钢筋混凝土结构裂缝的成因及鉴定措施

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szm2009szm
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  摘要:本文对工程中常见裂缝的类型、成因及性状进行了分析,对裂缝的鉴定与判断给出
  了分析过程,找出可能发生的钢筋混凝土结构构件的各种质量问题,使钢筋混凝土结构构件的安全性鉴定更加具体化。
  关键词:裂缝,鉴定,钢筋混凝土,成因
  中图分类号:TV331文献标识码: A
  1、前言
  在目前的房屋结构中,钢筋混凝土结构裂缝问题仍是工程建设中一个很普遍的问题,其中有些裂缝很难避免,对于普通钢筋混凝土受弯构件,在荷载达到30%~40%的设计荷载时,就可能开裂。工程的破坏和倒塌大多是由裂缝的扩展而开始的。裂缝的存在一方面影响了美观,另一方面影响了工程寿命,严重的还会威胁到人们的生命和财产的安全。因此,如果在建筑物构建中出现了裂缝,我们需要及时地对出现的裂缝进行原因分析与鉴定,对裂缝的危害性进行评定,为下一步对裂缝的修补、加固等处理工作提供依据。
  2、建筑工程常见裂缝的类型及成因
  钢筋混凝土结构产生裂缝常见于一般受弯、受拉和预应力等应力集中的某些部位,对其各类的裂缝必须先查明其产生的原因才能解决问题。钢筋混凝土结构构件的裂缝按其原因及性质可分为以下几个方面:
  2.1 干燥收缩裂缝
  混凝土硬化过程中,表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为干燥收缩。干缩裂缝产生的原因有:一、混凝土拌合物在浇捣完毕后,在硬化过程中内部水份因水泥水化作用被吸收,体积收缩产生裂缝;二、水份在混凝土硬化过程中蒸发,体积缩小而发生裂缝;三、由于施工养护不当,混凝土表面干燥过快,而内部湿度变化小,在构件表面产生干缩应力,当干缩应力超过混凝土极限抗拉强度时,表面被拉裂产生裂缝;四、原材料的使用不当,骨料中采用了含泥量大的粉砂,收缩大,抗拉强度低;六、施工中振捣过度,表面形成水泥含量较多的砂浆层,收缩量增大所致。干燥收缩贯穿整个建筑物的施工和使用
  过程,在整个楼板裂缝中占的比例较高。根据国外20年的干缩实验资料,14d仅完成20年干缩量的4%~34%,90d完成40%~80%,一年完成66%~85%[1]。
  2.2 温度裂缝
  由于大气温度的变化、使用环境温度的影响以及在大体积混凝土施工时产生的大量水化热的作用等因素的影响,混凝土构件内外温差较大,从而产生内部应力,当温度应力超过混凝土抗拉强度时就引起局部裂缝或贯穿性断裂,这种裂缝称为温度裂缝。在混凝土结构板上发生的裂缝多为贯穿性的裂缝,而在结构柱上发生裂缝时多为表面性裂缝,且随温度变化裂缝宽度变化较为明显。温度裂缝宽度无定值,从发丝裂缝到数毫米宽度的裂缝都有,但多数宽度不大,数量较多,裂缝深度变化较大。
  2.3 荷载裂缝
  钢筋混凝土结构在静载或动载作用下而产生的裂缝,称为荷载裂缝。荷载裂缝多出现在结构构件应力最大位置或振动较严重的部位,并按照不同的受力大小而具有不同的形状。荷载作用下混凝土中的裂缝会经历裂缝微裂、亚临界扩展、失稳断裂等阶段。钢筋混凝土结构中的荷载裂缝包括受拉裂缝、剪切裂缝、冲切裂缝及扭曲裂缝等类型,常见受拉裂缝与主应力垂直,如梁上弯曲受拉裂缝方向与梁轴线垂直,其一端宽,另一端细。又如拉杆中裂缝与构件轴线垂直,同一条裂缝宽度变化不大。支座附近的剪切裂缝,一般沿45°方向向跨中上方伸展。构件受压而产生的裂缝方向一般与压力方向平行,裂缝形状多数为两端细而中间宽。扭曲裂缝呈斜向螺旋状,裂缝宽度变化一般不大。冲切裂缝常与冲切力成45°左右斜向开展,一般是在荷载突然增加时出现,如结构拆模、安装设备或结构超载时,且随时间延长而扩展。
  2.4 施工裂缝
  一般表现为龟裂或沿管线走向处不规则开裂,而在山墙处多为直线裂缝。产生的主要原因有:一、是施工人员专业知识匮乏,对钢筋混凝土特性缺乏足够了解,使用原材料未按级配质量要求做,水灰比不当,搅拌时间过长、过短等违反操作规程产生的裂缝;二、预埋管线过多、且固定不稳、保护层薄、钢筋绑扎不牢、局部混凝土保护层不均匀等,造成局部弹性裂缝。三、是施工管理不到位,模板不牢、浇筑漏浆,人工控制含水量、坍落度不稳,浇筑后养护不好、保护不当,在凝固过程中受外来荷载撞击、振动造成裂缝。
  
