混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是常見的、難以避免的質(zhì)量缺陷,直接影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。長(zhǎng)期以來(lái),人們對(duì)建筑工程中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量?jī)H要求和注重強(qiáng)度,而忽視了混凝土的耐久性,只對(duì)強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)收(除特殊性能砼外)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,人們的生活水平和需求的提高,鋼筋混凝土技術(shù)的發(fā)展在建筑工程中,特別是近幾年,大體積、超長(zhǎng)、超高等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越普遍。對(duì)大體積、超長(zhǎng)、超高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫缺陷,應(yīng)作為一個(gè)非常值得研究和討論的課題加以重視,以確保結(jié)構(gòu)的安全性及外觀質(zhì)量。

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫類型,形態(tài)特征

1.溫差裂縫:水泥水化熱升溫或外界短期大幅降溫,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差很大,一般超過(guò)25℃以上,引起溫度應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)溫差裂縫。

溫差裂縫一般均垂直構(gòu)件截面,規(guī)律性的間隔出現(xiàn),有些裂縫會(huì)貫穿整個(gè)構(gòu)件截面。

2.收縮裂縫:混凝土澆筑完畢后,水分蒸發(fā)引起體積變化。由于水泥水化形成的混凝土內(nèi)部空隙率產(chǎn)生的毛細(xì)管張力造成。

收縮裂縫一般垂直構(gòu)件截面,裂縫較大,有規(guī)律,有些裂縫同樣會(huì)貫穿構(gòu)件截面。

3.塑性收縮裂縫:混凝土在凝固前表面多余水分快速蒸發(fā)所導(dǎo)致表面塑性收縮裂縫。

塑性收縮裂縫,出現(xiàn)在構(gòu)件表面,裂縫細(xì)小,無(wú)規(guī)律。

4.混凝土塑性沉降裂縫,主要是混凝土配合比不良,一般是混凝土配合比設(shè)計(jì)中,粗骨料級(jí)配不連續(xù),數(shù)量不夠,砂率及水灰比過(guò)大所造成。

塑性沉降裂縫,寬度較寬、較深,一般沿水平方向開裂。

5.堿性骨料反應(yīng)裂縫:水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學(xué)反映產(chǎn)生裂縫。

這種裂縫較粗,呈不規(guī)則圖狀,表面有白色膠體。

6.建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫,這種裂縫有規(guī)律,大小不一,裂縫隨沉降而不斷增大。

7.荷載裂縫:配筋不足,超荷載使用,或未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度過(guò)早上荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

綜合上述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要類型進(jìn)行分析,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫歸納起來(lái)有以下四大因素:

1.結(jié)構(gòu)因素:結(jié)構(gòu)變形主要分自由變形、約束變形和實(shí)際變形。

2.材料因素:水泥品種、用量、骨料性能、級(jí)配、外加劑選用、砂石含泥量等。

3.施工因素:澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)、混凝土坍落度。

4.環(huán)境因素:氣溫、濕度、風(fēng)速等。

二、預(yù)防措施

以上是關(guān)于鋼筋混凝土裂縫的粗淺認(rèn)識(shí)及產(chǎn)生裂縫原因的簡(jiǎn)要因素。為不斷提高混凝土工程質(zhì)量,保證結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性,對(duì)超長(zhǎng)、大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制,應(yīng)從以下幾方面采取措施。

1.設(shè)計(jì)方面

①結(jié)構(gòu)體系的選型,結(jié)構(gòu)平面形狀應(yīng)盡量考慮剛度均勻?qū)ΨQ,平面長(zhǎng)度及凹凸部位盡量控制,對(duì)外挑、內(nèi)收等不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)上作特殊處理。

②超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)考慮后澆帶、膨脹帶及膨脹混凝土、纖維混凝土等防裂措施。

③超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及大體積結(jié)構(gòu),從設(shè)計(jì)配筋上應(yīng)考慮各種因素影響造成裂縫的補(bǔ)償配筋(一般按細(xì)直徑、密配筋原則)。

2.混凝土材料使用方面

①不同品種水泥自縮率各有差異,如鋁酸鹽水泥和早強(qiáng)水泥自縮率較大;中熱、低熱水泥自縮率較小(礦渣水泥后期自縮率較大,一般在21天齡期后大于普通水泥)。

另外與水泥細(xì)度有關(guān),避免使用高細(xì)度的水泥和礦渣、硅灰等,特別是大體積及一些超長(zhǎng)結(jié)構(gòu),對(duì)水泥選用應(yīng)引起高度重視。

②骨料性能、級(jí)配、外加劑的選用,特別是對(duì)堿性有反映的骨料應(yīng)禁止使用。

③礦物摻合材料的選用,如礦渣、高齡土、硅灰等的選用,必須經(jīng)試配、試驗(yàn),取得可靠數(shù)據(jù)后確定其摻量。

3.施工因素

①砼的配合比設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制每方砼水泥用量,適當(dāng)摻粉煤灰,粗骨料級(jí)配連續(xù)合理到最佳狀態(tài),以減少砂漿體積,增加粗骨用量。

②摻用減水劑、緩凝劑、微膨脹劑、纖維素等,同時(shí)控制砼單位用水量,選擇最佳工作度。

③控制砼入模溫度,砼攪拌可加冰等降溫措施。

④控制澆筑時(shí)間,保持連續(xù)性,砼澆筑時(shí)澆筑厚度,振搗時(shí)間等均應(yīng)嚴(yán)格控制,嚴(yán)禁施工中出現(xiàn)冷縫及超振現(xiàn)象。

⑤砼澆筑完畢后,關(guān)鍵是養(yǎng)護(hù),一是要保證砼不早期失水;二是要保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不大于25℃,對(duì)大體積砼一般可采用保溫覆蓋,冷卻循環(huán)水,噴淋養(yǎng)護(hù)等措施。

4.環(huán)境因素:

主要考慮氣溫、濕度、風(fēng)速,特別是澆筑完畢初凝、終凝以前的環(huán)境狀況,應(yīng)采取一些防曬、防風(fēng)、增大濕度等有效措施。

經(jīng)過(guò)上述分析,對(duì)超長(zhǎng)、大體積砼的裂縫控制,主要應(yīng)從以下四個(gè)方面采取措施:1.從設(shè)計(jì)上,結(jié)構(gòu)體系選型、配筋、變形、沉降等方面考慮;2.材料選用上,主要從水泥品種、外加劑、礦物摻合料等;3.施工上,砼配合設(shè)計(jì),外加劑的選用控制,養(yǎng)護(hù)措施;4.施工環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等。