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【摘 要】 裂缝产生的主要原因有以下三种情况:①外荷载的直接应力所产生的裂缝。这种作用应力是按常规计算的主要应力,结构受力状态与设计一致;②外荷载作用产生结构次应力引起的裂缝。任何一个结构的设计均有计算模型,当计算模型与实际工作状态有较大差异时,在外荷载作用下结构必然产生次应力;③结构变形产生的裂缝。钢筋混凝土结构受温度影响引起收缩与膨胀、不均匀沉降产生的应力引起的裂缝。
【关键词】 建筑工程;钢筋混凝土;结构裂缝
一、钢筋混凝土现浇板裂缝原因的分析
1、混凝土原材料质量方面
材料品种不同也会现浇板的裂缝产生影响,其种类、掺量和比表面积的大小是影响水泥干缩性的主要因素。混凝土干燥收缩随粉煤灰掺量的增加而减小,因为粉煤灰的比表面积最小。骨料是水泥石收缩的约束相。一般认为,增大骨料最大粒径、降低砂率、提高砂的细度模数都可使混凝土的收缩减小。骨料对水泥石收缩约束度越大,混凝土收缩量越小,骨料的弹性模量越大、体积含量越高,则骨料体积压缩系数越小。骨料的吸水率反映其孔隙率的大小,骨料吸水率高,混凝土收缩大,吸水性影响了骨料的刚度和可压缩性。混凝土配合比对于缩有很大的影响,包括单位用水量,单位水泥用量,水灰比,砂率及灰浆比
1)水泥凝结或膨胀不正常,如水泥安定性不稳定,水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生体积膨胀,产生裂缝。
2)如果骨料中含泥量过多,则随着混凝土的干燥,会产生不规则的网状裂缝。
3)碱-骨料反应:安山岩、玄武岩、辉绿岩、千枚岩等碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应,生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏,产生裂缝。
4)水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水泥、外渗混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送砼为了满足泵送条件:坍落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象,此时,砼脱水干缩时,就会产生表面裂缝。
2、施工质量方面
1)混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分、空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之前洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝。
2)混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
3)在施工过程中由于施工工艺不当,致使支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座变成塑性铰支座,使板上部沿梁支座处产生裂缝;楼板的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载,造成混凝土楼板的弹性变形,致使砼早期强度低或无强度時,承受弯压拉应力,导致楼板产生内伤或断裂;大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负穹矩造成横向裂缝。
4)后浇带施工不慎而造成的板面裂缝:为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法,有些施工后浇带不完全按设计要求施工,例如施工未留企口缝;板的后浇带不支模板,造成斜坡搓;疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。
5)楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当,如水管、电线套管铺设不够牢靠、集中铺设、上下交叠铺设致使水管、电线套管上皮在垫层厚度1/3以内,保护层厚度不足都可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
6)众所周知,混凝土引起收缩的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一种新的水泥结晶体,这种结晶体化合物较原材料体积小,因而引起混凝土体积的收缩,即所谓的凝缩,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
7)养护不当
二、对现浇楼板裂缝的控制措施
1、材料控制
混凝土的选料和选配必须控制好原材料质量;混凝土配合比选用要合理,设计配合比必须通过试验确定材料配比和用量;采用高效优质混凝土外掺剂,改善和减少混凝土的收缩值;现场要严格控制商品混凝土坍落度检查,以保证混凝土熟料的半成品质量。
(1)水泥是混凝土中最主要的胶凝材料,水泥的强度,水泥的含碱量均会对水泥的开裂性能产生影响,水泥等级越高,细度越细,早强越高对混凝土开裂影响越大。相同等级的水泥,随着含碱量的增加,开裂时间有缩短的趋势。
(2)混凝土中加一定量的粉煤灰不仅可以改善和易性,减少水泥用量,延长混凝土凝结时间,降低水化热,还可以提高混凝土的体积稳定性,从而提高混凝土的抗裂性能,但不同等级的粉煤灰对混凝土抗裂性能的贡献不同,Ⅰ级粉煤灰优于Ⅱ级粉煤灰,因此在条件允许的情况下,混凝土中可以加入适量相当级别的粉煤灰掺合料,以提高混凝土的抗裂性。
(3)混凝土外加剂的品种与掺量应根据混凝土性能的要求,施工方法及气候条件等因素确定,外加剂掺和料选择不当,或掺量不当,会严重增加混凝土收缩。
