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一、导致混凝土结构裂缝的原因
1、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,杂質多等,从而造成钢筋混凝土结构开裂、裂缝。
2、温差变化大,是北方地区早春及秋冬混凝土工程施工出现裂缝、开裂的再一个重要原因。温度的高低变化,会使浇筑后的混凝土发生膨胀或收缩,产生温度应力。当温差应力超过混凝土抗拉强度时,因而产生温差裂缝。混凝土内部的温度差,一般由水泥水化热和外界温度变化,构件处于骤热骤冷等因素所造成裂缝、开裂。
3、收缩裂缝。混凝土在养护过程中,会出现毛细收缩,化学收缩和干燥收缩过程。当混凝土强度较低时,会产生收缩裂缝,常常会出现在混凝土和钢筋混凝土结构的表面。混凝土未完全硬化前,若日晒、高温、养护不周等,会使混凝土表面温度发生剧裂变化,表面收缩受到内部混凝土的约束而导致表面开裂、裂缝。收缩裂缝还受混凝土级配、浇灌密度程度、水灰比、构件尺寸等影响和制约。
4、荷载引起的裂缝。混凝土开裂、裂缝,有些并不是温度变化或收缩所引起的,而是由于在施工过程中不按规范和操作规程及构件设计标准进行违章施工,使构件处于不利状态受力而造成裂缝或开裂。混凝土浇注后,如果还没有达到拆模强度,此时混凝土构件自身或稍有外力作用,就可能产生开裂或裂缝。有时裂缝在拆模后并没有产生,而因未达到吊装强度进行过早的吊装,也会造成裂缝。
5、意外原因造成的裂缝。钢筋混凝土构件在浇筑过程中钢筋移位,受拉力区保护层过厚,容易在吊装或承载后,受拉区产生裂缝。构件运输或吊装过程中,受到过重冲撞、振动,也会产生裂缝。构件构料、水泥标号都达到设计要求,但受力面不平,承受压力时,承受压力面面积过小,发生应力集中,局部承受压强不足,也会引起裂缝。
二、混凝土结构裂缝的防治
1、严格控制混凝土材料的选用。水泥应先用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格的水泥。粗骨料宜选用表面粗糙,质地坚硬的石料。级配良好,空隙率小,无碱性反应,有害物质及粘土含量不超规定。细骨料宜用颗粒较粗,空隙较小,含泥量较低的中沙。外掺料宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减小收缩。
2、科学控制混凝土的配料。配合比的设计,应采用低水灰比,以减少混凝土的收缩。严禁随意增加水泥用量。配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的混凝土须重新搅拌均匀后,方可浇灌。
3、严格控制钢筋的配置。钢筋的配置要严格按图纸要求施工。钢筋的品种、规格、数量的改变、代用必须考虑对构件抗裂性能的影响,并经过按要求的报批。钢筋配置的位置要正确,符合图纸要求,保护层过大或过小,都可能导致混凝土开裂、裂缝;钢筋间距过大,容易引起钢筋之间的混凝土开裂。
4、模板工程要严格按照规格操作。模板构造要合理,防止模板各构件间的变形不同,而导致混凝土裂缝,模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载作用下,模板变形过大而造成开合,合理掌握拆模时机,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不受损坏或造成开裂,但也不能太晚,不要错过混凝土水化热峰值。
5、严格控制混凝土浇筑工艺。严格撑握水灰比,混凝土极限拉伸值随水灰比增大而降低,并且混凝土强度降低,收缩增大。加强振捣,改善混凝土的密实性。混凝土浇筑时要防止出现离析现象,振捣应均匀适度。加强混凝土的早期养护,并适当延长养护时间。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,或者不能保证其充分湿润时,应及时采用覆盖保温材料等有效方法。
6、设计构造要科学合理。建筑平面选型在满足使用要求的前提下,力求简单。平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力,而造成墙体及楼板开裂,合理布置纵横墙,纵横墙开洞应尽可能小一些。控制建筑物的长高比,长高比较小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀。防止受力过于集中,减少地基的不均匀沉降,适当加强基础的刚充和强度。部分窗台砌体应加强,层层设置圈梁。正确地设置沉降缝,限制伸缩缝的距。
7、加强地基的检查与验收。基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对基加固处理,并验收合格后,方可进行下一步施工。开挖基槽时,要注意不扰动原状结构。合理安排施工顺序,当相邻建筑物间距较近时,应先施工较深的基础,以防止基坑挖破坏已建基础的地基。当建筑物各部分荷载相差较大时,一般应先施工重、高部分,后施工轻、低部分。
三、小结
多年的建筑工程实践证明,混凝土工程开裂、裂缝是可以通过设计手段、施工措施加以克服和预防的。
钢筋混凝土结构工程,是现代建筑工程,特别是高层建筑工程的基本的重要组成部分。混凝土结构工程的质量,从根本上决定,影响着整个建筑工程的质量,但混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,经常由于材料质量,施工工艺操作,地基变形,温度变化,湿度变化和结构受荷,设计构造等原因而出现开裂、裂缝。混凝土结构开裂、裂缝,造成建筑工程局部,甚至造成整体工程的质量问题,损害建筑工程的社会和经济效益。研究探索混凝土工程开裂、裂缝原因及其防治,是建筑工程科研的重要的课题。
