定，最大裂缝宽度：处于室内正常环境下不超过室内正常环境下不超过0.3mm，对于露天或室内高湿度环境不超过，对于露天或室内高湿度环境不超过0.2mm。我国港口工程技术规范中的我国港口工程技术规范中的“混凝土和钢筋混凝土设计（混凝土和钢筋混凝土设计（JTJ22087）”中中规定：钢筋混凝土结构计算最
36、大裂缝开展宽度：规定：钢筋混凝土结构计算最大裂缝开展宽度：处在海水环境条件：在大气区为处在海水环境条件：在大气区为0.2mm 在浪溅区为在浪溅区为0.2mm 在水位变动区为在水位变动区为0.25mm 在水下区为在水下区为0.3mm 处在淡水环境条件下：水上区为处在淡水环境条件下：水上区为0.25mm 水位变动区为水位变动区为0.3mm 水下区为水下区为0.4mm 裂缝最大开展宽度裂缝最大开展宽度amax=C1C2C3(g /Eg)(30+d)/(0.28+10)受弯构件抗裂公式受弯构件抗裂公式:(RfW0)/Mmax1.2一般钢筋混凝土结构施工允许裂缝的最大宽度为一般钢筋混凝土结构施工允许裂缝
37、的最大宽度为0.15mm。钢筋混凝土结构的裂缝，是由材料内部的初始缺陷、微细裂缝扩展而引起的，引起混凝土结构或构件产生裂缝的原因很多，但一般可归纳为两大类两大类：第一类第一类：是由外荷载引起的裂缝，也称为结构性裂缝，或叫受力裂缝，其裂缝与荷载有关，预示着结构物承载能力不足，或者超载、超负荷引起。第二类第二类：由变形引起的裂缝，也称非结构性裂缝，或叫非荷载裂缝，非受力裂缝，如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降、模板或支架变形、钢筋构造不妥当、钢筋锈蚀等。根据调查资料表明，由于变形为主导产生的裂缝，约占结构物总体裂缝的80%。根据裂缝形成的时间来分，混凝土裂缝又可分为根据裂缝形成的时间来分，混凝
38、土裂缝又可分为3类：类：1.混凝土硬化前产生的裂缝：如混凝土在凝结硬化前由于骨料下沉、模板变形或胀模、或地基下沉、或结构支座、支架下沉等导致开裂。2.混凝土硬化过程中的裂缝：由于混凝土收缩或干缩（未及时养护、防护造成）等造成。3.混凝土硬化后产生的裂缝：如荷载引起的、温度引起的、地基不均匀沉降引起的、钢筋布置不当引起、结构构造不当引起，施工缝处理不当引起，施工质量不好造成结构缺陷引起、钢筋锈蚀引起、环境侵蚀引起、活性碱骨料反应引起等。混凝土从拌制到浇灌成型，硬化，经过以下各阶段（过程）：散体阶段（材料）流体阶段（拌制后）塑态阶段（浇注后）固态阶段（凝结后）。混凝土的早期裂缝（非荷载引起的）最容
39、易发生在塑态阶段。非非 荷荷 载载 裂裂 缝缝 一、裂缝种类及产生的原因一、裂缝种类及产生的原因1、混凝土收缩裂缝、混凝土收缩裂缝（1）干缩裂缝：混凝土）干缩裂缝：混凝土浇筑后在凝固过程仍处于塑性状态时，由于表面水份蒸发过快（初凝后未及时覆盖、受风吹日晒，尤其受冬天干燥的北风吹影响），使混凝土表面急剧收缩，并受内部收缩小或未收缩的混凝土的约束，产生拉应力，此时混凝土的抗拉强度极低，不能抵抗这种拉应力，因而导致开裂，裂缝不规则，细而浅，称为“龟裂”。（2）凝缩裂缝：）凝缩裂缝：水泥与水起水化作用逐渐硬化不断紧密，体积缩小，称为凝缩，凝缩初期增长较快，尔后日趋缓慢。普通混凝土在标准状态下的极限收缩
40、率约为3.2410-4。混凝土内外收缩不一致，表层收缩受到内层的约束而开裂，一般裂缝宽度在0.050.2mm之间，多沿短边方向在箍筋位置上，高梁侧面的中部发生竖向收缩裂缝，大体积混凝土的顶面容易发生收缩裂缝。使用收缩率过大的水泥、或水泥用量越大、水灰比越大、砂石料的含泥量较高、模板太干燥、混凝土振捣不密实、抹面工作没做好，混凝土浇筑后没及时覆盖保水养护，早期养护工作没做好，混凝土表面暴露在风吹曝晒的环境中，最容易导致收缩裂缝的发生。（3）砼的碳化反应：）砼的碳化反应：空气中的CO2与混凝土中的Ca(OH)2发生化学反应，产生CaCO3析出水份蒸发，促使混凝土收缩而产生裂缝，这主要是对老混凝土结
41、构而言。（4）收缩裂缝的预防：）收缩裂缝的预防：控制混凝土中的水泥用量，水灰比和砂率不能过大（按规范规定控制），严格控制砂石料的含泥量；混凝土浇筑应振捣密实，但不要过振和漏振，加强抹面工作（凝结前二次抹面）；加强混凝土的早期养护，适当延长养护时间，定期洒水，保持表面潮湿，切莫时干时湿，必要时应覆盖保水，避免风吹曝晒；尽量减少施工缝，确保连续浇筑。不可避免时，施工缝应设置在结构内力（剪力、弯矩）最小的位置，并严格按规范要求进行处理。采用补偿收缩混凝土，可根据实际需要在混凝土中掺UFA膨胀剂，掺量约为水泥用量的1214%（应通过试验确定）。2、混凝土骨料沉落裂缝、混凝土骨料沉落裂缝 混凝土浇注振捣
42、后直到凝结硬化过程中，骨料在自重作用下继续下沉，当沉落受到钢筋阻碍、预埋件的阻挡、模板的约束，造成各部分沉落不一致而产生裂缝，一般发生在混凝土浇注后13小时混凝土尚处于塑性阶段，裂缝一般出现在钢筋顶面顺钢筋方向，深度约2025mm，或扩展至钢筋表面。预防：预防：严格控制混凝土的水灰比，粗骨料的粒径及级配要符合要求；模板平整光洁、湿润、均匀涂刷脱模剂，架立牢固，拼接严密，不变形；混凝土凝结时间不宜过短，尤其高温天气或大体积混凝土，应适当采取缓凝措施；浇筑时下料不要过快、过份集中，避免混凝土离析，要分层均匀下料，确保振捣均匀密实；确保钢筋下面和预埋件下面混凝土密实。3、钢筋锈蚀引起的裂缝、钢筋锈蚀
43、引起的裂缝 钢筋锈蚀后，锈皮体积膨胀增大约24倍，从而胀裂混凝土保护层。分两种类型（1）先锈后裂：）先锈后裂：混凝土保护层完全碳化后，由碱性变成中性，即PH值由原来的13降至810，使钢筋表面不能继续生成钝化膜，失去碱性保护，当外界腐蚀物质通过毛细管渗至钢筋表面时，使钢筋锈蚀，从而胀裂混凝土保护层。氯离子（CL-1）对钢筋的侵蚀，生成氯化铁，形成坑蚀。高强钢筋中的“应力腐蚀”：高强钢筋在拉应力作用下导致钝化膜破坏，钢筋作为阳极而被腐蚀。（2）先裂后锈：）先裂后锈：由于混凝土先天缺陷或裂缝，给腐蚀介质的侵入形成通道，而造成钢筋锈蚀。又由于钢筋锈蚀后膨胀，使裂缝进一步发展，加速了混凝土的开裂，形成
44、“恶性循环”，日长月久最终锈断钢筋、崩裂了混凝土保护层。预防：预防：混凝土采用合格的原材料，确保施工质量，振捣密实，保证保护层厚度密实。或混凝土掺阻锈剂。按规范要求，严格控制材料中氯离子CL-1和硫酸盐（按SO3计）的含量。对于处在有侵蚀介质（如海水、盐碱地、化工厂冰盐等）的混凝土结构，应采取耐腐蚀的水泥，或采取隔离、保护措施。防止杂散电流的阳极腐蚀。对高强钢丝表面涂刷环氧树脂或镀锌。4、地基不均匀沉降引起的裂缝、地基不均匀沉降引起的裂缝 由于地基（尤其是软弱地基）过大的不均匀沉降，会使上部结构在剪力最大的部位产生较大的剪应力和主拉应力，当此应力超过混凝土的抗拉强度时，就会出现裂缝，一般这种裂
45、缝呈倾斜状（45左右），即垂直于主拉应力的方向，而且从基础开始，缝宽下大而上小。预防：预防：对软弱地基应合理处理和加固，使其具备足够的承载力，减小不均匀沉降。基础设计要合理，与地基条件相适应。尽量使基础的形心与结构物的重心相吻合，避免过大的偏心导致地基应力不均匀。合理设置沉降缝：如在地基变异处、结构突变处、基础不同处等位置应设置变形缝。合理安排施工顺序：一般是按“先重后轻、先深后浅、先高后低、先沉降量大的后沉降量小的”的原则。做好施工排水，防止地基被水浸泡软化。设置后浇带，待地基沉降稳定后再浇筑。施工期间加强沉降观测，控制沉降速率，待沉降基本稳定后再施工上部结构。5、骨料膨胀引起的裂缝、骨料膨
