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        房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略分析

        2020-01-01 11:18:26
        四川建材 2020年1期
        關(guān)鍵詞:房屋結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆房屋建筑

        童 利

        (中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430070)

        1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生裂縫的不利影響

        1.1 降低安全性能

        在房屋建設(shè)中,如果現(xiàn)澆混凝土出現(xiàn)了裂縫,那么會造成很多的不安全隱患;并且,隨著時間的推移,裂縫的面積和深度也會越來越大,直接影響混凝土的承載能力,造成結(jié)構(gòu)的承載能力下降,其耐久性能也會降低;如果情況嚴(yán)重,會直接造成混凝土結(jié)構(gòu)的倒塌,引發(fā)更多的危險(xiǎn)事故。

        1.2 加劇水的滲漏

        如果現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生了裂縫,在下雨天或者潮濕的環(huán)境下,水分會進(jìn)入建筑物的內(nèi)部,造成腐蝕、溶化等情況,導(dǎo)致建筑物的損壞;并且,滲入到建筑內(nèi)部的水分不會輕易被排出來,如果溫度下降到了0℃以下,那么滲進(jìn)去的水分會因?yàn)闇囟冗^低而發(fā)生結(jié)冰、膨脹等現(xiàn)象,進(jìn)一步造成裂縫的擴(kuò)大,加劇水的滲漏。

        1.3 增加鋼筋的腐蝕

        如果出現(xiàn)了裂縫,會造成混凝土內(nèi)部的一部分鋼筋直接暴露在空氣中,受到二氧化硫、二氧化碳等有害物質(zhì)的腐蝕,造成鋼筋的銹化,對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不利的影響;如果銹蝕的情況嚴(yán)重,那么不斷產(chǎn)生的銹跡會積累在鋼筋上,并且不斷鼓脹,達(dá)到一定程度的時候,會將混凝土的保護(hù)層頂破,然后形成新裂縫,新裂縫又會因?yàn)轭愃频那闆r產(chǎn)生新銹蝕,如此反復(fù),最終的結(jié)果就是整個混凝土保護(hù)層破裂甚至脫落,從而使其失去支撐、固定的作用,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩塌。

        2 房屋建筑現(xiàn)澆混凝土施工中裂縫的產(chǎn)生原因

        2.1 收縮裂縫

        在某些情況下,由于施工等原因造成的裂縫是正?,F(xiàn)象,例如在不影響建筑物承重、負(fù)荷的情況下,存在小于0.05 mm的裂縫,由于其產(chǎn)生的危害基本上微乎其微,所以不屬于重大的裂縫類型,但是也是屬于收縮裂縫的一種。收縮裂縫就是來自于混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因?yàn)榛炷猎谀踢^程中,如果體積發(fā)生變化的過程,就容易產(chǎn)生的內(nèi)部裂縫。一般情況下,在進(jìn)行混凝土施工的時候,天氣炎熱是造成裂縫的直接原因,例如水泥的水化熱現(xiàn)象、高溫下的斷裂現(xiàn)象等,這些裂縫彼此之間沒有形成交叉重合,是以規(guī)則的條狀的形式出現(xiàn),一般分布在與鋼筋平行的截面位置,但是其產(chǎn)生的危害是非常大的,也會給建筑物帶來直接的不利影響。

        2.2 超載裂縫

        在進(jìn)行混凝土施工的時候,如果表面的構(gòu)件承重、負(fù)荷能力過大,很容易產(chǎn)生超載裂縫;如果是由于剪力較大的原因,那么超載裂縫是以上部向下部的方向進(jìn)行延伸,呈現(xiàn)斜向方式;一般情況下,裂縫所呈現(xiàn)的是垂直的縱向細(xì)縫,但是,如果因?yàn)閮?nèi)部的構(gòu)件位置受到了很大的彎矩壓力,那么裂縫的延伸方向就是相反的。

