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[摘 要]在房屋建筑的砖砌体结构及钢筋混凝土结构中,裂缝是一种具有普遍性的现象,是最常见的缺陷。工程实践表明,房屋结构中的许多可见裂缝并非由于荷载所引起,混凝土构件的多数轻微细小的裂缝,对承载力、使用功能和耐久性不会有大的影响,但可见的裂缝较宽时,会影响结构的抗渗性能,导致水分及有害物质渗入,诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的碳化,从而有损结构的承载力、使用功能和耐久性。
[关键词]裂缝;砌体结构;钢筋混凝土结构;加固
中图分类号:TV543+.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)43-0258-01
1 建筑结构裂缝概述
结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的,如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝,荷载试验的钢筋混凝土上梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。裂缝的扩展时结构物破坏的初始阶段;相对的某些裂缝,其承载力也可能受到一定威胁。同时,结构物裂缝可以引起渗漏,引起持久强度大的降低,如保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等。
裂缝的主要成因不外乎以下三种:由外荷载(如静、动荷载)的直接应力;由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝;由变形变化引起的裂缝。次应力引起的裂缝也是由荷载引起。所以,裂缝分为两大类:荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。根据国内外调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
2 建筑裂缝形成的原因
2.1 塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3-4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝士本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
2.2 塑性沉降裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板、而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
2.3 温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
2.4 原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。①砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。②拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
2.5 施工工艺质量引起的裂缝
裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:①钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,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,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。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的起源点。③混凝土浇注过快,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,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。④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。⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。⑥混凝土分层或分段浇注时,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。⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,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。⑨施工时拆模过早,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。
3 预防混凝土结构裂缝产生的方法
3.1 加强建筑结构设计的科学性、合理性
(1)在进行结构设计时应将屋面的标高与楼房高度保持一致。
(2)在建筑物结构设计时应增设圈梁,圈梁的增设能提高墙体的受力性能,有效减少墙体温度裂缝的产生。圈梁应尽量围绕着墙体设置,在施工中应严格按照建筑结构设计走。
(3)在施工过程中使用微膨胀混凝土。微膨胀混凝土与普通的混凝土相比有很多的优点,它能有效的避免温度裂缝的产生。在施工设计中,一定要根据实际情况酌情的加入微膨胀剂,然后再采取一定的措施加以验算。
3.2 加强对混凝土的养护
混凝土浇筑后要及时进行科学地养护,在混凝土浇筑后应在其表面铺上一层草席或薄膜等,为混凝土的硬化创造合适的条件。这样不仅能有效的减少混凝土表面水分的蒸发,而且还能够使混凝土内、外部的温差始终保持在合适的范围内,极大的降低了混凝土结构裂缝产生的概率,增强了混凝土的均匀密实度。
3.3 选择合适的混凝土浇筑方法
混凝土浇筑的方法可分为分层法、分段法等。分层法适用于混凝土仓面较大的情况下,这样能有效的降低混凝土自身重量对底层造成的不利影响。分层浇筑在浇筑过程中是逐步累加的,浇完底层后再浇上面一层,就按照这样的顺序逐层浇筑,直到完工。分段法是先把浇筑的范围划分为几个阶段,然后逐段进行浇筑。采用这两种方法浇筑混凝土时,一定要保证浇筑工作的连续性,浇筑工作不能出现间断和施工缝隙现象。
3.4 将温差控制在合理的范围内
混凝土在浇筑后一定要采取有效措施做好对混凝土内外温差的控制,这样才能保持混凝土的性状,控制混凝土结构裂缝的产生。在恶劣的气候条件下,更应及时加强对混凝土的养护,确保混凝土内外温差能够不受外界自然环境的影响。
4 结语
混凝土施工是建筑工程施工中的重点,好的混凝土施工不仅能够提高建筑工程的质量,而且还能确保建筑物能够长久使用。混凝土裂缝控制是混凝土施工中非常关键的环节,所以建筑企业在施工中一定要做好对混凝土裂缝的控制工作,提高施工人员的技术水平,在施工中坚持理论与实践相结合的原则,采用科学的技术方法,做好混凝土施工工作。
参考文献
[1] 侯小红.从建筑结构設计谈混凝土结构的裂缝问题[J].太原城市职业技术学院学报,2008,(08).