  2.5 地基不均匀沉陷形成的裂缝
  这类裂缝一般出现在沉降曲线曲率较大处,其方向与地基变形所产生的主应力方向相垂直,一般表现为垂直或是30~40°角度方向发展。如果梁上有预制铺板,可见到板与梁交界处的水平剪移裂缝。地基不均匀沉陷是剪切过程,终将导致梁的严重开裂或折断。所以,当发现此类裂缝时必须立刻处理,以防破坏的进一步发展。
  2.6 预应力张拉裂缝
  在预应力构件内,由于所用混凝土强度不足、张拉应力超过设计应力或配筋设计不合理等都会产生张拉裂缝[2],如在预应力大型屋面板、墙板等的上表面或端头出现的裂缝。尤其是在后张法预应力钢筋混凝土端部更易出现此类裂缝,严重时会造成局部承压区压裂破坏,导致预应力的丧失。这是一种危险裂缝。
  3、裂缝鉴定分析、处理的一般措施
  由于混凝土结构裂缝的产生原因是多方面的,裂缝形式也很多,因此在进行裂缝的修补、加固处理前,必须对裂缝产生的原因、危害性、状态作出分析和鉴定。若不经调查、分析和评定研究,就盲目进行处理,不仅达不到预期效果,还可能潜藏着突发性事故的危险。
  3.1 一般检测
  一、现状调查,裂缝的型式描述宽度长度在结构中构件上的分布是否贯通(非贯通裂缝应该分类调查裂缝的深度)缝内情况描述;二、裂缝表面情况描述裂缝两侧是否有剥离情况;三、详细调查各类裂缝出现时间和裂缝发展过程,这对裂缝类型和成因判断很重要;四、裂缝已经造成的影响,是否漏水裂缝是否已经造成钢筋锈蚀出现裂缝的构件是否伴随出现可见的变形;五、设计资料调阅,施工
  图和结构计算书;六、施工情况调查:相关部分的混凝土配合比原材料试验资料,试块报告调阅混凝土施工记录(浇筑的批次划分浇筑时间运输过程中是否有超过约定的間断体量较大的批次混凝土接缝安排以及接缝处理措施对于无进场验收记录或记录内容空泛者,应在报告中酌情提出,同批次混凝土质量应该受到比较严重的质疑),各批次混凝土浇筑期内的气候情况应重点关注,监理方面的资料和证词应当作为一项单独调查的内容[3]。
  
  3.2 附加检测
  一、构件尺寸的核对和钢筋调查:对构件的承载力发生怀疑的时候应该记录构件的尺寸钢筋位置和钢筋的规格,必要时应该做微破损检查;二、建筑物沉降观测:如受检建筑已安排沉降观测,应调阅资料当怀疑裂缝与沉降有关,同时无法获得沉降观测资料时,应调查与假设的沉降可能相伴发生相关现象;三、混凝土劣化程度和钢筋劣化程度检测;四、裂缝发展调查:裂缝是否稳定,若有发展应对正在发生的发展过程进行监测;五、混凝土品质检测:这一内容一般是在现象上已对混凝土品质发生严重质疑,结果判断中品质描述已经成为必须内容时做检测内容为:混凝土强度检测混凝土是否有有害成分的检测通过对混凝土结构的显微镜观察了解混凝土成分的异常情况。
  3.3 结构验算
  对承载力降低的情况一般应进行验算,抗震鉴定必须进行结构验算,验算时应使用与原设计相同的程序,若原设计使用程序不当,应提出改用其他程序的理由,出现这种情况时应及时与委托方联系并征得其确认。
  3.4 综合评定
  对现场检测取得的数据进行处理,推定混凝土、砖、砂浆的强度,钢筋数量,间距,保护层厚度等,然后按照现行标准综合评定。
  3.5 确定处理方案
  根据工程实际质量情况和甲方的不同要求,提供工程加固改造的可行性分
  析。在裂缝变形基本稳定的前提下,对有裂缝的构件制定相应的处理方案。
  4、结语
  由于结构环境的复杂性,不同类型的裂缝往往相互重叠出现。正确地分析、鉴定和控制裂缝的产生及发展并有效地进行处理,是保证建筑物的结构整体性,防止危险发生的关键。在实际的建筑工程中,裂缝的出现往往是多种原因共同作用的结果,裂缝形态也是千变万化。建筑物裂缝的鉴定预处理涉及材料、地基、结构等多学科知识,还需针对不同类型建筑物采取不同的处理措施。因此,在实际工作中,应根据工程的具体情况,尽可能多的收集各种资料,必要时对结构构件进行检测,力求能准确把握裂缝的性质,对裂缝作出较为准确的定量或定性分析,同时使对裂缝的鉴定处理结论更加科学、合理。
  
  参考文献:
  [1] 叶江峰. 混凝土裂缝的产生及预防. 昆明理工大学学报. 2004.08
  [2] 徐周宏. 预应力梁板张拉裂缝分析和加固利用措施. 浙江交通职业技术学院学报,2003.9
  [3] 周爱东, 吴问辉. 裂缝与结构安全性鉴定. 安徽建筑. 2012.3
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