(4)骨料是混凝土中又一主要组成材料,在混凝土中起骨架作用,骨料级配不良或含泥量过大都会造成混凝土收缩增大,骨料粒径越细,针片状含量越大,混凝土收缩越大。
2、施工方面的控制措施
(1)加强对模板强度、刚度和稳定性的控制
现浇混凝土模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性。上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板,如支撑在天然地基上,应保证基础均匀受力并防止下沉。拆模时的混凝土强度,模板拆除的顺序及拆模后的支顶加固措施,均应符合相关规范的要求。 (2)加强对混凝土浇筑的控制
混凝土在浇筑前必须具有良好的合易性和规定的坍落度,严禁使用已初凝或离析的混凝土进行浇筑。混凝土浇筑时,应保证振捣的时间和位置,防止漏振、欠振和过振,严禁用振动钢筋的方法振捣混凝土。对于钢筋密集部位的混凝土宜采用小直径振动器或体外振捣方法振捣。对已初凝的混凝土不能再次进行振捣,避免破坏已形成的混凝土结构强度,而应待其充分凝固后按施工缝的接搓进行处理。
(3)加强楼面上层钢筋网的有效保护
在进行楼层施工作业时,尽可能合理和科学地安排好各工程交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,管线预埋和模板封镶收头及时穿插并争取全面完成,减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。在楼梯、通道和必须的通行处,搭设临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。切实保护板面上部负弯矩配筋的正确位置,楼面双层双向钢筋必须设置纵横支撑点,不准随意踩踏中间架空部位钢筋。
(4)模板要进行强度计算,支撑牢固,按规定时间拆模。
(5)提倡使用平板振捣器,因为振捣棒振捣想不碰钢筋是不可能的。
(6)加强对楼面混凝土的养护
混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量減少混凝土初期伸缩裂缝的发生。混凝土初凝后应及时洒水保湿养护,重要部位养护宜采用保水性较好的草袋、麻袋或编织物湿润接触覆盖。对于表面积较大的现浇楼板也可采用蓄水养护。养护时间一般为7~14天。冬季现浇楼板的养护,应采用暖棚法或保温法,混凝土养护期内应始终使混凝土处于潮湿状态,覆盖材料应采用保温、保湿良好的材料。在干燥、高温、暴晒或风力较大的环境条件下浇筑的混凝土,应在浇筑后立即覆盖塑料薄膜保湿养护,并在混凝土初凝2小时后洒水养护。
三、总结
现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,大量工程实践说明,只要在设计和施工过程中,针对各种影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计和施工规范,弄清裂缝出现的原因,再加以正确的处理措施,裂缝是可以得到控制和预防的。
参考文献:
[1]建设部标准定额研究所.混凝土结构设计规范GB50010-2010.北京:中国建筑工业出版社,2011-12-01
[2]中国建筑标准设计研究院等.高层建筑混凝土设计规程.CECS230:2008
【关键词】 建筑工程;钢筋混凝土;结构裂缝
一、钢筋混凝土现浇板裂缝原因的分析
1、混凝土原材料质量方面
材料品种不同也会现浇板的裂缝产生影响,其种类、掺量和比表面积的大小是影响水泥干缩性的主要因素。混凝土干燥收缩随粉煤灰掺量的增加而减小,因为粉煤灰的比表面积最小。骨料是水泥石收缩的约束相。一般认为,增大骨料最大粒径、降低砂率、提高砂的细度模数都可使混凝土的收缩减小。骨料对水泥石收缩约束度越大,混凝土收缩量越小,骨料的弹性模量越大、体积含量越高,则骨料体积压缩系数越小。骨料的吸水率反映其孔隙率的大小,骨料吸水率高,混凝土收缩大,吸水性影响了骨料的刚度和可压缩性。混凝土配合比对于缩有很大的影响,包括单位用水量,单位水泥用量,水灰比,砂率及灰浆比
1)水泥凝结或膨胀不正常,如水泥安定性不稳定,水泥中含有生石灰或氧化镁,这些成分在和水化合后产生体积膨胀,产生裂缝。
2)如果骨料中含泥量过多,则随着混凝土的干燥,会产生不规则的网状裂缝。
3)碱-骨料反应:安山岩、玄武岩、辉绿岩、千枚岩等碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应,生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏,产生裂缝。
4)水灰比、塌落度过大,或使用过量粉砂。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此,水、水泥、外渗混合材料外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度。而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝,泵送砼为了满足泵送条件:坍落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象,此时,砼脱水干缩时,就会产生表面裂缝。
2、施工质量方面
1)混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分、空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之前洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝。
2)混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