[2] 邵建达,茅铁君.混凝土结构裂缝的产生原因及防治措施[J].中国高新技术企业,2010,(10).
[3] 董春玲,李兴凯.浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].黑龙江科技信息,2010,28.
[关键词]裂缝;砌体结构;钢筋混凝土结构;加固
中图分类号:TV543+.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)43-0258-01
1 建筑结构裂缝概述
结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的,如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝,荷载试验的钢筋混凝土上梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。裂缝的扩展时结构物破坏的初始阶段;相对的某些裂缝,其承载力也可能受到一定威胁。同时,结构物裂缝可以引起渗漏,引起持久强度大的降低,如保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等。
裂缝的主要成因不外乎以下三种:由外荷载(如静、动荷载)的直接应力;由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝;由变形变化引起的裂缝。次应力引起的裂缝也是由荷载引起。所以,裂缝分为两大类:荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。根据国内外调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
2 建筑裂缝形成的原因
2.1 塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3-4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝士本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
2.2 塑性沉降裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板、而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
2.3 温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
2.4 原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。①砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。②拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
2.5 施工工艺质量引起的裂缝
裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:①钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,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,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。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的起源点。③混凝土浇注过快,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,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。④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。⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。⑥混凝土分层或分段浇注时,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。⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,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。⑨施工时拆模过早,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。
3 预防混凝土结构裂缝产生的方法
3.1 加强建筑结构设计的科学性、合理性
(1)在进行结构设计时应将屋面的标高与楼房高度保持一致。
(2)在建筑物结构设计时应增设圈梁,圈梁的增设能提高墙体的受力性能,有效减少墙体温度裂缝的产生。圈梁应尽量围绕着墙体设置,在施工中应严格按照建筑结构设计走。
(3)在施工过程中使用微膨胀混凝土。微膨胀混凝土与普通的混凝土相比有很多的优点,它能有效的避免温度裂缝的产生。在施工设计中,一定要根据实际情况酌情的加入微膨胀剂,然后再采取一定的措施加以验算。
3.2 加强对混凝土的养护
混凝土浇筑后要及时进行科学地养护,在混凝土浇筑后应在其表面铺上一层草席或薄膜等,为混凝土的硬化创造合适的条件。这样不仅能有效的减少混凝土表面水分的蒸发,而且还能够使混凝土内、外部的温差始终保持在合适的范围内,极大的降低了混凝土结构裂缝产生的概率,增强了混凝土的均匀密实度。
3.3 选择合适的混凝土浇筑方法
混凝土浇筑的方法可分为分层法、分段法等。分层法适用于混凝土仓面较大的情况下,这样能有效的降低混凝土自身重量对底层造成的不利影响。分层浇筑在浇筑过程中是逐步累加的,浇完底层后再浇上面一层,就按照这样的顺序逐层浇筑,直到完工。分段法是先把浇筑的范围划分为几个阶段,然后逐段进行浇筑。采用这两种方法浇筑混凝土时,一定要保证浇筑工作的连续性,浇筑工作不能出现间断和施工缝隙现象。
3.4 将温差控制在合理的范围内
混凝土在浇筑后一定要采取有效措施做好对混凝土内外温差的控制,这样才能保持混凝土的性状,控制混凝土结构裂缝的产生。在恶劣的气候条件下,更应及时加强对混凝土的养护,确保混凝土内外温差能够不受外界自然环境的影响。
4 结语
混凝土施工是建筑工程施工中的重点,好的混凝土施工不仅能够提高建筑工程的质量,而且还能确保建筑物能够长久使用。混凝土裂缝控制是混凝土施工中非常关键的环节,所以建筑企业在施工中一定要做好对混凝土裂缝的控制工作,提高施工人员的技术水平,在施工中坚持理论与实践相结合的原则,采用科学的技术方法,做好混凝土施工工作。
参考文献
[1] 侯小红.从建筑结构設计谈混凝土结构的裂缝问题[J].太原城市职业技术学院学报,2008,(08).
[2] 邵建达,茅铁君.混凝土结构裂缝的产生原因及防治措施[J].中国高新技术企业,2010,(10).
[3] 董春玲,李兴凯.浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].黑龙江科技信息,2010,28.