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摘 要钢筋混凝土梁的裂缝控制是建筑工程中很重要的问题之一,概述建筑混凝土梁裂缝产生的原因,简述混凝土梁裂缝的处理方法。
关键词钢筋混凝土梁;裂缝;原因;处理方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0141-01
在房屋建筑特别是高层建筑施工中,钢筋混凝土梁结构是不可缺少的结构体系,也是保证工程主体质量的重要环节,在建筑工程中占据着主导地位。混凝土的抗压强度很高,但抗拉强度却很低,在不大的拉应力下便会出现裂缝。钢筋混凝土裂缝是一种很普遍的现象,我国《混凝土结构设计规范》对处于正常使用条件下构件的最大裂缝宽度限值为0.3mm,目前尽管各国规定不完全一致,但大致相同。虽然非结构性裂缝不至影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性,同时也会给使用者感观和心理上造成不良影响,因此裂缝的控制很有必要。钢筋混凝土梁产生裂缝的原因十分复杂,越来越引起国内外学者和工程界的重视。
1裂缝产生的原因
裂缝产生的原因总的来说是由两方面引起的:一是外荷载作用;二是构造变形。
1)外荷载(静、动荷载)的直接应力和次应结力引起的裂缝。裂缝的主要形式为:贯通裂缝和斜裂缝。①构造设计不合理,导致出现裂缝。设计在考虑荷载时,考虑不周全,没有采取最不利情况下的结构计算单元进行荷载计算。例如在结构设计中。如果梁的设计时未考虑温度变化大的影响。若按照常规受力状况计算选取构件断面尺寸和配置钢筋,现行的标准执行“强柱弱梁”的抗震要求,连接梁的柱自然选用了较大的柱断面,如果构造腰筋的配置的再偏小、偏少,那么柱的刚度大,就增加了对梁变形的约束。致使梁的温度收缩应力增大时,增大了梁出现裂缝的概率。这类裂缝大多出现在屋面框架主梁上,大部分表现为端部斜裂缝和跨中竖裂缝。②施工方法不规范,成为裂缝出现的隐患。混凝土构件在混凝土强度未完全上来时,承受超出当时能够承受的荷载,构件内部产生次应力,在应力释放过程中,造成构件的内部破坏,即所谓的“内伤”。③施工未按施工图进行,没有达到设计意图,导致出现裂缝。施工单位素质低,施工技术管理水平差。严重的有偷工减料现象,导致钢筋漏做或混凝土强度等有问题。如混凝土强度偏低,钢筋配置不足(支座箍筋加密区间距过大比较普遍)等,从而加大了构件出现裂缝的可能。
2)由于混凝土的变形引起的构造裂缝。主要有温度裂缝、干缩裂缝、冻涨裂缝、化学反映裂缝等。裂缝的主要形式有:水平裂缝、横向裂缝、斜裂缝、放射状裂缝、龟裂等。温度和湿度变化的影响是产生变形裂缝的重要原因。①出现裂缝是由混凝土材料的特性决定的。混凝土是一种非匀质的脆性材料,有骨料、水泥石、水及存留的气体组成。各种材料在混凝土在硬化变形中是不一致,互相约束产生初始应力,会产生肉眼看不见的、不连贯不规则的裂缝,称微裂。但在荷载作用或近一步的温差、干缩情况下,裂缝扩展,形成肉眼可见裂缝。从这个意义上说,混凝土的微裂有时也是不可避免的。②由于结构因温度、湿度变化,混凝土收缩、膨胀,建筑物不均匀沉陷,施工中养护措施不利等原因引起的。昼夜温差、季节温差而造成构件的温度内外差异。混凝土结构构件,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在混凝土硬化的工程中水泥放出大量的水化热,内部温度不断升高,造成混凝土表面和内部温差较大。当外界温度不均匀降温时,相对湿度的变化也会引起混凝土构件的收缩变形。这种裂缝的特点是:一般只出现在较浅的范围内,而表面以下的结构没有问题。③预拌混凝土比自拌混凝土更容易出现温度裂缝。现在大部分的建设项目国家提倡使用预拌混凝土,一般而言预拌混凝土中水泥的用量比现场搅拌高。混凝土中水化热主要由水泥产生的,因此,预拌混凝土的水化热比现场搅拌水化热大。同时,如果预拌混凝土现场等候时间过长,塌落度出现损失,水分丢失,也可能导致温度缝或收缩裂缝的出现。④一般来说,变形裂缝对结构的承载力影响较小,但对耐久性损害大。裂缝的部位随着风吹雨淋等自然环境的腐蚀,裂缝处混凝土会脱落,暴露的钢筋会锈蚀,从而最终影响整体结构的稳定。
2裂缝的处理
1)当确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:①表面修补法:此法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水洗净并干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。②充填法:当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。③注入法:当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先在裂缝处安设注入用管,其他部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2mm时,效果显著。
