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摘要:文章通过对常见钢筋混凝土构件裂缝的成因和影响因素的分析,结合当前钢筋混凝土结构的实际情况,提出相应的防治及处理措施,为以后房建设计与施工提供参考。
关键词:钢筋混凝土构件;裂缝;原因 ;处理措施
一、混凝土裂缝简述
由于混凝土兼有就地取材、节约钢材、耐久耐火、可模性好、整体性好刚度大等优点,在建设事业的不断发展中,混凝土结构在土木建筑工程中所占的比重越来越大。但是混凝土结构抗裂性差,使普通混凝土结构房屋出现裂缝的现象较为普遍。裂缝影响房屋耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时,还将给人们造成一种不安全感。随着裂缝的发展变化,混凝土结构的整体性和刚度会不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件超过正常使用极限状态而破坏。所以分析裂缝产生的原因,研究裂缝的形态和裂缝对结构功能的影响并加以控制是一个十分重要的课题。
二、常见裂缝的成因及类型
产生裂缝的原因是多方面的,按其形成的原因可分为两大类:一类是由荷载引起的裂缝,另一类是由变形因素引起的裂缝(如有材料收缩、温度变化、混凝土碳化、不均匀沉降引起的裂缝)。很多裂缝往往是几种因素共同作用的结果,调查表明,工程实践中结构物的裂缝,属于变形因素为主的约占80%,属于荷载为主引起的占20%。
1.荷载裂缝。
结构因承受荷载而产生裂缝的原因很多,产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足等等。如设计时荷载取值与实际受力不符,没有按《混凝土结构设计规范》规定允许宽度限制进行有效控制。施工过程中构件早期受到震动,拆除承重模板过早,施工堆载荷载过大,构件堆放、运输、吊装及吊点位置不当。预应力张拉值过大或放张不规范等,均可能产生裂缝。在使用过程中改变原有建筑的使用功能,如将屋面建造为屋顶花园、屋面加层、将办公室改为仓库等改变原来使用功能的举动,增大结构使用荷载加速裂缝的开展。
2.收缩裂缝。
混凝土的收缩引起收缩裂缝,收缩的主要因素是混凝土中水与水泥的用量,其用量越高,混凝土的收缩就越大。不同的水泥品种有不同的干缩和收缩量,收缩量较小的水泥为中低热水泥和粉煤灰水泥。混凝土在逐渐散热和硬化过程中由于自身收缩和干缩引起收缩裂缝,两者均是由于水的移动引起,水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响成反比。自身收缩发生于混凝土搅拌后的初龄期,在拆除模板前自身收缩大部分已完成,干缩发生在拆模之后,由于水的蒸发减少而发生收缩,所以混凝土在浇筑后需要及早覆蓋。
3.温度裂缝。
由大气温度变化、周围环境影响和大体积混凝土产生的水化热造成温差引起的,混凝土浇筑后因水化引起水化热,聚集在内部的水化热不易散发,而外混凝土表面散发快,形成内外温度差,使内部产生压应力,表面产生拉应力,混凝土表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,从而裂缝产生。
4.沉降裂缝。
现浇构件因地基不均匀沉降;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,均可导致产生沉降裂缝。
5.腐蚀裂缝。
由于有害离子Cl - ,SO42 - ,Mg2 + 等侵入混凝土内部,导致钢筋锈蚀而使混凝土产生的后期膨胀裂缝。
三、钢筋混凝土结构裂缝的控制措施
根据我国现行《混凝土结构设计规范》及有关试验资料,混凝土最大裂缝宽度的大致控制标准: (1) 钢筋混凝土结构除一类耐久性环境类别控制裂缝为0.3mm外,其余耐久性环境类别为0.2mm; (2) 预应力钢筋混凝土:裂缝控制等级为三级时,且耐久性环境类别为一类时,标准组合下为0.2mm;耐久性环境类别为二类时,标准组合下为0.2mm。一、二级裂缝控制等级分别在标准荷载组合下无拉应力和拉应力不大于ftk,为了达到这样的标准,就必须对各种裂缝采取相应的控制措施。
1.荷载裂缝。
在结构设计方面,结构设计者荷载取值必须合理,并严格按照《混凝土结构设计规范》第7.1 条规定进行裂缝控制验算,根据不同的结构部位,采取相应的合理配筋。不随意改变建筑结构的使用功能等以增加结构荷载。
2.温度裂缝。
