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【摘 要】 混凝土作为建筑工程重要的基础材料,在工程中被广泛的应用,而混凝土结构裂缝是其主要的质量通病,影响了建筑的安全性和稳定性。本文主要分析了混凝土裂缝的分类,并探讨了在建筑结构设计中对混凝土裂缝的控制。
一、混凝土结构的概念
混凝土结构概念设计在混凝土结构裂缝控制中起着重要作用,设计的思路可通过概念设计来实现,发挥和利用结构总体体系与各基本构件之间的关系,能迅速、有效地对总体结构体系进行构思、比较和选择。结构工程师在项目中的任务就是用整体概念来设计总体结构体系。同时,基本结构构件的力学性能又在整体结构中起着重要作用,通过概念设计和创新,可获得受力明确、抗裂性能良好、造价较低的结构总体方案。
二、混凝土裂缝的分类
(一)收缩裂缝
收缩裂缝的种类主要分为塑性收缩裂缝和干缩裂缝。
1、塑性收缩裂缝:在混凝土结构的表面上,经常会出现这样的裂缝,这种裂缝的形成形状没有规律性,长度也不尽相同,它们之间也没有连贯性。塑性收缩裂缝主要出现是由于在浇筑时,混凝土暴露在露天的情况下,在浇筑后,很大程度上会受到自然天气的影响,这种裂缝一般不会在浇筑的时候显现出来,会在浇筑几个小时候慢慢出现。
2、干缩裂缝:这种裂缝和塑性收缩裂缝最大的区别就是出现的时间不同,它一般是出现在混凝土快凝固的时候,混凝土的表面会出现裂缝,这些裂缝的大小一般在0.05~0.2mm之间。在凝固前出现的这些裂缝,梁板这类构件多沿短方向分布,并出现在相邻的钢筋之间。这种裂缝是由于受到天气的影响,混凝土在不断的凝固过程中,水分蒸发的比较快,混凝土中的凝胶体干缩引起了初始应力,导致出现裂缝。
(二)温度裂缝
温度裂缝产生的原因是由于温度、焊接和混凝土内部的水化热作用影响,冷热变化比较显著,导致混凝土内部结构的收缩或者膨胀,导致出现裂缝。这几种原因产生的裂缝也不太相同,环境温度产生的裂缝往往会出现在杆件截面,焊接产生的裂缝往往出现在焊接周边,水热化产生的裂缝多平行于结构的短边。下面我们将详细的分析这三类原因引起的裂缝。
1、由于温度引起的裂缝主要出现在高温车间、冷藏室等一些温度骤变比较大的环境中,这些裂缝一般平行于梁板结构的短边。
2、混凝土在浇筑后,会慢慢的硬化,在这个过程中,水泥本身会释放出比较多的热量,这就会提高混凝土内部的温度,这样混凝土内外部温度会出现较大的不同,此时如果未采取有效的治理措施的话,就会出现裂缝。
3、焊接裂缝预制构件安装时预埋件因焊接措施不当,也会使周边的混凝土产生裂缝。
(三)钢筋锈蚀裂缝
混凝土中的钢筋在由于某些原因,会出现锈蚀的情况,而且这些锈蚀会产生膨胀,进一步使混凝土开裂,降低钢筋和混凝土之间的粘合力,同时会降低混凝土整体结构的功能,耐久性不断下降。
(四)受力裂缝
是指混凝土结构受外力影响引起的裂缝。我们常用的一般的混凝土构件在一定程度上是允许有裂缝的,但其中的构件会由设计的错误、荷载过大、施工质量等原因会使这些裂缝不断扩大,超出规定要求的范围。
(五)水泥安定性不良产生的裂缝
由于水泥安定性不良使混凝土产生裂缝,裂缝的形式通常遍及结构的表面,形状如同龟裂,严重的可使构件弯曲、松脆或崩溃。水泥安定性不良主要是水泥熟料烧结不充分而产生较多的游离氧化钙,它在凝结硬化过程中水化很慢,当水泥已经凝结硬化后它还在继续起水化作用,破坏已经硬化的水泥石结构,使结构构件的体积发生不均匀变化而产生裂缝。使用安定性不良的水泥会降低结构或构件的承载力,严重的还会造成结构的承载力破坏。
三、建筑结构设计中对混凝土裂缝的控制
(一)设计中的“抗”與“放”。
在建筑设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓“抗”就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓“放”就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用“抗一放”结合,来选择结构方案和使用的材料。
(二)进行抗裂验算