2)如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固目的,可采用的方法有:①钢箍加固法:此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套入钢板后用螺母拧紧。亦可采用由两个U形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧,采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。②粘钢加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂,粘结到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板(或型钢)与混凝土连接成整体共同工作。粘结前,先对钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3mm左右。③梁的三面或四面加做围套法:在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大做法,钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定,一般两侧大于50mm,上下大于100mm为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受到楼面限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜大于100mm,纵向钢筋可用Φ25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔500mm凿洞以浇筋混凝土,箍筋可用开口箍或穿板封闭箍,并经计算确定配筋数量。④梁的单面加大截面法:单面加大截面法分两种:即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于梁的支座抗弯强度不足的加固,所加混凝土靠焊在原梁上上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土结成整体,上部荷载靠附加纵筋承受。梁的下部加厚,适用于梁跨中抗弯不足加固,当梁截面强度与要求相差不大时,可将梁下加厚80-100mm,配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当梁的截面的下部增加100mm以上,按计算配置纵筋和箍筋。⑤体外预应力加固法:体外预应力加固方法是以高强钢绞线作为补强拉杆,采用千斤顶做纵向张拉,或手工横向张拉,或二者结合的方法来施加预应力的体外预应力加固技术。采用此法加固结构整体性好,施工方便,且不受季节变化影响,节约投资。在实际应用中越来越广泛。
3结束语
鉴于钢筋混凝土梁裂缝的普遍性和复杂性,控制混凝土结构裂缝要从材料的选择、设计和计算、构造、施工和养护等方面密切配合,才能得到很好的效果。应针对裂缝的成因、贯彻“预防为主”的原则、加强设计施工及使用等方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝,应全面调查分析,查明原因,取得加固依据。在选择处理方法上,应比较论证、综合考虑,以求施工方便、经济高效。
参考文献
[1]景毅.钢筋混凝土结构的裂缝控制.2008.
[2]戴与众.钢筋混凝土梁结构裂缝的原因分析与加固措施探讨.2008.
[3]王柢中.关于钢筋混凝土屋面梁裂缝的分析与处理.2002.
关键词钢筋混凝土梁;裂缝;原因;处理方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0141-01
在房屋建筑特别是高层建筑施工中,钢筋混凝土梁结构是不可缺少的结构体系,也是保证工程主体质量的重要环节,在建筑工程中占据着主导地位。混凝土的抗压强度很高,但抗拉强度却很低,在不大的拉应力下便会出现裂缝。钢筋混凝土裂缝是一种很普遍的现象,我国《混凝土结构设计规范》对处于正常使用条件下构件的最大裂缝宽度限值为0.3mm,目前尽管各国规定不完全一致,但大致相同。虽然非结构性裂缝不至影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构的耐久性和整体性,同时也会给使用者感观和心理上造成不良影响,因此裂缝的控制很有必要。钢筋混凝土梁产生裂缝的原因十分复杂,越来越引起国内外学者和工程界的重视。
1裂缝产生的原因
裂缝产生的原因总的来说是由两方面引起的:一是外荷载作用;二是构造变形。
1)外荷载(静、动荷载)的直接应力和次应结力引起的裂缝。裂缝的主要形式为:贯通裂缝和斜裂缝。①构造设计不合理,导致出现裂缝。设计在考虑荷载时,考虑不周全,没有采取最不利情况下的结构计算单元进行荷载计算。例如在结构设计中。如果梁的设计时未考虑温度变化大的影响。若按照常规受力状况计算选取构件断面尺寸和配置钢筋,现行的标准执行“强柱弱梁”的抗震要求,连接梁的柱自然选用了较大的柱断面,如果构造腰筋的配置的再偏小、偏少,那么柱的刚度大,就增加了对梁变形的约束。致使梁的温度收缩应力增大时,增大了梁出现裂缝的概率。这类裂缝大多出现在屋面框架主梁上,大部分表现为端部斜裂缝和跨中竖裂缝。②施工方法不规范,成为裂缝出现的隐患。混凝土构件在混凝土强度未完全上来时,承受超出当时能够承受的荷载,构件内部产生次应力,在应力释放过程中,造成构件的内部破坏,即所谓的“内伤”。③施工未按施工图进行,没有达到设计意图,导致出现裂缝。施工单位素质低,施工技术管理水平差。严重的有偷工减料现象,导致钢筋漏做或混凝土强度等有问题。如混凝土强度偏低,钢筋配置不足(支座箍筋加密区间距过大比较普遍)等,从而加大了构件出现裂缝的可能。
2)由于混凝土的变形引起的构造裂缝。主要有温度裂缝、干缩裂缝、冻涨裂缝、化学反映裂缝等。裂缝的主要形式有:水平裂缝、横向裂缝、斜裂缝、放射状裂缝、龟裂等。温度和湿度变化的影响是产生变形裂缝的重要原因。①出现裂缝是由混凝土材料的特性决定的。混凝土是一种非匀质的脆性材料,有骨料、水泥石、水及存留的气体组成。各种材料在混凝土在硬化变形中是不一致,互相约束产生初始应力,会产生肉眼看不见的、不连贯不规则的裂缝,称微裂。但在荷载作用或近一步的温差、干缩情况下,裂缝扩展,形成肉眼可见裂缝。从这个意义上说,混凝土的微裂有时也是不可避免的。②由于结构因温度、湿度变化,混凝土收缩、膨胀,建筑物不均匀沉陷,施工中养护措施不利等原因引起的。昼夜温差、季节温差而造成构件的温度内外差异。混凝土结构构件,特别是大体积混凝土基础浇筑后,在混凝土硬化的工程中水泥放出大量的水化热,内部温度不断升高,造成混凝土表面和内部温差较大。当外界温度不均匀降温时,相对湿度的变化也会引起混凝土构件的收缩变形。这种裂缝的特点是:一般只出现在较浅的范围内,而表面以下的结构没有问题。③预拌混凝土比自拌混凝土更容易出现温度裂缝。现在大部分的建设项目国家提倡使用预拌混凝土,一般而言预拌混凝土中水泥的用量比现场搅拌高。混凝土中水化热主要由水泥产生的,因此,预拌混凝土的水化热比现场搅拌水化热大。同时,如果预拌混凝土现场等候时间过长,塌落度出现损失,水分丢失,也可能导致温度缝或收缩裂缝的出现。④一般来说,变形裂缝对结构的承载力影响较小,但对耐久性损害大。裂缝的部位随着风吹雨淋等自然环境的腐蚀,裂缝处混凝土会脱落,暴露的钢筋会锈蚀,从而最终影响整体结构的稳定。