防止因混凝土本身与外界气温相差悬殊,处于高温环境的构件,应采取隔热措施,加强养护,尤其在气温高、风大且干燥的气候条件下更应及早喷水,做好养护工作。满足《混凝土结构设计规范》规定钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距。
3.干缩裂缝。
一是可以通过改善材料性能来控制,如在工程中采用的补偿收缩混凝土对此种裂缝的控制也很有效。补偿混凝土是一种适度膨胀的混凝土,按国内外补偿混凝土的技术要求。混凝土在湿养护期间,在配筋率ρ = 018 %的试验条件下,它产生的限制膨胀率为0102 %~0103 % ,在混凝土中建立的预压应力,这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力。与此同时推迟了混凝土收缩的产生过程,这就是补偿混凝土的抗裂原理。
4.沉降裂缝。
对软土地基进行必要的夯压和加固处理;预制场地应夯打密实方可使用;现浇和预制构件模板应支撑牢固,保证其强度和刚度,并应按规定时间拆模;防止雨水及施工用水浸泡地基。
5.腐蚀裂缝。
保证混凝土的密实度,以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入; 满足《混凝土结构设计规范》规定钢筋的混凝土保护层的最小厚度,必要时在构件表面加涂防护层。
6.施工方面。
应根据混凝土强度等级、耐久性和工作性能等要求进行配合比设计。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。保证混凝土的施工质量,振捣密实。混凝土应在浇筑完毕的12h以内对其加以覆盖并保湿养护,保证养护时间,一般不得少于7d,浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。
四、结束语
通过对混凝土裂缝形成的原因和预防措施的初步探讨,控制裂缝,重在预防。加强设计施工及使用等方面的管理。混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比的优化、拌制、运输、浇筑、保温养护以及施工各个环节的控制采取一系列措施,并且做到设计与施工紧密配合,控制裂缝是完全可以做到的。
参考文献:
钢筋混凝土结构设计规范[M] 中国建筑工业出版社 2011
混凝土结构构造手册[M] 中国建筑工业出版社 2003
沈蒲生 混凝土结构[M] 中国建筑工业出版社
关键词:钢筋混凝土构件;裂缝;原因 ;处理措施
一、混凝土裂缝简述
由于混凝土兼有就地取材、节约钢材、耐久耐火、可模性好、整体性好刚度大等优点,在建设事业的不断发展中,混凝土结构在土木建筑工程中所占的比重越来越大。但是混凝土结构抗裂性差,使普通混凝土结构房屋出现裂缝的现象较为普遍。裂缝影响房屋耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时,还将给人们造成一种不安全感。随着裂缝的发展变化,混凝土结构的整体性和刚度会不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件超过正常使用极限状态而破坏。所以分析裂缝产生的原因,研究裂缝的形态和裂缝对结构功能的影响并加以控制是一个十分重要的课题。
二、常见裂缝的成因及类型
产生裂缝的原因是多方面的,按其形成的原因可分为两大类:一类是由荷载引起的裂缝,另一类是由变形因素引起的裂缝(如有材料收缩、温度变化、混凝土碳化、不均匀沉降引起的裂缝)。很多裂缝往往是几种因素共同作用的结果,调查表明,工程实践中结构物的裂缝,属于变形因素为主的约占80%,属于荷载为主引起的占20%。
1.荷载裂缝。
结构因承受荷载而产生裂缝的原因很多,产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足等等。如设计时荷载取值与实际受力不符,没有按《混凝土结构设计规范》规定允许宽度限制进行有效控制。施工过程中构件早期受到震动,拆除承重模板过早,施工堆载荷载过大,构件堆放、运输、吊装及吊点位置不当。预应力张拉值过大或放张不规范等,均可能产生裂缝。在使用过程中改变原有建筑的使用功能,如将屋面建造为屋顶花园、屋面加层、将办公室改为仓库等改变原来使用功能的举动,增大结构使用荷载加速裂缝的开展。
2.收缩裂缝。