(作者单位:大庆高薪技术产业开发区规划建筑设计院)
1、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,杂質多等,从而造成钢筋混凝土结构开裂、裂缝。
2、温差变化大,是北方地区早春及秋冬混凝土工程施工出现裂缝、开裂的再一个重要原因。温度的高低变化,会使浇筑后的混凝土发生膨胀或收缩,产生温度应力。当温差应力超过混凝土抗拉强度时,因而产生温差裂缝。混凝土内部的温度差,一般由水泥水化热和外界温度变化,构件处于骤热骤冷等因素所造成裂缝、开裂。
3、收缩裂缝。混凝土在养护过程中,会出现毛细收缩,化学收缩和干燥收缩过程。当混凝土强度较低时,会产生收缩裂缝,常常会出现在混凝土和钢筋混凝土结构的表面。混凝土未完全硬化前,若日晒、高温、养护不周等,会使混凝土表面温度发生剧裂变化,表面收缩受到内部混凝土的约束而导致表面开裂、裂缝。收缩裂缝还受混凝土级配、浇灌密度程度、水灰比、构件尺寸等影响和制约。
4、荷载引起的裂缝。混凝土开裂、裂缝,有些并不是温度变化或收缩所引起的,而是由于在施工过程中不按规范和操作规程及构件设计标准进行违章施工,使构件处于不利状态受力而造成裂缝或开裂。混凝土浇注后,如果还没有达到拆模强度,此时混凝土构件自身或稍有外力作用,就可能产生开裂或裂缝。有时裂缝在拆模后并没有产生,而因未达到吊装强度进行过早的吊装,也会造成裂缝。
5、意外原因造成的裂缝。钢筋混凝土构件在浇筑过程中钢筋移位,受拉力区保护层过厚,容易在吊装或承载后,受拉区产生裂缝。构件运输或吊装过程中,受到过重冲撞、振动,也会产生裂缝。构件构料、水泥标号都达到设计要求,但受力面不平,承受压力时,承受压力面面积过小,发生应力集中,局部承受压强不足,也会引起裂缝。
二、混凝土结构裂缝的防治
1、严格控制混凝土材料的选用。水泥应先用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格的水泥。粗骨料宜选用表面粗糙,质地坚硬的石料。级配良好,空隙率小,无碱性反应,有害物质及粘土含量不超规定。细骨料宜用颗粒较粗,空隙较小,含泥量较低的中沙。外掺料宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减小收缩。
2、科学控制混凝土的配料。配合比的设计,应采用低水灰比,以减少混凝土的收缩。严禁随意增加水泥用量。配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的混凝土须重新搅拌均匀后,方可浇灌。
3、严格控制钢筋的配置。钢筋的配置要严格按图纸要求施工。钢筋的品种、规格、数量的改变、代用必须考虑对构件抗裂性能的影响,并经过按要求的报批。钢筋配置的位置要正确,符合图纸要求,保护层过大或过小,都可能导致混凝土开裂、裂缝;钢筋间距过大,容易引起钢筋之间的混凝土开裂。
4、模板工程要严格按照规格操作。模板构造要合理,防止模板各构件间的变形不同,而导致混凝土裂缝,模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载作用下,模板变形过大而造成开合,合理掌握拆模时机,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不受损坏或造成开裂,但也不能太晚,不要错过混凝土水化热峰值。
5、严格控制混凝土浇筑工艺。严格撑握水灰比,混凝土极限拉伸值随水灰比增大而降低,并且混凝土强度降低,收缩增大。加强振捣,改善混凝土的密实性。混凝土浇筑时要防止出现离析现象,振捣应均匀适度。加强混凝土的早期养护,并适当延长养护时间。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,或者不能保证其充分湿润时,应及时采用覆盖保温材料等有效方法。
6、设计构造要科学合理。建筑平面选型在满足使用要求的前提下,力求简单。平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力,而造成墙体及楼板开裂,合理布置纵横墙,纵横墙开洞应尽可能小一些。控制建筑物的长高比,长高比较小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀。防止受力过于集中,减少地基的不均匀沉降,适当加强基础的刚充和强度。部分窗台砌体应加强,层层设置圈梁。正确地设置沉降缝,限制伸缩缝的距。
7、加强地基的检查与验收。基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对基加固处理,并验收合格后,方可进行下一步施工。开挖基槽时,要注意不扰动原状结构。合理安排施工顺序,当相邻建筑物间距较近时,应先施工较深的基础,以防止基坑挖破坏已建基础的地基。当建筑物各部分荷载相差较大时,一般应先施工重、高部分,后施工轻、低部分。
三、小结
多年的建筑工程实践证明,混凝土工程开裂、裂缝是可以通过设计手段、施工措施加以克服和预防的。
钢筋混凝土结构工程,是现代建筑工程,特别是高层建筑工程的基本的重要组成部分。混凝土结构工程的质量,从根本上决定,影响着整个建筑工程的质量,但混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,经常由于材料质量,施工工艺操作,地基变形,温度变化,湿度变化和结构受荷,设计构造等原因而出现开裂、裂缝。混凝土结构开裂、裂缝,造成建筑工程局部,甚至造成整体工程的质量问题,损害建筑工程的社会和经济效益。研究探索混凝土工程开裂、裂缝原因及其防治,是建筑工程科研的重要的课题。
(作者单位:大庆高薪技术产业开发区规划建筑设计院)