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        鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害分析與控制

        2017-06-03 09:23:11邢志
        科學(xué)與財(cái)富 2017年15期
        關(guān)鍵詞:危害

        邢志

        (丹東華盛房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 遼寧丹東 118000)

        摘 要:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國是一種應(yīng)用廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式。本文所探討的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是指在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尚未達(dá)到規(guī)定的受荷強(qiáng)度前,由于承受了較大的荷載而引起的裂縫,這種裂縫在當(dāng)今建筑施工工程中出現(xiàn)頻率較高,并不為人們所重視,但對(duì)結(jié)構(gòu)卻有一定的潛在破壞作用,探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的起因,發(fā)展以及提前承受荷載對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的危害,以引起現(xiàn)場(chǎng)施工人員的注意。

        關(guān)鍵詞:混凝土裂縫;擴(kuò)展;斷裂;危害

        1 混凝土構(gòu)件提前承受荷載的幾種人為因素

        在一項(xiàng)建筑工程的施工中,往往受很多人為因素的影響,這就使混凝土構(gòu)件往往提前承受荷載。

        首先沒有一套優(yōu)秀的施工組織設(shè)計(jì)方案,往往造成施工工序混亂,沒有合理的施工程序,就會(huì)加大鋼筋混凝土構(gòu)件在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求就承受荷載的幾率。

        其次單純地追求施工進(jìn)度也是構(gòu)件提前承受荷載的一個(gè)重要因素。在工程項(xiàng)目建設(shè)中開發(fā)商和施工方都想盡快得到經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)。對(duì)開發(fā)商來說,早一天完工,早一天獲得經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)施工方來說,很多施工機(jī)械是租來的,人員是雇用的,多一天多付一天工錢。故不考慮雨天、冬季等自然因素的影響而一味地要求加快工期。

        再次提前拆模對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件提前承受荷載也有很大的影響。在施工現(xiàn)場(chǎng),有時(shí)為了加速模板的周轉(zhuǎn)、節(jié)約材料常常在鋼筋混凝土構(gòu)件尚未達(dá)到規(guī)定的拆模強(qiáng)度就提前拆模的現(xiàn)象,這樣更促使鋼筋砼構(gòu)件提前承受荷載,特別是承重模板,往往是造成鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫、破壞結(jié)構(gòu)的重要因素。

        2 提前承受荷載構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的起因與發(fā)展

        2.1鋼筋混凝土微裂縫的起因

        由于固體粒子的沉降作用,混凝上混合料在澆灌成型的過程中和在凝結(jié)以前,一般要發(fā)生不同程度的分層現(xiàn)象。粗大顆粒沉積于下部,多余的水份被擠上升或積聚在粗集料的下方形成水膜,致使混凝土的宏觀堆聚結(jié)構(gòu)不均勻。凝混土中的粗集料的下方往往還會(huì)發(fā)生內(nèi)分層見(圖1)。根據(jù)莫尚斯基的劃分,圖中區(qū)域1,即粗集料的下方稱為充水區(qū)域,含水量最大,水分蒸發(fā)后則形成孔穴,是混凝土中最薄弱的部分,常是混凝土滲水的主要通道和裂縫的發(fā)源地。

        在混凝土中起膠結(jié)作用的是水泥石。水泥石和集料界面的粘結(jié)強(qiáng)度決定了裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。水泥石和集料界面的粘結(jié)強(qiáng)度,往往是混凝土中的最薄弱環(huán)節(jié),特別是在粗集料下側(cè)的孔穴部位,尤為薄弱。事實(shí)上,在承受荷載作用之前,混凝中往往存在著微裂縫。這是由于水泥石的收縮,在集料界面上產(chǎn)生了拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,如果應(yīng)力超過了水泥石和集料的粘結(jié)強(qiáng)度,則生成細(xì)小裂縫。