屋面及底框转换层现浇楼板布筋应双层双向通长布置。设计厚度双向板应≥L/40、单向板应≥L/30(L为板的短向跨度),且不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台不得小于90mm);当现浇楼板四边支承且长边与短边长度之比小于3.0时,应按双向板配筋;厨房、浴厕现浇楼板应双层双向配筋;现浇楼板砼强度等级不宜大于C30。现浇阳台栏板厚度应≥80mm,与墙体要有可靠的连接,若根部与构造柱相遇时,压顶及栏板钢筋均应锚入柱内;若根部与墙相交时,应将上述钢筋伸入墙内锚固;若栏板过长,应每隔10m左右设置一道600mm宽的后浇带,后浇带内应采用微膨胀砼浇筑。
(三)合理设计构件厚度
钢筋的耐久性和锚固也是设计的过程中需要给与很好地把握的内容,对应于现浇构件的厚度的最小值,需要给与严格的限制,最好控制在L/30~L/35之上,所谓L,其指的是板的计算跨度,对于民用建筑而言,通常需要控制在100mm及其以下。观察目前多数的施工作业,可以发现如果通常不要控制在以上。从当前的状况看,如果板厚较薄,收缩裂缝就会产生,所以,施工人员需要根据构建的具体情况,给予处理,从而实现建筑指标处于有效的范围之内。
(四)合理配筋设计
适当的提高构件的配筋率。对控制构件的裂缝宽度很有效。在《混凝土结构设计规范》中,对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定:0.2和45fl/fy中的较大值。对梁和板等不同构件,规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定,对板的受力钢筋的配置,宜选用直径较小间距较密为原则,这样可以相对减小构件裂缝。所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距(包括受力和构造配筋),对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。 建筑的屋面传热系数宜≤1.0W/(m2.K),屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋,对板面无负筋的区域,可以将板的支座负筋拉通,也可以在板无负筋的区域设置双向钢筋网,与板负筋搭接。
四边嵌固的现浇楼板,板的收缩受双向约束,宜在板的4大角差产生45。的裂缝,中部产生贯穿裂缝,在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方,宜增设双层双向间距100mm的配筋,其范围为板跨度的1/4,或增设放射钢筋。
(五)后浇带设计
1、后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的1/3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
2、后浇带宽度为800mm~1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于45d,且同一截面的受力筋的搭接不超过一半,梁主筋不要断开,让其具有一定的联系性,而后浇带的板块要双层双向的配筋。
3、其浇筑的时间不应过早,将混凝土的总降温及其收缩变形在完成超过一半的时间最好。从目前的混凝土的收缩量来看,估计3~6月方能取得明显效果,最短不少于45天。
4、后浇带中的垃圾要清理干净,接缝应当密实,新老混凝土界面用1∶1水泥砂浆接浆。后浇带的混凝土强度等级要比原混凝土强度等级提高一级,并且采用微膨胀混凝土,以避免新老混凝土界面产生裂缝。
5、后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
四、结语
混凝土裂缝是建筑工程中主要的质量通病,其直接影响了建筑结构的安全性与稳定性,对使用者的财产生命安全造成了威胁,因此结构设计作为建筑工程重要阶段,在设计时必须要对混凝土裂缝进行控制,并要采取有效的控制措施,科学合理的进行建筑结构设计,从而尽可能的把混凝土裂缝对建筑结构的影响消除或降低,进而确保建筑結构的稳定。
参考文献:
[1]江烨.论论建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(11).
[2]李文涛.现浇混凝土裂缝在建筑结构设计中的控制[J].黑龙江科技信息,2013,(30).