3)在施工过程中由于施工工艺不当,致使支座处负筋下陷,保护层过大,固定支座变成塑性铰支座,使板上部沿梁支座处产生裂缝;楼板的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载,造成混凝土楼板的弹性变形,致使砼早期强度低或无强度時,承受弯压拉应力,导致楼板产生内伤或断裂;大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负穹矩造成横向裂缝。
4)后浇带施工不慎而造成的板面裂缝:为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法,有些施工后浇带不完全按设计要求施工,例如施工未留企口缝;板的后浇带不支模板,造成斜坡搓;疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。
5)楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当,如水管、电线套管铺设不够牢靠、集中铺设、上下交叠铺设致使水管、电线套管上皮在垫层厚度1/3以内,保护层厚度不足都可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
6)众所周知,混凝土引起收缩的原因,在硬化初期主要是由于水泥的水化作用,形成一种新的水泥结晶体,这种结晶体化合物较原材料体积小,因而引起混凝土体积的收缩,即所谓的凝缩,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
7)养护不当
二、对现浇楼板裂缝的控制措施
1、材料控制
混凝土的选料和选配必须控制好原材料质量;混凝土配合比选用要合理,设计配合比必须通过试验确定材料配比和用量;采用高效优质混凝土外掺剂,改善和减少混凝土的收缩值;现场要严格控制商品混凝土坍落度检查,以保证混凝土熟料的半成品质量。
(1)水泥是混凝土中最主要的胶凝材料,水泥的强度,水泥的含碱量均会对水泥的开裂性能产生影响,水泥等级越高,细度越细,早强越高对混凝土开裂影响越大。相同等级的水泥,随着含碱量的增加,开裂时间有缩短的趋势。
(2)混凝土中加一定量的粉煤灰不仅可以改善和易性,减少水泥用量,延长混凝土凝结时间,降低水化热,还可以提高混凝土的体积稳定性,从而提高混凝土的抗裂性能,但不同等级的粉煤灰对混凝土抗裂性能的贡献不同,Ⅰ级粉煤灰优于Ⅱ级粉煤灰,因此在条件允许的情况下,混凝土中可以加入适量相当级别的粉煤灰掺合料,以提高混凝土的抗裂性。
(3)混凝土外加剂的品种与掺量应根据混凝土性能的要求,施工方法及气候条件等因素确定,外加剂掺和料选择不当,或掺量不当,会严重增加混凝土收缩。
(4)骨料是混凝土中又一主要组成材料,在混凝土中起骨架作用,骨料级配不良或含泥量过大都会造成混凝土收缩增大,骨料粒径越细,针片状含量越大,混凝土收缩越大。
2、施工方面的控制措施
(1)加强对模板强度、刚度和稳定性的控制
现浇混凝土模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性。上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板,如支撑在天然地基上,应保证基础均匀受力并防止下沉。拆模时的混凝土强度,模板拆除的顺序及拆模后的支顶加固措施,均应符合相关规范的要求。 (2)加强对混凝土浇筑的控制
混凝土在浇筑前必须具有良好的合易性和规定的坍落度,严禁使用已初凝或离析的混凝土进行浇筑。混凝土浇筑时,应保证振捣的时间和位置,防止漏振、欠振和过振,严禁用振动钢筋的方法振捣混凝土。对于钢筋密集部位的混凝土宜采用小直径振动器或体外振捣方法振捣。对已初凝的混凝土不能再次进行振捣,避免破坏已形成的混凝土结构强度,而应待其充分凝固后按施工缝的接搓进行处理。
(3)加强楼面上层钢筋网的有效保护
在进行楼层施工作业时,尽可能合理和科学地安排好各工程交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,管线预埋和模板封镶收头及时穿插并争取全面完成,减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。在楼梯、通道和必须的通行处,搭设临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。切实保护板面上部负弯矩配筋的正确位置,楼面双层双向钢筋必须设置纵横支撑点,不准随意踩踏中间架空部位钢筋。
(4)模板要进行强度计算,支撑牢固,按规定时间拆模。
(5)提倡使用平板振捣器,因为振捣棒振捣想不碰钢筋是不可能的。
(6)加强对楼面混凝土的养护
混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量減少混凝土初期伸缩裂缝的发生。混凝土初凝后应及时洒水保湿养护,重要部位养护宜采用保水性较好的草袋、麻袋或编织物湿润接触覆盖。对于表面积较大的现浇楼板也可采用蓄水养护。养护时间一般为7~14天。冬季现浇楼板的养护,应采用暖棚法或保温法,混凝土养护期内应始终使混凝土处于潮湿状态,覆盖材料应采用保温、保湿良好的材料。在干燥、高温、暴晒或风力较大的环境条件下浇筑的混凝土,应在浇筑后立即覆盖塑料薄膜保湿养护,并在混凝土初凝2小时后洒水养护。
三、总结
现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,大量工程实践说明,只要在设计和施工过程中,针对各种影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计和施工规范,弄清裂缝出现的原因,再加以正确的处理措施,裂缝是可以得到控制和预防的。
参考文献:
[1]建设部标准定额研究所.混凝土结构设计规范GB50010-2010.北京:中国建筑工业出版社,2011-12-01
[2]中国建筑标准设计研究院等.高层建筑混凝土设计规程.CECS230:2008