【摘 要】鋼筋混凝土在建筑行業(yè)還將處于主導(dǎo)地位,而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是影響混凝土結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要因素。如何控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是一門邊緣科學(xué),也是一個(gè)系統(tǒng)工程,本文主要從設(shè)計(jì)、施工、材料等方面深入分析研究了成因并提出相應(yīng)的策略,可供參考。
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);裂縫;產(chǎn)生原因;預(yù)防措施
前言
鋼筋混凝土一旦出現(xiàn)裂縫就不容易根治;因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)針對(duì)成因,貫徹預(yù)防為主的原則,加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤、擅自改變使用功能或使用不合理等, 要有效控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫, 應(yīng)針對(duì)成因, 進(jìn)行防治。
一、鋼筋混凝土常見裂縫問題分析
1、材料質(zhì)量。材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好, 若工程上用了不合格的材料就會(huì)產(chǎn)生 豆腐渣工程 。所以說只有把好材料的質(zhì)量關(guān), 工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。
2、施工工藝。施工工藝涉及的面很廣, 一般常涉用到的有:( 1)水分蒸發(fā), 混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。( 2)混凝土是一種人造混合材料, 其質(zhì)量好壞的主要看它的均勻性和密實(shí)程度。( 3)模板構(gòu)造不當(dāng), 漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。( 4)混凝土養(yǎng)護(hù), 特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切, 混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時(shí), 如干燥過快, 則產(chǎn)生收縮裂縫, 通常發(fā)生在表面上, 裂縫不規(guī)則, 寬度小, 另外水泥在水化及硬化過程中, 散發(fā)大量熱量, 使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生溫差, 超過一定值時(shí), 因混凝土的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。( 5)避免在極端天氣條件下施工, 可以減少混凝土結(jié)構(gòu)的開裂情況。
3、地基變形。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中, 造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況, 由于地基變形造成的應(yīng)力相對(duì)較大, 使得裂縫一般是貫穿性的。
4、溫度變形。混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì), 其線膨脹系數(shù)一般為 1 10- 5/ ( 20 )。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形, 由此產(chǎn)生附加應(yīng)力, 當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中, 這類裂縫較多見, 譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫, 大體積混凝土的裂縫等。
5、濕度變形?;炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時(shí), 體積會(huì)逐漸減小, 一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍, 常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等, 通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成。混凝土的收縮值一般為 0. 2 ~ 0.4 , 其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對(duì)于超長的建筑物或構(gòu)筑物, 通常是摻加微膨脹劑等, 這樣可基本解決混凝土的早期干縮問題。
6、結(jié)構(gòu)受荷。結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多, 施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板受彎構(gòu)件, 在使用荷載作用下往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了 30% ~ 40% 的設(shè)計(jì)荷載時(shí), 就可能出現(xiàn)裂縫, 肉眼一般不易察覺, 而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計(jì)荷載的 1. 5倍以上, 所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。在使用過程中, 改變?cè)瓉硎褂霉δ埽?如將辦公室改為倉庫、屋面加層、使用不當(dāng)、增大荷載等均可能會(huì)引起出現(xiàn)裂縫。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中, 分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為 0. 2~ 0. 3mm。對(duì)那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫, 以及不允許出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害, 需加以認(rèn)真分析, 慎重處理。
7、設(shè)計(jì)不合理。如截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小, 或者由于計(jì)算錯(cuò)誤, 受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當(dāng)、節(jié)點(diǎn)不合理、結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中, 構(gòu)造處理不當(dāng), 現(xiàn)澆主梁與次梁相交處如果沒有設(shè)附加箍筋, 或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開裂。
二、鋼筋混凝土裂縫控制策略分析
1、材料選用。(1)水泥: 應(yīng)選用水化熱較低的水泥, 嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。(2)粗骨料: 宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料、級(jí)配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng); 有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。(3)細(xì)骨料: 宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。(4)外摻加料: 宜采用減水劑等外加劑, 以改善混凝土工作性能, 降低用水量, 減少收縮。
2、配料。(1)配合比設(shè)計(jì): 應(yīng)采用低水灰比、低用水量,以減少水泥用量。(2)禁止任意增加水泥用量。(3)配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確, 要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量, 攪拌均勻, 離析的混凝土必須重新拌勻后, 方可澆筑。
3、配筋。(1)鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代換, 必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。(2)鋼筋的位置要正確, 保護(hù)層過大或過小都可能導(dǎo)致混凝土開裂, 鋼筋間距過大, 易引起鋼筋之間的混凝土開裂。
4、模板工程。(1)模板構(gòu)造要合理, 以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。(2)模板和支架要有足夠的剛度, 防止施工荷載(特別是動(dòng)荷載)作用下, 模板變形過大造成開裂。(3)合理掌握拆模時(shí)機(jī), 拆模時(shí)間過早, 應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或不開裂, 但也不能太晚, 盡可能不要錯(cuò)過混凝土水化熱峰值, 即不要錯(cuò)過最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。
5、混凝土澆筑。(1)混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析現(xiàn)象, 振搗應(yīng)均勻、適度。(2)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù), 并適度延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間, 在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下, 更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù), 在澆水養(yǎng)護(hù)有因難時(shí), 或者不能保證其充分濕潤時(shí), 可采用覆蓋保濕材料等方法。
6、設(shè)計(jì)構(gòu)造。(1)建筑平面選型時(shí)在滿足使用功能要求的前提下, 力求簡(jiǎn)單, 平面復(fù)雜的建筑物, 容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。(2)合理布置縱橫墻, 縱墻開洞應(yīng)盡可能小。(3)控制建筑物有長高比, 長高比越小, 整體剛度越大, 調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。(4)合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況,使荷載分布均勻, 盡量防止受力過于集中。(5)減少地基的不均勻沉降, 除了前述的措施外, 在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度, 采用不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法, 來調(diào)整地基的不均勻變形。(6)適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和強(qiáng)度。(7)層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱, 可以增加建筑物的整體性, 提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度, 防止或減少裂縫, 即使出現(xiàn)了裂縫, 也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展。(8)正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應(yīng)合適, 構(gòu)造要合理, 可以和其結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。(9)限制伸縮縫間距。對(duì)體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制, 同樣, 也可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并使用。(10)部分窗臺(tái)砌體應(yīng)加強(qiáng)。對(duì)寬大的窗臺(tái)下部宜設(shè)置鋼筋混凝土梁, 以適應(yīng)窗臺(tái)的變形, 防止窗臺(tái)處產(chǎn)生豎直裂縫。
7、施工技術(shù)。(1)加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作, 基坑開挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。(2)開挖基槽時(shí), 要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。(3)合理安排施工順序。
三、結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象,其中最常見的要數(shù)鋼筋混凝土構(gòu)件以及墻體裂縫?;炷两Y(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的,在使用荷載不大的情況下,沒有裂縫或這類結(jié)構(gòu)性裂縫非常細(xì)微,不易為肉眼所察覺。鋼筋混凝土梁出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng),設(shè)計(jì)或施工錯(cuò)誤、改變使用功能或使用不合理等。本文就此展開論述,提出了自己的觀點(diǎn)和建議。
參考文獻(xiàn)
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