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摘 要:混凝土是當今世界上用量最大、用途最廣泛的工程材料。但混凝土結構在使用過程中,受土壤、水及空氣中有害介質的侵蝕,或混凝土材料本身有害成分的物理、化學作用,會產生劣化,客觀上會出現開裂、剝落、膨脹、松軟及強度下降等,嚴重影響了混凝土結構的使用。本文針對工業建筑混凝土結構裂縫各種問題進行分析,并在實際建筑過程中總結經驗,提出解決方案。
關鍵詞:混凝土;裂縫成因;預防措施
在建筑領域,混凝土結構裂縫是極為普遍的現象。實踐證明,混凝土結構件和相當部分裂縫是可以通過設計手段、施工措施來克服的,本文就常見的引發裂縫的原因進行歸納,并提出相應的預防措施。
1、常見混凝土裂縫原因分析
1.1材料原因
1).粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生。
2).骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大。
3).混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮。
4).水泥品種原因,礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。
5).水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
6)鋼筋銹蝕裂縫
7)堿—骨料反應裂縫,這種裂縫會伴有白色浸出物,常為地圖狀分布。
1.2地基變形
建筑物發生不同沉降時,墻體會發生斜向開裂;同時,結構中的梁也會發生彎曲、剪切開裂等。這種情況下,開裂的裂縫寬度比較大,更需要修補與補強。結構體系中構件梁的受害,特別是于基礎接觸的地基梁受害的可能性很大。
1.3施工工藝
1).現場澆搗混凝土時,振搗不當會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生。
2).高空澆注混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。
3).對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產生表面收縮裂縫。
4).大體積混凝土澆注,內部溫度過高或內外溫差過大,易混凝土產生溫度裂縫。
5).現場養護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫?;炷林兴嗍拿毠芸障叮诟稍镞^程中失水,使混凝土產生體積收縮而產生開裂。
6).模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過拆模等都有可能造成混凝土開裂。施工過程中,鋼筋表面污染,混凝土保護層太大或太小,澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。
7).現場預應力張拉不當(超張、偏心),引起混凝土張拉裂縫。
8). 在不宜施工的氣候條件下,勉強施工;冬季施工未采取防凍措施等。
9). 水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大;鋼筋保護層過小或過大;任意留置施工縫且不按規定處理;后期施工擾動前期混凝土均有可能引起裂縫.
1.4結構受荷
1).施工荷載引起的開裂
早期混凝土的強度很低,如果過早的拆除或擾動模板立柱等,極其容易引起開裂。
2).長期荷載引起的開裂
鋼筋混凝土結構在長期荷載作用下產生的開裂,可認為是由于設計時結構抗力太低造成的。
如有的混凝土大梁支承于混凝土墻體上,由于梁的荷載太大,墻體混凝土標號低,抗剪配筋不足,會在梁墊下的墻體上產生剪切開裂。
3).疲勞荷載作用下的開裂
4).動荷載作用引起的裂縫
許多鋼筋混凝土公路橋,在超載行車和頻繁的行車頻率作用下,會產生嚴重的開裂損失。在建筑物中,如倉庫和配送中心的樓板上,經常行走的吊車,也是一種動荷載和高頻率的荷載作用。構件早期不易發現問題;經過一定時期之后,行車通過時會觀察到裂縫,過后裂縫又閉合;從某一時期開始,行車通過時會發生裂縫,過后裂縫也不閉合。此時結構已發生嚴重的損傷開裂。
5)地震荷載作用引起的開裂破壞
地震荷載作用下,結構物的開裂損傷是以抗彎開裂和抗剪開裂為代表的裂縫形態。由于地震荷載的分配是按構件線剛度來分配的,地震時,摻雜在墻體中的短柱、短梁等構件,會剪切破壞。抗彎作用下的開裂具有韌性,即具有充分的變形能力。但是抗剪作用下的開裂破壞通常都是脆性破壞?,F在,新的抗震設計方法是根據柱子的剪切破壞,以保證建筑結構物有充分的抗剪強度,即按照抗震時的抗剪補強配筋(箍筋),以免地震時的崩裂破壞。
1.5設計構造
構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中;構造處理不當現澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋或附加吊筋以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。
1.6濕度變形裂縫
1.7徐變裂縫
2、預防措施
2.1設計方面
(1).設計中的‘抗’與‘放’。
‘抗’就是處于約束狀態下的結構,沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施, ‘放’就是結構完全處于自由變形無約束狀態下,有足夠變形余地時所采取的措施。設計人員應靈活地運用‘抗一放’結合、或以‘抗’為主、或以‘放’為主的設計原則,來選擇結構方案和使用的材料。
(2).設計中盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。
(3).積極采用補償收縮混凝土技術:
(4).重視對構造鋼筋的認識:
(5).對于大體積混凝土,建議在設計中考慮采用60天齡期混凝土強度值作為設計值,以減少混凝土單方用灰量,并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。
2.2材料選用
(1)水泥:根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強高的水泥,嚴禁使用安全性不合格水泥。
(2)粗骨料:宜用表面粗糙、質地堅硬的石料。級配良好,孔隙率小,無堿性反應;有害物質及粘土含量不超過規定。
(3)細骨料:宜用顆粒較粗、孔隙較小,含泥量較低的中砂。
(4)外摻料 :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。
2.3配料
(1)配合比設計:采用低水灰比、低用水量,以減少混凝土的收縮。
(2)禁止任意增加水用量。
(3)配制混凝土時計量應準確,要嚴格控制灰比和水泥用量,攪拌要均勻,離析的混凝土必須重新拌勻后,方可澆灌。
2.4配筋
鋼筋配置應嚴格按施工圖施工,鋼筋位置要正確。
2.5模板工程
(1)模板構造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導致混凝土裂縫。
(2)模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(特別是動荷載)作用下,模板變形過大造成開裂。
(3)合理掌握拆模時間,保證早齡期混凝土不損壞或開裂,。盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值。
2.6混凝土澆筑
(1)混凝土澆筑時應防止離析顯現,振搗應均勻、適度。
(2)加強混凝土的早期養護時間。在氣溫高、濕度低或風速大的條件下,更應及早進行噴水養護。當澆水養護有困難時,或者不能保證其充分濕潤時,可采用覆蓋保溫等方法。
2.7施工技術
(1)加強地基的檢查與驗收工作。對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探,當探出有不利地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收后,方可進行下一步施工。
(2)開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結構。合理安排施工順序。相鄰建(構)筑物間距較近時,一般應先施工較深基礎,以防止基坑開挖破壞已建基礎的地基。
混凝土裂縫問題一直嚴重困擾著混凝土的施工質量,在混凝土生產以及施工過程中有針對性地采取預防措施,盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結構盡量不出現裂縫,或盡量減少裂縫的數量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現,以確保工程質量,使建筑物具備良好的耐久性和結構穩定性。
參考文獻:
1、混凝土結構的裂縫與對策—機械工業出版社—2006-12
2、淺談商品混凝土結構裂縫的控制—泰州職業技術學院學報—2004-2
3、商品混凝土結構裂縫產生原因及預防措施—科技咨詢—建筑科學 2004-4
4、王鐵龍— 工程結構裂縫控制—中國建筑工業出版社-2007-5