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【摘 要】工业建筑混凝土结构裂缝是极为普遍的现象,其中较多的要数钢筋混凝土构件。实践证明,混凝土结构件和相当部分裂缝是可以通过设计手段、施工措施来克服的。本文就常见的容易忽视问题,引发裂缝的原因进行归纳,并提出相应的预防措施。
【关键词】工业建筑;混凝土;结构裂缝;预防措施
随着工业建筑业的发展,对混凝土的质量要求越来越高,特别是商品混凝土的出现,因其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音、污染、保护环境等特点,广泛使用于各种建筑工程中。混凝土在施工中产生的裂缝是在使用荷载或外界因素影响下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到影响,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制。
一、常见混凝土结构裂缝原因分析
(一)材料质量。混凝土材料质量是造成混凝土结构裂缝最常见的原因。水泥不符合建筑设计要求标准。标号低,水化热高。粗骨料、细骨料及外掺料等不符合设计标准要求,或质量差,杂质多等,从而造成钢筋混凝土结构开裂、裂缝。
(二)沉陷裂缝。这种裂缝一般是深进或者是贯穿性的,裂缝的位置与沉陷的方向大都相同。比较大的裂缝通常还会出现错位,裂缝的宽度和沉降值成正比例。产生沉降裂缝的原因主要是结构构件建设在没有经过处理的回填土或者松软地基之上。进行混凝土浇灌后,地基侵水造成不均匀沉降而进一步造成裂缝等。除此之外,由于模板刚度不合格,模板支撑间距太大或者是支撑底部出现松动,以及拆模过早等因素,也会造成沉降裂缝。
(三)结构受荷。结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、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—般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。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0.2-0.3nun。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应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
(四)地基原因。平卧进行生产的构件,因为它的侧向刚度比较落后,因为在腹杆件和弦以及梁的侧面会出现不同程度的开裂;物体结构构件之下的地基没有经过必要的加固和夯实,导致混凝土浇筑以后地基因为浸水而引起的不均匀的沉降出现。如果模板进行支承的间距过于大或者是刚度不足以及支承底部松动都会导致不均匀陷裂的出现。
(五)湿度变形裂缝。普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,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。这类裂缝,在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
(六)徐变裂缝。结构构件在内应力的作用下,除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2-3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。
二、混凝土结构裂缝预防措施
(一)材料的选用。首先,水泥。选用水化热比较低的合格的水泥,禁止选用稳定性不合格的水泥。其次,粗骨料。粗骨料的选用要选择表面比较粗糙、质地比较坚硬、空隙比较小的,且不会出现碱性反应的石料;其有害物质以及粘土的含量要严格控制在规定的范围内。再次,细骨料。选择的细骨料要满足颗粒比较粗的、空隙比较小的含水泥量比较低发热中砂。最后,外掺加料。外掺加料主要是减水剂等外加剂的选择,其可以改善混凝土的性能,减少用水量,防止收缩。
(二)配料。首先,配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。其次,禁止任意增加水用量。最后,配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。
(三)配筋。首先,从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响,做到强度弱梁。其次,钢筋位置要正确。保护层过大或过小可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。
(四)模板工程。钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:首先,模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。其次,模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)阼用下,模板变形过大造成开裂。最后,合理掌握拆模时间,拆漠时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(五)混凝土浇筑:1.混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度;2.加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。
(六)提高施工质量:1.按照严格的施工顺序,坚决杜绝比如提前拆模和提前施加荷载。如果提前进行拆模会出现混凝土的表面产生较大的拉应力,从而产生“温度冲击”的现象;2.在混凝土进行浇捣之前首先要对基层的模板进行浇水,并且在振捣的时候还要确保振捣帮的方向,以确保混凝土振捣的密实。相应的,还应该确定混凝土振捣的过度;3.按照科学合理的运输和搅拌时间来降低混凝土的塌落程度,避免因为长时间使水分的蒸发,从而导致混凝土不规则的收缩裂缝的现象;4.可以选择采用对混凝土分层浇筑的方式,这种方法能有效的使水化热散发开来,而且可以使约束的条件变得宽泛。因为施工的技术原因,不可能一次性的将结构的整体浇筑完全,也许中间间隔的时间较长,这种情况下就应该选择正确的位置进行设置施工缝,以此来减少裂缝并且确保结构的安全
在现代建筑施工过程中,混凝士裂缝问题一直严重影响着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。施工单位要提高认识,加强管理,控制好工序质量。
参考文献:
[1]鲜义坤.工业建筑混凝土结构裂缝问题分析[J].中国科技信息.2008.
