混凝土裂缝实例

实例一

  深圳市某码头靠系船墩墩体为混凝土结构。长、宽各约6m,高2.5m,属大体积混凝土。正常情况下露出水平面1.2m,墩体顶面为可上人的操作平台。墩体底部设三根直径1.4m的钢管桩，桩长约35m.该船墩于1996年11月设计，于次年施工，并于2001年在墩体顶面中心增设了一根直径为740mm的钢系船柱。根据原设计图纸，该系船柱的设计系缆力为750kN,船停靠时的撞击力为172kN.2005年现场部门发现该靠系船墩墩体开裂，到目前裂缝的发展有加剧的趋势。据调查[5],该靠系船墩墩体顶面产生大量裂缝，呈龟裂状，部分裂缝深度大于1.2m.裂缝宽度普遍较大，最大裂缝宽度达3.0mm.且随裂缝加深未发现收缩趋势。部分裂缝开展至墩体侧面，并延伸至水面以下（墩体裂缝见图3-13）。

 

  对墩体表面及裂缝处钻取的芯样做进一步调查发现以下几个特征：（1）墩体侧面裂缝边缘有白色物质析出（见图3-14）；（2）将该墩体裂缝部位钻取的混凝土芯样沿裂缝敲开，发现混凝土表面有白色物质析出，环骨料边缘展开，呈类似稀释的水玻璃状，出现在混凝土上有胶浸润感，即时干燥后有光泽，干燥数天后留有胶痕（见图3-15）。

 

  该墩体属于大体积混凝土，对于该墩体而言，可能引起结构开裂的原因很多，塑性收缩、干缩、水化热、温度应力、荷载作用、钢筋锈蚀、碱-骨料反应及施工不当等均会引起结构开裂。通过对裂缝形态、分布区域、发生特点及时间等进行调查，查阅原设计施工资料，对可能产生裂缝的原因逐一排查，最终确定裂缝是由碱-骨料反应造成的。《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267-98）对海水环境规定混凝土中最大碱含量（以当量Na20计，Na2O%=Na20%+0.658K2O%）限值为3kg/m2.对该墩体钻取的芯样混凝土中的碱含量测试结果见表3-7.

 

  结果表明，该墩体混凝土中碱含量超过规范规定的最大限值。对于大体积混凝土，从骨料中渗出的碱也可能会引起碱-骨料反应。另外，由于本工程属于港口工程，有学者认为海水中带来的Na+也同样会引起碱-硅反应。该墩体混凝土具备碱-骨科反应所必须的三个条件：（1）混凝土原材料中含碱量高；（2）骨料中有相当的活性成分；（3）有充分的水分和湿度的环境条件。考虑到该墩体裂缝于混凝土浇筑成型7-8年后出现，且裂缝及芯样外观情况均符合碱-骨料反应的特征，可以断定该墩体混凝土中发生了碱-骨料反应，而裂缝边缘及芯样表面的白色物质即为碱-骨料反应析出的凝胶。

  实例二

  某水闸布置有5孔冲沙闸，闸室长度46.00m,基础置于弱风化砂质黏土岩上，闸底板厚8m,前后设齿墙，最大闸高54.00m.冲沙闸采用闸室分缝分离式结构，中闸墩厚度为4.90m,左侧边闸墩厚度4.50m.冲沙闸自混凝土浇筑开始，在闸底板及闸墩上都出现了不同程度的裂缝。其中3 号闸底板裂缝平面分布图如图3-16所示。

 

  根据现场对3号及4号闸底板出现的裂缝进行的声波检测资料分析可知：3号闸墩左侧裂缝深度为3.8~4.0m,在裂缝下方4.0~5.4m深度段发育有闭合性裂缝，到闸墩右侧裂缝深度为1.0~1.6m,在裂缝下方1.0~2.6m深度段发育有闭合性裂缝；4号闸墩左侧裂缝深度为2.0~2.4m,在裂缝下方2.0~4m深度段发育有闭合性裂缝。

  根据冲沙闸温度仿真的分析可知，在混凝土采取大坝中低热水泥、控制混凝土的入仓温度及注重混凝土养护等措施后，混凝土裂缝是可以控制的。但是在实际的浇筑过程中，由于实际和计算分析的边界条件有较大的出入，从而导致冲沙闸浇筑过程中出现了不少裂缝。初步分析主要有以下原因：

  （1）冲沙闸混凝土中的水泥采用普通硅酸盐水泥，特别是初期发热量高。水泥出厂后直接运用到施工现场工地，导致水泥的入罐温度高达100℃，远远高于规范规定的要求。

  （2）冲沙闸混凝土的骨料采用人工骨料。由于对棒磨系统的管理运行不善，导致人工砂的细度模数为3.3,较规范相比偏高。而且骨料的堆放也不规范，基本上属于露天堆放，导致雨季时骨料的含水率及含泥量都严重超标。

  （3）根据规范规定，混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护。现场浇筑后混凝土仓面未得到及时有效的保护，从而导致混凝土由于干缩、内外温差大等原因出现了裂缝。