2裂缝的处理
1)当确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法:①表面修补法:此法适用于缝较窄,用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用,常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料,一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛,清水洗净并干燥,将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平,然后在其上铺设薄膜,如果单纯以防水为目的,也可采用涂刷沥青的方法。②充填法:当裂缝较宽时,可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽,使用树脂砂浆材料进行填充,也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时,先将槽内碎片清除,必要时涂底层结合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂轮或抛光机将表面磨光。③注入法:当裂缝宽度较小且较深时,可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法,首先在裂缝处安设注入用管,其他部位用表面处理法封住,使用低粘度环氧树脂注入材料,用电动泵或手动泵注入修补,此法在裂缝宽大于0.2mm时,效果显著。
2)如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力,就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固目的,可采用的方法有:①钢箍加固法:此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足,抗剪达不到要求的情况。具体方法是:用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍,两端留有螺纹,套入钢板后用螺母拧紧。亦可采用由两个U形钢箍套上后焊接,然后打入金属楔楔紧,采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。②粘钢加固法:将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂,粘结到构件混凝土裂缝部位表面,使钢板(或型钢)与混凝土连接成整体共同工作。粘结前,先对钢材表面进行喷砂处理,混凝土表面刷净干燥,粘结层厚度为3mm左右。③梁的三面或四面加做围套法:在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下,采用梁的三面或四面加大做法,钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定,一般两侧大于50mm,上下大于100mm为宜,纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受到楼面限制时,可采用三面围套,此时两侧混凝土厚度宜大于100mm,纵向钢筋可用Φ25与原梁纵筋焊接固定,施工时在梁两侧板上间隔500mm凿洞以浇筋混凝土,箍筋可用开口箍或穿板封闭箍,并经计算确定配筋数量。④梁的单面加大截面法:单面加大截面法分两种:即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于梁的支座抗弯强度不足的加固,所加混凝土靠焊在原梁上上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土结成整体,上部荷载靠附加纵筋承受。梁的下部加厚,适用于梁跨中抗弯不足加固,当梁截面强度与要求相差不大时,可将梁下加厚80-100mm,配制新的纵筋与原钢筋焊接,做法同三面围套。当梁的截面的下部增加100mm以上,按计算配置纵筋和箍筋。⑤体外预应力加固法:体外预应力加固方法是以高强钢绞线作为补强拉杆,采用千斤顶做纵向张拉,或手工横向张拉,或二者结合的方法来施加预应力的体外预应力加固技术。采用此法加固结构整体性好,施工方便,且不受季节变化影响,节约投资。在实际应用中越来越广泛。
3结束语
鉴于钢筋混凝土梁裂缝的普遍性和复杂性,控制混凝土结构裂缝要从材料的选择、设计和计算、构造、施工和养护等方面密切配合,才能得到很好的效果。应针对裂缝的成因、贯彻“预防为主”的原则、加强设计施工及使用等方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝,应全面调查分析,查明原因,取得加固依据。在选择处理方法上,应比较论证、综合考虑,以求施工方便、经济高效。
参考文献
[1]景毅.钢筋混凝土结构的裂缝控制.2008.
[2]戴与众.钢筋混凝土梁结构裂缝的原因分析与加固措施探讨.2008.
[3]王柢中.关于钢筋混凝土屋面梁裂缝的分析与处理.2002.