混凝土的收缩引起收缩裂缝,收缩的主要因素是混凝土中水与水泥的用量,其用量越高,混凝土的收缩就越大。不同的水泥品种有不同的干缩和收缩量,收缩量较小的水泥为中低热水泥和粉煤灰水泥。混凝土在逐渐散热和硬化过程中由于自身收缩和干缩引起收缩裂缝,两者均是由于水的移动引起,水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响成反比。自身收缩发生于混凝土搅拌后的初龄期,在拆除模板前自身收缩大部分已完成,干缩发生在拆模之后,由于水的蒸发减少而发生收缩,所以混凝土在浇筑后需要及早覆蓋。
3.温度裂缝。
由大气温度变化、周围环境影响和大体积混凝土产生的水化热造成温差引起的,混凝土浇筑后因水化引起水化热,聚集在内部的水化热不易散发,而外混凝土表面散发快,形成内外温度差,使内部产生压应力,表面产生拉应力,混凝土表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,从而裂缝产生。
4.沉降裂缝。
现浇构件因地基不均匀沉降;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,均可导致产生沉降裂缝。
5.腐蚀裂缝。
由于有害离子Cl - ,SO42 - ,Mg2 + 等侵入混凝土内部,导致钢筋锈蚀而使混凝土产生的后期膨胀裂缝。
三、钢筋混凝土结构裂缝的控制措施
根据我国现行《混凝土结构设计规范》及有关试验资料,混凝土最大裂缝宽度的大致控制标准: (1) 钢筋混凝土结构除一类耐久性环境类别控制裂缝为0.3mm外,其余耐久性环境类别为0.2mm; (2) 预应力钢筋混凝土:裂缝控制等级为三级时,且耐久性环境类别为一类时,标准组合下为0.2mm;耐久性环境类别为二类时,标准组合下为0.2mm。一、二级裂缝控制等级分别在标准荷载组合下无拉应力和拉应力不大于ftk,为了达到这样的标准,就必须对各种裂缝采取相应的控制措施。
1.荷载裂缝。
在结构设计方面,结构设计者荷载取值必须合理,并严格按照《混凝土结构设计规范》第7.1 条规定进行裂缝控制验算,根据不同的结构部位,采取相应的合理配筋。不随意改变建筑结构的使用功能等以增加结构荷载。
2.温度裂缝。
防止因混凝土本身与外界气温相差悬殊,处于高温环境的构件,应采取隔热措施,加强养护,尤其在气温高、风大且干燥的气候条件下更应及早喷水,做好养护工作。满足《混凝土结构设计规范》规定钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距。
3.干缩裂缝。
一是可以通过改善材料性能来控制,如在工程中采用的补偿收缩混凝土对此种裂缝的控制也很有效。补偿混凝土是一种适度膨胀的混凝土,按国内外补偿混凝土的技术要求。混凝土在湿养护期间,在配筋率ρ = 018 %的试验条件下,它产生的限制膨胀率为0102 %~0103 % ,在混凝土中建立的预压应力,这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力。与此同时推迟了混凝土收缩的产生过程,这就是补偿混凝土的抗裂原理。
4.沉降裂缝。
对软土地基进行必要的夯压和加固处理;预制场地应夯打密实方可使用;现浇和预制构件模板应支撑牢固,保证其强度和刚度,并应按规定时间拆模;防止雨水及施工用水浸泡地基。
5.腐蚀裂缝。
保证混凝土的密实度,以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入; 满足《混凝土结构设计规范》规定钢筋的混凝土保护层的最小厚度,必要时在构件表面加涂防护层。
6.施工方面。
应根据混凝土强度等级、耐久性和工作性能等要求进行配合比设计。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。保证混凝土的施工质量,振捣密实。混凝土应在浇筑完毕的12h以内对其加以覆盖并保湿养护,保证养护时间,一般不得少于7d,浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。
四、结束语
通过对混凝土裂缝形成的原因和预防措施的初步探讨,控制裂缝,重在预防。加强设计施工及使用等方面的管理。混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比的优化、拌制、运输、浇筑、保温养护以及施工各个环节的控制采取一系列措施,并且做到设计与施工紧密配合,控制裂缝是完全可以做到的。
参考文献:
钢筋混凝土结构设计规范[M] 中国建筑工业出版社 2011
混凝土结构构造手册[M] 中国建筑工业出版社 2003
沈蒲生 混凝土结构[M] 中国建筑工业出版社