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[论文关键词]混凝土结构裂缝 原因 措施
[论文摘要]分析混凝土结构裂缝形成的原因,制订防止裂缝形成的措施。
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
在我国建筑业的快速发展过程中,钢筋混凝土在民用建筑业使用广泛。而随着预拌混凝土的推广使用,由于其具有大量的优点:质量可靠、性能稳定、生产效率高、劳动强度低等,因而使得其在多层、高层建筑中均广泛地应用。
裂缝是固体材料中的某种不连续现象。在民用建筑工程施工中,钢筋混凝土的裂缝又经常出现,不可避免,是我们必须面对的重要问题。裂缝对结构产生严重的危害:
影响结构承载力和使用安全性
对于受弯构件的楼板,尽管受弯区允许有在一定宽度范围内的裂缝存在,但是裂缝对结构承载力的影响是不可忽视的。
影响结构的防水性
具有防水要求的部位的钢筋混凝土产生裂缝后,除了影响结构安全外,还带来的直接的危害就是渗漏水,严重影响使用功能。
影响结构的耐久性和使用寿命
裂缝的存在,空气中的CO2、SO2气体及雨水等就会顺着裂缝进入混凝土内部,造成钢筋锈蚀的加快,从而引起钢筋混凝土结构耐久性的下降和缩短建筑物的使用寿命,直接影响了结构的耐久性。
混凝土是一种抗压强度很高但抗拉强度很低的脆性材料,在工程施工和使用过程中,当温、湿度发生变化、负荷较早或地基不均匀沉降时,极容易产生裂缝。
材料质量
混凝土主要由水泥、细骨料(沙子)、粗骨料(骨石子)、水及外加剂组成。混凝土如采用质量不合格的材料,可能导致结构出现裂缝。如砂石含泥量超过规定,可能会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝;砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝;碱骨料反应,骨料中活性氧化硅成分与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,造成钢筋混凝土构件产生爆裂状裂缝,有可能产生严重的后果,碱骨料反应在潮湿的地方较为多见。
地基变形
在钢筋混凝土结构中,造成开裂的主要原因是不均匀沉降;由于地基变形产生的裂缝一般是贯穿性的。
施工工艺
在钢筋混凝土结构各工序施工过程中,若施工工艺不合理,施工质量差,则可能产生各种形式的裂缝。比较典型且常见的如下:
1.混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面缺少养护,表面干燥可使其内外温差较大,更容易产生裂缝。
2.混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝。
3.混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
4.钢筋表面被油污等污染;保护层过小或过大;或胡乱踩踏上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,则形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
5.任意留置施工缝且不按规定处理。混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
6.泵送混凝土施工时,为保证混凝土流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致其凝结硬化时收缩量增加,表面出现不规则的收缩裂缝。
7.在不适宜施工的气候条件下,勉强施工(如混凝土早期受冻、构件内外温差大),易使构件表面出现裂纹、局部剥落,或出现空鼓现象。
8.施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;拆模过早,或施工荷载上得过早,因混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。]
(四)湿度变形裂缝
普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。
(五)设计及构造
混凝土结构构件断面突变,或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当以及各种结构缝设置不当等因素均易导致混凝土开裂。
(六)徐变裂缝
结构构件在内应力的作用下,混凝土由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2-3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。
预防措施
钢筋混凝土结构裂缝的预防,注意以下几点:
(一)材料选用
1.应选用水化热较低的水泥,施工中要采用合理降低水化热的措施。
2.粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好,孔隙率小,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。
3.细骨料宜用颗粒较粗、孔隙较小,含泥量较低的中砂。
4.外掺料宜采用减水剂等外加剂,以降低用水量,减少收缩;改善混凝土工作性能。 (二)配料
1.配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。
2.配制混凝土时要严格控制水灰比和水泥用量,计量要准确,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新搅拌均匀后,方可浇筑。
(三)配筋
1.钢筋品种、规格、数量的改变、代用时必须考虑其塑性、延性,必须考虑对构件抗裂性能的影响。
2.钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。
(四)模板工程
1.模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。
2.模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。
3.合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,过早拆模可能造成混凝土的粘结和缺棱掉角现象;但也不能太晚,太晚易造成拆模困难;拆模尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(五)混凝土浇筑
1.混凝土浇筑时应防止离析,振捣应均匀、适度,振捣时间不能太短也不能太长。
2.加强混凝土的早期养护。在气温高、湿度低或风速大时,应及早进行喷水养护、覆膜等。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。
三、混凝土裂缝常见补救措施
1.表面处理法:包括表面涂抹和表面补贴法。表面涂抹的适用范围是浆液难以灌入的细而浅的裂缝,其深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水、不伸缩以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
2.灌浆法:主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。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.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,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,然后作填充处理。
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。
在现代建筑施工过程中,混凝土裂缝问题一直严重影响着混凝土的施工质量,在混凝土生产及施工过程中必须有针对性地采取预防措施,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝,以确保工程质量。