【关键词】工业建筑;混凝土;结构裂缝;预防措施
随着工业建筑业的发展,对混凝土的质量要求越来越高,特别是商品混凝土的出现,因其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音、污染、保护环境等特点,广泛使用于各种建筑工程中。混凝土在施工中产生的裂缝是在使用荷载或外界因素影响下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到影响,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制。
一、常见混凝土结构裂缝原因分析
(一)材料质量。混凝土材料质量是造成混凝土结构裂缝最常见的原因。水泥不符合建筑设计要求标准。标号低,水化热高。粗骨料、细骨料及外掺料等不符合设计标准要求,或质量差,杂质多等,从而造成钢筋混凝土结构开裂、裂缝。
(二)沉陷裂缝。这种裂缝一般是深进或者是贯穿性的,裂缝的位置与沉陷的方向大都相同。比较大的裂缝通常还会出现错位,裂缝的宽度和沉降值成正比例。产生沉降裂缝的原因主要是结构构件建设在没有经过处理的回填土或者松软地基之上。进行混凝土浇灌后,地基侵水造成不均匀沉降而进一步造成裂缝等。除此之外,由于模板刚度不合格,模板支撑间距太大或者是支撑底部出现松动,以及拆模过早等因素,也会造成沉降裂缝。
(三)结构受荷。结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、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—般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。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0.2-0.3nun。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应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
(四)地基原因。平卧进行生产的构件,因为它的侧向刚度比较落后,因为在腹杆件和弦以及梁的侧面会出现不同程度的开裂;物体结构构件之下的地基没有经过必要的加固和夯实,导致混凝土浇筑以后地基因为浸水而引起的不均匀的沉降出现。如果模板进行支承的间距过于大或者是刚度不足以及支承底部松动都会导致不均匀陷裂的出现。
(五)湿度变形裂缝。普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,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。这类裂缝,在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
(六)徐变裂缝。结构构件在内应力的作用下,除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2-3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。
二、混凝土结构裂缝预防措施
(一)材料的选用。首先,水泥。选用水化热比较低的合格的水泥,禁止选用稳定性不合格的水泥。其次,粗骨料。粗骨料的选用要选择表面比较粗糙、质地比较坚硬、空隙比较小的,且不会出现碱性反应的石料;其有害物质以及粘土的含量要严格控制在规定的范围内。再次,细骨料。选择的细骨料要满足颗粒比较粗的、空隙比较小的含水泥量比较低发热中砂。最后,外掺加料。外掺加料主要是减水剂等外加剂的选择,其可以改善混凝土的性能,减少用水量,防止收缩。
(二)配料。首先,配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。其次,禁止任意增加水用量。最后,配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。
(三)配筋。首先,从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响,做到强度弱梁。其次,钢筋位置要正确。保护层过大或过小可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。
(四)模板工程。钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:首先,模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。其次,模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)阼用下,模板变形过大造成开裂。最后,合理掌握拆模时间,拆漠时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(五)混凝土浇筑:1.混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度;2.加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。
(六)提高施工质量:1.按照严格的施工顺序,坚决杜绝比如提前拆模和提前施加荷载。如果提前进行拆模会出现混凝土的表面产生较大的拉应力,从而产生“温度冲击”的现象;2.在混凝土进行浇捣之前首先要对基层的模板进行浇水,并且在振捣的时候还要确保振捣帮的方向,以确保混凝土振捣的密实。相应的,还应该确定混凝土振捣的过度;3.按照科学合理的运输和搅拌时间来降低混凝土的塌落程度,避免因为长时间使水分的蒸发,从而导致混凝土不规则的收缩裂缝的现象;4.可以选择采用对混凝土分层浇筑的方式,这种方法能有效的使水化热散发开来,而且可以使约束的条件变得宽泛。因为施工的技术原因,不可能一次性的将结构的整体浇筑完全,也许中间间隔的时间较长,这种情况下就应该选择正确的位置进行设置施工缝,以此来减少裂缝并且确保结构的安全
在现代建筑施工过程中,混凝士裂缝问题一直严重影响着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。施工单位要提高认识,加强管理,控制好工序质量。
参考文献:
[1]鲜义坤.工业建筑混凝土结构裂缝问题分析[J].中国科技信息.2008.