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工业建筑混凝土结构裂缝问题

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摘要:我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,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,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。本文针对工业建筑混凝土结构裂缝进行各种问题进行分析,并在实际建筑过程中总结经验,提出解决方案。

关键词:混凝土结构;裂缝原因;预防措施

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。

1、常见混凝土裂缝原因分析

混凝土是一种抗拉能力极低的脆性材料,尤其工业建筑改扩建项目,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化,轧机震动、地基不均匀沉降时,极容易产生裂缝。近年来,随着建筑技术、建筑材料、施工工艺的发展和试验检测手段的进步,不仅重视其物理性能,同时重视其化学性能。如“AAR”碱集料反应以及化学介质的侵蚀会使混凝土结构过早产生裂缝,降低混凝土强度。

1.1、材料质量

材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。苦工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。

1.2、地基变形

在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使的裂缝一般是贯穿性的。

1.3、施工工艺

施工工艺着重强调以下几点:

(1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。

(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。

(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。

(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。

1.4、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、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、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%一40%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。所以在一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0.2一0.3nun.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。

1.5、设计构造

结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

1.6、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。

1.7、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。

1.8、施工方面

由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够;水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大;搅拌时间不够、振捣不实;钢筋表面污染、保护层过小或过大;任意留置施工缝且不按规定处理;后期施工扰动前期混凝土;构件内外温差大,未采取有效措施;在不宜施工的气候条件下,勉强施工;冬季施工未采取防冻措施等。

2、预防措施

2.1、材料选用

(1)水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格水泥。

(2)粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好,孔隙率小,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。

(3)细骨料:宜用颗粒较粗、孔隙较小,含泥量较低的中砂。

(4)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,减少收缩。

2.2、配料

(1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。

(2)禁止任意增加水用量。

(3)配制混凝土时计量应准确,要严格控制灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。

2.3、配筋

钢筋配置应严格按施工图施工,尤其重视以下各点:

(1)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。

(2)钢筋位置要正确。保护层过大或过小都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。

2.4、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:

(1)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。

(2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。

(3)合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,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。

2.5、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。

2.6、施工技术

(1)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后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勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收后,方可进行下一步施工。

(2)开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。合理安排施工顺序。相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。

在现代建筑施工过程中,钢筋混凝土工程尤为显见,因为重视钢筋混凝土在施工过程中的各类问题,有利于建筑行业的发展,更有利于施工的安全及工程的实用性。混凝土裂缝问题一直严重困扰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,特别是避免有害裂缝的出现,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。

参考文献:

1、陈晓东—浅谈商品混凝土结构裂缝的控制—泰州职业技术学院学报—2004-2

2、商品混凝土结构裂缝产生原因及预防措施—科技咨询—建筑科学2004-4

3、王铁龙工程结构裂缝控制北京中国建筑工业出版社

4、陈志源土木工程材料(第2版)武汉理工大学出版社

工业建筑混凝土结构裂缝问题责任编辑:小胥老师    阅读:人次