摘要:砼是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。砼硬化過程中會產(chǎn)生眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫。這類裂縫的分布是不規(guī)則且不貫通的,但在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差收縮的情況下,裂縫開始擴展,如果不能及時修復(fù)和處理,隨著裂縫的擴展及外部水的滲入最終導(dǎo)致鋼筋的銹蝕,降低砼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能和使用壽命。
關(guān)鍵詞: 鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫 有效措施安全使用
1 鋼筋砼裂縫的成因
大部分裂縫產(chǎn)生的原因是變形作用,如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等因素,統(tