隨著我國城市化進程的加快,大規(guī)模的小區(qū)越來越多,而大規(guī)模的小區(qū)往往都是幾十棟房子放置于一個超長的大地下室之上,那么如何控制超長鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫呢?本文僅對鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫生成的原因和處理措施做一探討。
1、裂縫生成的原因
1.1 干縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)散失,使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形,由于受到圍巖和模板的約束,變形產(chǎn)生應(yīng)力,當應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強度時,就會出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的,走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有:水泥品種、用量及水灰比,骨料的大小和級配,外加劑品種和摻量。
1.2 溫度裂縫
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫;炷潦且环N脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104, 長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應(yīng)力,從而引起溫度裂縫。
1.3 荷載變形裂縫
由于設(shè)計中未充分考慮到所有荷載作用,以至砼結(jié)構(gòu)超過受力極限,造成荷載變形裂縫。
2、控制裂縫的措施。
2.1 控制干縮裂縫的措施:
一是選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。
二是混凝土的干縮受水灰比的影響較大,水灰比越大,干縮越大,因此在混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用,同時摻加合適的減水劑。
三是嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比,混凝土的用水量絕對不能大于配合比設(shè)計所給定的用水量。
四是加強混凝土的早期養(yǎng)護,并適當延長混凝土的養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間,并涂刷養(yǎng)護劑養(yǎng)護。
五是在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。
2.2. 控制溫度裂縫的措施:
一是盡量選用低熱或中熱水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。
二是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。
三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
四是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。
五是改善混凝土的攪拌加工工藝,在傳統(tǒng)的三冷技術(shù)的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝,降低混凝土的澆筑溫度。
六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現(xiàn)時間。
七是高溫季節(jié)澆筑時可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升,降低澆筑混凝土的溫度。
八是大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應(yīng)力越大,因此要合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。
九是在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,通冷水或者冷氣冷卻,減小混凝土的內(nèi)外溫差。
十是加強混凝土溫度的監(jiān)控,及時采取冷卻、保護措施。
十一是預(yù)留溫度收縮縫。
十二是減小約束,澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設(shè)5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。
十三是加強混凝土養(yǎng)護,混凝土澆筑后,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,并注意灑水養(yǎng)護,適當延長養(yǎng)護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié),混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施,以防止寒潮襲擊。
十四是混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。
2.3荷載變形裂縫:
一、充分考慮荷載作用,以達到使用要求。
二、采取良好的保溫隔熱措施,如屋面設(shè)架空層,屋面保溫隔熱層和外圍護墻選用保溫隔熱性能好的材料等。
三、每隔30~40m設(shè)一條后澆帶。同時在樓板混凝土中添加多功能混凝土外加劑,全面改善混凝土的質(zhì)量。
四、樓板配筋時考慮溫度和收縮應(yīng)力,將這部分配筋與受力鋼筋疊加,沿長度方向中間1/3區(qū)域上部鋼筋有50%鋼筋拉通。
五、根據(jù)計算結(jié)果,對梁柱采取加強措施,特別是邊柱和中部橫梁,按計算結(jié)果加強了配筋。長度大于30m的梁,其腰筋加大加密。
六、控制應(yīng)力集中裂縫,對孔洞周邊采取有效的加強措施。
為保證混凝土工程質(zhì)量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑,筆者在實踐中總結(jié)出其主要作用為:
(1)混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。
。2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補充。
。4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。
。5)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,提高的混凝土抗裂性能。
。6)混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力,當拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
。7)摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。
。8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當,在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
。9)摻外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發(fā),減少干燥收縮。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,比單純的靠改善外部條件,可能會更加簡捷、經(jīng)濟。 做好以上措施,應(yīng)盡可能的避免混凝土裂縫。