[3]李绪良.建筑结构设计中混凝土裂缝问题探讨[J].江西建材,2014,(14).
一、混凝土结构的概念
混凝土结构概念设计在混凝土结构裂缝控制中起着重要作用,设计的思路可通过概念设计来实现,发挥和利用结构总体体系与各基本构件之间的关系,能迅速、有效地对总体结构体系进行构思、比较和选择。结构工程师在项目中的任务就是用整体概念来设计总体结构体系。同时,基本结构构件的力学性能又在整体结构中起着重要作用,通过概念设计和创新,可获得受力明确、抗裂性能良好、造价较低的结构总体方案。
二、混凝土裂缝的分类
(一)收缩裂缝
收缩裂缝的种类主要分为塑性收缩裂缝和干缩裂缝。
1、塑性收缩裂缝:在混凝土结构的表面上,经常会出现这样的裂缝,这种裂缝的形成形状没有规律性,长度也不尽相同,它们之间也没有连贯性。塑性收缩裂缝主要出现是由于在浇筑时,混凝土暴露在露天的情况下,在浇筑后,很大程度上会受到自然天气的影响,这种裂缝一般不会在浇筑的时候显现出来,会在浇筑几个小时候慢慢出现。
2、干缩裂缝:这种裂缝和塑性收缩裂缝最大的区别就是出现的时间不同,它一般是出现在混凝土快凝固的时候,混凝土的表面会出现裂缝,这些裂缝的大小一般在0.05~0.2mm之间。在凝固前出现的这些裂缝,梁板这类构件多沿短方向分布,并出现在相邻的钢筋之间。这种裂缝是由于受到天气的影响,混凝土在不断的凝固过程中,水分蒸发的比较快,混凝土中的凝胶体干缩引起了初始应力,导致出现裂缝。
(二)温度裂缝
温度裂缝产生的原因是由于温度、焊接和混凝土内部的水化热作用影响,冷热变化比较显著,导致混凝土内部结构的收缩或者膨胀,导致出现裂缝。这几种原因产生的裂缝也不太相同,环境温度产生的裂缝往往会出现在杆件截面,焊接产生的裂缝往往出现在焊接周边,水热化产生的裂缝多平行于结构的短边。下面我们将详细的分析这三类原因引起的裂缝。
1、由于温度引起的裂缝主要出现在高温车间、冷藏室等一些温度骤变比较大的环境中,这些裂缝一般平行于梁板结构的短边。
2、混凝土在浇筑后,会慢慢的硬化,在这个过程中,水泥本身会释放出比较多的热量,这就会提高混凝土内部的温度,这样混凝土内外部温度会出现较大的不同,此时如果未采取有效的治理措施的话,就会出现裂缝。
3、焊接裂缝预制构件安装时预埋件因焊接措施不当,也会使周边的混凝土产生裂缝。
(三)钢筋锈蚀裂缝
混凝土中的钢筋在由于某些原因,会出现锈蚀的情况,而且这些锈蚀会产生膨胀,进一步使混凝土开裂,降低钢筋和混凝土之间的粘合力,同时会降低混凝土整体结构的功能,耐久性不断下降。
(四)受力裂缝
是指混凝土结构受外力影响引起的裂缝。我们常用的一般的混凝土构件在一定程度上是允许有裂缝的,但其中的构件会由设计的错误、荷载过大、施工质量等原因会使这些裂缝不断扩大,超出规定要求的范围。
(五)水泥安定性不良产生的裂缝
由于水泥安定性不良使混凝土产生裂缝,裂缝的形式通常遍及结构的表面,形状如同龟裂,严重的可使构件弯曲、松脆或崩溃。水泥安定性不良主要是水泥熟料烧结不充分而产生较多的游离氧化钙,它在凝结硬化过程中水化很慢,当水泥已经凝结硬化后它还在继续起水化作用,破坏已经硬化的水泥石结构,使结构构件的体积发生不均匀变化而产生裂缝。使用安定性不良的水泥会降低结构或构件的承载力,严重的还会造成结构的承载力破坏。
三、建筑结构设计中对混凝土裂缝的控制
(一)设计中的“抗”與“放”。
在建筑设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓“抗”就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓“放”就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用“抗一放”结合,来选择结构方案和使用的材料。
(二)进行抗裂验算
屋面及底框转换层现浇楼板布筋应双层双向通长布置。设计厚度双向板应≥L/40、单向板应≥L/30(L为板的短向跨度),且不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台不得小于90mm);当现浇楼板四边支承且长边与短边长度之比小于3.0时,应按双向板配筋;厨房、浴厕现浇楼板应双层双向配筋;现浇楼板砼强度等级不宜大于C30。现浇阳台栏板厚度应≥80mm,与墙体要有可靠的连接,若根部与构造柱相遇时,压顶及栏板钢筋均应锚入柱内;若根部与墙相交时,应将上述钢筋伸入墙内锚固;若栏板过长,应每隔10m左右设置一道600mm宽的后浇带,后浇带内应采用微膨胀砼浇筑。