        2.3 材料使用不當(dāng)引起的裂縫

        除了收縮、超載會引起裂縫,材料使用不當(dāng)也會引起裂縫,例如材料品類、大小、摻量、表面積大小、水泥干縮等方面,都是產(chǎn)生裂縫的主要因素。其中有兩點(diǎn)是至關(guān)重要的影響因素:①骨料是引起水泥石收縮的約束相,要想使混凝土的收縮減少,那么需要加大骨料的最大粒徑、降低砂率、砂的細(xì)度模數(shù)等方面,以實(shí)現(xiàn)最佳的收縮效果;其中,骨料相關(guān)的吸水率對現(xiàn)澆板的硬度、剛度及可壓縮性都產(chǎn)生了一定的影響,如果骨料對于水泥產(chǎn)生的壓縮系數(shù)小,那么骨料的吸水率大一些,現(xiàn)澆板的收縮也會變大;除此之外,用水量、水泥用量、水灰比、砂率、灰漿比等因素也會造成裂縫的產(chǎn)生;②粉煤灰的表面積較小,粉煤灰摻量的多少會直接影響混凝土的干燥收縮功能,如果摻量增加,那么收縮會減小。

        2.4 氣候原因所造成的裂縫

        由于材料的種類不同,會產(chǎn)生不同的應(yīng)力,如果外部天氣過于炎熱,那么不同的材料會因?yàn)閼?yīng)力的不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng),如果這種應(yīng)力反應(yīng)超過材料的承重、負(fù)荷的最大極限,那么就會造成裂縫的產(chǎn)生;由于在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中會使用很多不同類型的材料,而每種材料膨脹現(xiàn)象的環(huán)境要求是不一樣的,因此,即使處于相同的外部環(huán)境,溫度都是一樣的,兩種材料也會因?yàn)樽陨淼牟馁|(zhì)問題、溫差問題而產(chǎn)生剪力,當(dāng)發(fā)生應(yīng)力大于剪力的情況,就會直接造成裂縫的產(chǎn)生。

        3 現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制措施

        3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制措施

        1)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,由于自身預(yù)應(yīng)力、外部環(huán)境等方面的影響,很容易發(fā)生結(jié)構(gòu)斷面突變的情況。一般情況下,如果構(gòu)件應(yīng)力太過集中,那么就會產(chǎn)生裂縫。因此,為了更好地避免裂縫的產(chǎn)生,可以使用梁板結(jié)構(gòu),并且提升梁板構(gòu)件的強(qiáng)度及硬度,以有效減少應(yīng)力突變帶來的不利影響,也可以通過減少樓板開洞形成的細(xì)腰現(xiàn)象以減少裂縫的產(chǎn)生。

        2)在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,需要選擇合適數(shù)量的鋼筋配置,如果存在鋼筋數(shù)量太少或者鋼筋過大、過粗等不符合房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況,那么后期很容易產(chǎn)生現(xiàn)澆混凝土裂縫。因此,在進(jìn)行鋼筋選擇的時候,需要結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求,并且選擇合適的墻板、樓面等薄壁構(gòu)件的鋼筋配置。

        3)在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的過程中,需要考慮到混凝土產(chǎn)生裂縫的原因,很多情況下,混凝土裂縫是因?yàn)榛炷恋氖湛s而產(chǎn)生的,因此,為了防止混凝土產(chǎn)生收縮的情況,需要在初步設(shè)計(jì)的時候,有計(jì)劃性的使用補(bǔ)償收縮的混凝土技術(shù),即摻加合適分量的膨脹劑進(jìn)行中和,避免出現(xiàn)混凝土收縮情況。