        可見,混凝土中微裂縫的存在是由于混凝土材料本身的性質(zhì)所造成的。

        2.2混凝土裂縫的擴(kuò)展和斷裂

        混凝土裂縫的擴(kuò)展和斷裂都是在荷載作用下進(jìn)行的。由(圖2)我們可以看出:除上述由于混凝土收縮引起的微裂縫以外,在荷載的作用下還會(huì)產(chǎn)生新的微裂縫。這些裂縫隨荷載的增加而發(fā)展擴(kuò)大,直至斷裂為止。加荷初期,出現(xiàn)一批微裂縫,隨荷載的增加,微裂縫的數(shù)目也劇增,正如(圖2)中穩(wěn)定裂縫引發(fā)階段所示的規(guī)律變化。隨著荷載的繼續(xù)增加,發(fā)生裂縫的擴(kuò)展。但是,如果保持應(yīng)力水平不變,則裂縫的擴(kuò)展也停止,這個(gè)階段稱為穩(wěn)定的裂縫擴(kuò)展階段。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定水平時(shí)(極限強(qiáng)度的70%-90%),在荷載不變的情況下,裂縫的擴(kuò)展也會(huì)自發(fā)進(jìn)行,這個(gè)階段稱為不穩(wěn)定的裂縫擴(kuò)展階段。這時(shí)不管荷載增加與否,均會(huì)導(dǎo)致混凝土的破壞。混凝土裂縫所處的階段完全取決于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力與該構(gòu)件混凝土的極限強(qiáng)度的比值。比值越大,裂縫的危險(xiǎn)特征越大。在荷載作用下,混凝土的裂縫首先發(fā)生在水泥石和集料的界面上,最后發(fā)生在水泥石或砂漿基體內(nèi)和集料顆粒內(nèi)。

        3 提前承受荷載對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的危害

        承前所述,顯然混凝土構(gòu)件提前進(jìn)入使用狀態(tài),其極限強(qiáng)度必然低于設(shè)計(jì)的混凝土極限強(qiáng)度。此時(shí),混凝土構(gòu)件中應(yīng)力與其極限強(qiáng)度的比值必然增大,這就意味著提前承受荷載將使構(gòu)件抵抗外荷載的能力大為削弱。由圖2可以看出,在任何應(yīng)力狀態(tài)下,加荷到極限荷載的40%-60%前,不致發(fā)生明顯的危險(xiǎn)象征;加荷到極限荷載的70% -90%時(shí),在荷載不變的情況下,裂縫也會(huì)自行擴(kuò)展。這樣,由于混凝土極限強(qiáng)度的降低,必然造成裂縫出現(xiàn)和發(fā)展的各階段的提前進(jìn)行。這就促成了構(gòu)件在低應(yīng)力條件下出現(xiàn)了不該出現(xiàn)的裂縫。盡管混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度隨齡期的延長而增長,但是這些在早期引發(fā)和擴(kuò)展的裂縫卻永久地保留在混凝土構(gòu)件之中。這些裂縫在一定程度上削弱了構(gòu)件的截面抵抗能力,隨著荷載的增加及荷載長期作用,裂縫還會(huì)緩慢地發(fā)展。格雷菲斯的脆性斷裂理論認(rèn)為:在一定應(yīng)力狀態(tài)下,混凝土中裂縫達(dá)到臨界寬度后就處于不穩(wěn)定狀態(tài),它會(huì)自行擴(kuò)展,以至斷裂。有些混凝土工程交付使用一階段后,又出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫,其原因就在于此處。

        4 如何防止提前承受荷載引起的裂縫

        應(yīng)盡量避免讓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在低強(qiáng)度下提前進(jìn)入工作狀態(tài),施工中應(yīng)嚴(yán)格遵照施工規(guī)范進(jìn)行,保證混凝土強(qiáng)度在未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求時(shí),不承受荷載。特別是承重結(jié)構(gòu)的承重模板的拆除,務(wù)必在混凝土達(dá)到規(guī)定的拆模強(qiáng)度后進(jìn)行。這就要求施工技術(shù)管理人員要嚴(yán)格管理,才能保證結(jié)構(gòu)交付使用后能正常工作,才能全面提高工程質(zhì)量。具體措施如下:

        (1)在建設(shè)工程開工之前,施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員要做好施工組織設(shè)計(jì)方案并且督促其嚴(yán)格執(zhí)行。

        (2)保證模板拆除時(shí)間,嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行?,F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板及其支架拆除使混凝土強(qiáng)度,應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:

        側(cè)模,在混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞后,方可拆除。

        底模,在混凝土強(qiáng)度符合下表規(guī)定后,方可拆除現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

        (3)已拆除模板及其支架的結(jié)構(gòu),在混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求后,方可承受全部使用荷載;當(dāng)施工荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)比使用荷載的效應(yīng)更為不利時(shí),必須經(jīng)過核算,加設(shè)臨時(shí)支撐。

        參考文獻(xiàn):

        張平生.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)[M]. 北京:北京冶金工業(yè)出版社

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