(三)合理设计构件厚度
钢筋的耐久性和锚固也是设计的过程中需要给与很好地把握的内容,对应于现浇构件的厚度的最小值,需要给与严格的限制,最好控制在L/30~L/35之上,所谓L,其指的是板的计算跨度,对于民用建筑而言,通常需要控制在100mm及其以下。观察目前多数的施工作业,可以发现如果通常不要控制在以上。从当前的状况看,如果板厚较薄,收缩裂缝就会产生,所以,施工人员需要根据构建的具体情况,给予处理,从而实现建筑指标处于有效的范围之内。
(四)合理配筋设计
适当的提高构件的配筋率。对控制构件的裂缝宽度很有效。在《混凝土结构设计规范》中,对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定:0.2和45fl/fy中的较大值。对梁和板等不同构件,规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定,对板的受力钢筋的配置,宜选用直径较小间距较密为原则,这样可以相对减小构件裂缝。所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距(包括受力和构造配筋),对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。 建筑的屋面传热系数宜≤1.0W/(m2.K),屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋,对板面无负筋的区域,可以将板的支座负筋拉通,也可以在板无负筋的区域设置双向钢筋网,与板负筋搭接。
四边嵌固的现浇楼板,板的收缩受双向约束,宜在板的4大角差产生45。的裂缝,中部产生贯穿裂缝,在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方,宜增设双层双向间距100mm的配筋,其范围为板跨度的1/4,或增设放射钢筋。
(五)后浇带设计
1、后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的1/3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
2、后浇带宽度为800mm~1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于45d,且同一截面的受力筋的搭接不超过一半,梁主筋不要断开,让其具有一定的联系性,而后浇带的板块要双层双向的配筋。
3、其浇筑的时间不应过早,将混凝土的总降温及其收缩变形在完成超过一半的时间最好。从目前的混凝土的收缩量来看,估计3~6月方能取得明显效果,最短不少于45天。
4、后浇带中的垃圾要清理干净,接缝应当密实,新老混凝土界面用1∶1水泥砂浆接浆。后浇带的混凝土强度等级要比原混凝土强度等级提高一级,并且采用微膨胀混凝土,以避免新老混凝土界面产生裂缝。
5、后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
四、结语
混凝土裂缝是建筑工程中主要的质量通病,其直接影响了建筑结构的安全性与稳定性,对使用者的财产生命安全造成了威胁,因此结构设计作为建筑工程重要阶段,在设计时必须要对混凝土裂缝进行控制,并要采取有效的控制措施,科学合理的进行建筑结构设计,从而尽可能的把混凝土裂缝对建筑结构的影响消除或降低,进而确保建筑結构的稳定。
参考文献:
[1]江烨.论论建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(11).
[2]李文涛.现浇混凝土裂缝在建筑结构设计中的控制[J].黑龙江科技信息,2013,(30).
[3]李绪良.建筑结构设计中混凝土裂缝问题探讨[J].江西建材,2014,(14).