        4)在初步設(shè)計(jì)的過程中,還需要將混凝土構(gòu)件可能出現(xiàn)的各類收縮變形情況考慮在內(nèi)。首先,在進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候,需要做到科學(xué)、合理,具有可行性,并且從房屋結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況出發(fā),進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算,設(shè)計(jì)出一套兼具實(shí)用、合理、有效的實(shí)施方案,確保施工的順利開展。同時,需要注意的是,在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候,需要確保房屋建筑結(jié)構(gòu)具備足夠的承載力,可以有效應(yīng)對裂縫、變形等情況。其次,需要針對房屋建設(shè)中出現(xiàn)的裂縫情況進(jìn)行針對性的技術(shù)處理和設(shè)計(jì),例如,對于混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫,可以通過使用“放”與“抗”的原則,進(jìn)行有效預(yù)防;其中,“抗”原則是非常重要的,可以有效加強(qiáng)混凝土對抗變形、避免裂縫產(chǎn)生等性能,還可以提高其抗拉伸能力,對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,是至關(guān)重要的。所謂“抗”原則,就是指通過在某些部位的構(gòu)造上增加配筋,以加強(qiáng)混凝土的彈性極限拉伸程度,從而可以進(jìn)行有效、靈活調(diào)節(jié),應(yīng)對因構(gòu)件變形而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的情況??梢酝ㄟ^增加配筋以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)著十分重要的位置,很多情況下,為了有效避免房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫,會在梁側(cè)增加一部分縱向的鋼筋,在屋面板角部增設(shè)相應(yīng)的雙向鋼筋網(wǎng),并在磚混結(jié)構(gòu)的樓面板設(shè)置圈梁,以提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗裂縫能力。需要注意的是,如果增加了配筋的數(shù)量,那么產(chǎn)生收縮裂縫的可能性就會增加,所以,在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候,需要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行合理的增加,實(shí)現(xiàn)其功能最大化,同時又可以有效控制裂縫的產(chǎn)生。

        3.2 選材和配合比設(shè)計(jì)措施

        1)選擇符合房屋建筑要求的混凝土、水泥等原材料,包括其品牌、等級、性能等方面都要考慮在內(nèi)。

        2)在選擇含砂量配比的時候,需要符合相關(guān)的規(guī)定,選擇品質(zhì)優(yōu)良的砂、石等原材料,并確保在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的時候,設(shè)計(jì)合理的水灰比、砂率等比例,避免混凝土出現(xiàn)離析、泌水、保水性不良等問題。

        3)在進(jìn)行添加摻和料、外加劑的時候,不可進(jìn)行盲目添加,需要選擇合適的類型數(shù)量,以提高混凝土的性能。

        4)由于水泥在施工中的使用量是非常大的,因此隨著水泥用量的增加,那么水泥漿體積也會隨著增加,坍落度也會變大,收縮也會呈現(xiàn)變大的趨勢,所以,在進(jìn)行配比設(shè)計(jì)的時候,需要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的混凝土設(shè)計(jì)坍落度。

        5)需要正確使用混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù),根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的不同膨脹效果,選擇添加不同種類、性能的膨脹劑,并且控制合理的摻和數(shù)量。

        3.3 結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)措施

        在混凝土結(jié)構(gòu)材料中,存在著非均勻性特征,因此,在拉力作用下,相關(guān)的截面會產(chǎn)生不同類別、大量的不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn),如果這些應(yīng)力集中點(diǎn)積累到一定的高度和強(qiáng)度,那么就會發(fā)生變形的情況,如果變形的情況沒有得到改善,持續(xù)加重,那么最終就會出現(xiàn)裂縫;因此,為了有效避免變形和裂縫的產(chǎn)生,在設(shè)計(jì)的過程中,需要選擇合適的配筋數(shù)量,一方面可以實(shí)現(xiàn)降低混凝土內(nèi)應(yīng)力的作用,另一方面,如果增加混凝土出現(xiàn)裂縫,可以進(jìn)一步增加了混凝土的極限拉伸效果。

        4 結(jié) 語

        為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對裂縫的有效控制,需要首先了解裂縫帶來的不利影響,因?yàn)榱芽p會直接降低建筑物的安全性能,加劇水的滲漏現(xiàn)象,增加鋼筋的腐蝕,而混凝土裂縫主要為收縮裂縫、超載裂縫、材料使用不當(dāng)引起的裂縫、氣候原因所造成的裂縫。因此,為了有效避免裂縫的產(chǎn)生,需要從選材和配合比設(shè)計(jì)方面入手,在設(shè)計(jì)的過程中,嚴(yán)格把控房屋結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)原則,通過合理的配筋、摻加外加劑等方式,預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)變形和產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象,從而確保工程質(zhì)量和施工的順利開展。

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