46、胀引起的裂缝（1）骨料膨胀病害主要有二类）骨料膨胀病害主要有二类第一类：第一类：“碱骨料反应”引起骨料膨胀，破坏混凝土结构。第二类：第二类：含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料或生石灰（氧化钙CaO）成份，进行缓慢水化而膨胀，破坏混凝土结构。其中尤以“碱骨料反应碱骨料反应”为严重，被称之为混凝土的“癌症癌症”。碱骨料反应：AlkaiiAggregate Reaction简称AAR。（2）什么叫水泥混凝土的）什么叫水泥混凝土的“碱骨料反应碱骨料反应”？碱骨料反应就是：混凝土中水泥、外加剂或混合材料、水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中碱活性成份（主要是二氧化硅Si02，如白云石、蛋白石、火山玻璃、玉髓、磷
47、石英、微晶石英、应变石英等矿物）发生化学反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力而开裂，导致混凝土结构自身胀裂、粉碎而破坏。其反应较缓慢，一般从混凝土浇筑成型后若干年，甚至十几年至二、三十年逐渐反应。碱骨料反应，隐蔽时间长，不易觉察，一旦发现已难以补救，危害性大，处理困难，严重时只能拆除，因而被称为混凝土的晚期“癌症”。因此，我国公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）第6章“混凝土工程”中对粗、细骨料有明确要求“施工前应对所用的碎石或卵石、砂进行碱活性检验，在条件许可时尽量避免采用有碱活性反应的骨料，或采取必要的抑制碱活性反应的技术措施”。（3）“碱骨料反应碱骨料反应”必须
48、同时具备三个条件：混凝土骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅（含量5%以上）；混凝土的原材料水泥、外加剂、混合料和水中含碱总量超过一定量（按Nao+0.658ko含量计，一般不得超过3kg/m3砼，对于特大桥、大桥和重要桥梁应不超过1.8kg/m3砼，而水泥的含碱量应小于0.6%）。有充分的水和湿空气，如处在潮湿环境。（4）碱骨料反应分类）碱骨料反应分类 碱硅酸反应（简称ASR）水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分（含有此成份的矿石有：蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、火山玻璃、微晶、隐晶石英等）反应产生碱硅酸凝胶，体积不断膨胀，且吸水性强，吸水后再膨胀，并促进反应，导致混凝土崩裂。碱碳酸盐反应（简称A
49、CR）水泥中的碱与泥质白云石（碳酸盐岩，含粘土和方解石较多）中的MgCO3反应，转化为水镁石Mg（OH），水镁石晶体排列产生压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土内部应力，导致混凝土开裂。碱硅酸盐反应有些层状结构的硅酸盐矿物（如粘土质岩、千枚岩、角页岩等）因含有玉髓、微晶石英等活性氧化硅，与混凝土中的碱也会起反应，但反应较缓慢（一般40年以后），反应的数量较少，反应析出的碱硅胶不多，属于慢膨胀型碱硅酸反应。（5）预防）预防对拌制混凝土的粗、细骨料进行碱活性检验，尽量避免采用有碱活性成份的骨料；对水泥、外加剂和水的碱（按Nao+0.658Ko计）含量加以控制，水泥的碱含量应小于0.6%，混凝土的碱含量每
50、立方米混凝土应小于3kg，特大桥和大桥、重要桥梁应小于1.8kg；做好防水隔离措施；当发现有碱骨料反应病害时，应对相关部分及时彻底凿除处理，并做好毛细孔封闭工作；隔绝水份和潮湿空气的侵入。6、温度裂缝、温度裂缝 混凝土结构随着温度的变化产生热胀冷缩变形，当这种变形受到约束时，在混凝土结构内部就会产生温度应力，当此温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现裂缝，这种裂缝称为温度裂缝。归纳为以下类型：（1）截面均匀温差裂缝）截面均匀温差裂缝混凝土热胀冷缩的变形值L=L（t2-t1）=Lt式中：L构件长度 t=t2-t1温差 混凝土的线膨胀系数，=1.010-5，混凝土的体膨胀系数为线膨胀系数的