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摘要:随着我国城镇化建设的不断推进和建筑施工技术的不断发展,城镇化建设规模的日益扩大,混凝土结构以其材料可塑性强、施工方便、整体性强等优点,在施工过程中得到广泛的应用。但是随之而来的混凝土裂缝是建设工程中常见的问题。建筑混凝土结构裂缝可以通过设计手段、施工措施来克服,本文就常见的常见钢筋混凝土结构裂缝种类及引发裂缝的原因进行分析,并提出相应的应对措施。
关键词:工民建;施工;混凝土裂缝
一、常见钢筋混凝土结构裂缝种类
1. 结构裂缝。结构裂缝产生多半源于外部荷载、结构承载能力、结构变形能力等受到影响,继而出现钢筋混凝土结构及主要构件的开裂、裂缝形成。如,浇筑楼板荷载能力极限弹性允值被超越,严重超出设计要求及技术规范标准等,就会导致墙体、梁柱等主要建筑结构的延性、结构耐久性受到影响,故而在受力结构不匀的情况下出现裂缝,而这种裂缝多半是结构性裂缝。
2. 温度裂缝。温度裂缝形成的原因主要和混凝土受冷或受热发生冷热不均、热胀冷缩、以及钢筋混凝土结构表面收缩等而形成的碳化、过分失水、以及收缩等现象,故而形成温度裂缝。一般而言,这种裂缝生成与后期施工工序完工后的养护不当以及质量控制措施不合理有很大关系。
3. 收缩裂缝。收缩裂缝形成和结构塑性遭受破坏、以及碳化收缩、失水收缩等有着主要关系,故而形成收缩裂缝。
二、常见混凝土裂缝原因分析
在施工和使用过程中,引起建筑混凝土结构开裂的原因很多,当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时,都非常容易产生裂缝,具体原因有以下几方面:
1.设计构造。在设计时考虑不周,结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在构造处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋;以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
2.地基变形。建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主要原因:
(1)房屋建于土质差别较大或软弱土质上。
(2)建筑物基础深浅不一。
(3)房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。
(4)建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的,危害较大。
3.施工方面
施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多,主要有:
(1)水泥、砂、石等材料的质量不合格是引起裂缝较常见的因素。若工程建设施工过程中使用了这些不合格的材料就会直接影响混凝土结构的质量,所以说只有把好原材料的质量关,工程质量才会在根本上得到保证。
(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
(3)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
(4)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
4.结构受荷
在施工过程中和使用过程中由于结构荷载变化都可能出现裂缝。例如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30-40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝也称为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm,对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的,需加以认真分析,慎重处理。
5.温湿度变化
当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大,当屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时,产生温差裂缝。
普通混凝土在空气中硬结,湿度发生变化时,体积会有所收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。
三、混凝土结构裂缝应对措施分析
1.结构方面
根据混凝土结构设计规程,为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,采取永久式伸缩的方法,根据现场调查,引起结构裂缝的原因是综合性的,结构长度是影响收缩应力综合因素之一,而不是惟一的因素。
根据施工实践经验,混凝土裂缝分为有害的及无害的两类。有害与无害的界限由使用功能而定。施工单位应当采取必要的设计及施工措施,以控制有害裂缝的产生。由于估计不足等因素,即使出现少量有害裂縫,也要通过化学灌浆处理,使其满足设计使用要求。结构所受到的外部作用分为外荷载,可看作是第一类荷载;具有十分重要的外部作用是变形作用,即第二类荷载为间接荷载。变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降,在该作用下,结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能,即抗拉强度和抗拉变形。
2.施工方面
由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时,委托的技术依据只有设计院确定的强度等级,却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求,这样对控制混凝土裂缝是不利的。施工单位应在混凝土浇筑过程中对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制等施工工艺制定施工技术方案,并严格执行,特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。施工新浇筑混凝土养护方法有:(1)潮湿养护;(2)养护剂涂层;(3)自动给水养护;(4)保湿养护;(5)防风;(6)实现信息化施工养护;(7)尽快回填。
3.混凝土材质方面
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾,所以应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水控制波动很大,影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器,测出配料过程中的含水率,进行计算机处理,自动调整配料的水灰比,对于控制混凝土的收缩和提高抗裂是必要的。
砂石的含泥量对混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。我国对含泥量的规定比较宽,但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站,虽然检验资料是合格的,但在浇捣中发现有大量泥块和杂质,这样就会引起结构严重开裂。因此在实际施工中,砂石骨料的粒径应尽可能大一些,以达到减少收缩的目的。
4.环境影响
混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化,采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击,此时,应力状态接近弹性应力状态,混凝土应力松弛效应无法发挥出来,特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护),不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报),不得在雨中浇筑混凝土,否则会严重改变水灰比。
结构施工后验收投入使用,由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件),承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)化学腐蚀及荷载变化影响等,都可能引起后期开裂。
结语:
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来防治裂缝的产生和保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
关键词:工民建;施工;混凝土裂缝
一、常见钢筋混凝土结构裂缝种类
1. 结构裂缝。结构裂缝产生多半源于外部荷载、结构承载能力、结构变形能力等受到影响,继而出现钢筋混凝土结构及主要构件的开裂、裂缝形成。如,浇筑楼板荷载能力极限弹性允值被超越,严重超出设计要求及技术规范标准等,就会导致墙体、梁柱等主要建筑结构的延性、结构耐久性受到影响,故而在受力结构不匀的情况下出现裂缝,而这种裂缝多半是结构性裂缝。
2. 温度裂缝。温度裂缝形成的原因主要和混凝土受冷或受热发生冷热不均、热胀冷缩、以及钢筋混凝土结构表面收缩等而形成的碳化、过分失水、以及收缩等现象,故而形成温度裂缝。一般而言,这种裂缝生成与后期施工工序完工后的养护不当以及质量控制措施不合理有很大关系。
3. 收缩裂缝。收缩裂缝形成和结构塑性遭受破坏、以及碳化收缩、失水收缩等有着主要关系,故而形成收缩裂缝。
二、常见混凝土裂缝原因分析
在施工和使用过程中,引起建筑混凝土结构开裂的原因很多,当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时,都非常容易产生裂缝,具体原因有以下几方面:
1.设计构造。在设计时考虑不周,结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在构造处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋;以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
2.地基变形。建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主要原因:
(1)房屋建于土质差别较大或软弱土质上。
(2)建筑物基础深浅不一。
(3)房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。
(4)建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关,由于地基变形的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的,危害较大。
3.施工方面
施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多,主要有:
(1)水泥、砂、石等材料的质量不合格是引起裂缝较常见的因素。若工程建设施工过程中使用了这些不合格的材料就会直接影响混凝土结构的质量,所以说只有把好原材料的质量关,工程质量才会在根本上得到保证。
(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
(3)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
(4)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
4.结构受荷
在施工过程中和使用过程中由于结构荷载变化都可能出现裂缝。例如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30-40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝也称为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm,对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的,需加以认真分析,慎重处理。
5.温湿度变化
当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大,当屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时,产生温差裂缝。
普通混凝土在空气中硬结,湿度发生变化时,体积会有所收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。
三、混凝土结构裂缝应对措施分析
1.结构方面
根据混凝土结构设计规程,为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,采取永久式伸缩的方法,根据现场调查,引起结构裂缝的原因是综合性的,结构长度是影响收缩应力综合因素之一,而不是惟一的因素。
根据施工实践经验,混凝土裂缝分为有害的及无害的两类。有害与无害的界限由使用功能而定。施工单位应当采取必要的设计及施工措施,以控制有害裂缝的产生。由于估计不足等因素,即使出现少量有害裂縫,也要通过化学灌浆处理,使其满足设计使用要求。结构所受到的外部作用分为外荷载,可看作是第一类荷载;具有十分重要的外部作用是变形作用,即第二类荷载为间接荷载。变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降,在该作用下,结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能,即抗拉强度和抗拉变形。
2.施工方面
由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时,委托的技术依据只有设计院确定的强度等级,却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求,这样对控制混凝土裂缝是不利的。施工单位应在混凝土浇筑过程中对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制等施工工艺制定施工技术方案,并严格执行,特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。施工新浇筑混凝土养护方法有:(1)潮湿养护;(2)养护剂涂层;(3)自动给水养护;(4)保湿养护;(5)防风;(6)实现信息化施工养护;(7)尽快回填。
3.混凝土材质方面
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾,所以应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水控制波动很大,影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器,测出配料过程中的含水率,进行计算机处理,自动调整配料的水灰比,对于控制混凝土的收缩和提高抗裂是必要的。
砂石的含泥量对混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。我国对含泥量的规定比较宽,但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站,虽然检验资料是合格的,但在浇捣中发现有大量泥块和杂质,这样就会引起结构严重开裂。因此在实际施工中,砂石骨料的粒径应尽可能大一些,以达到减少收缩的目的。
4.环境影响
混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化,采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击,此时,应力状态接近弹性应力状态,混凝土应力松弛效应无法发挥出来,特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护),不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报),不得在雨中浇筑混凝土,否则会严重改变水灰比。
结构施工后验收投入使用,由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件),承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)化学腐蚀及荷载变化影响等,都可能引起后期开裂。
结语:
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来防治裂缝的产生和保证建筑物和构件安全、稳定地工作。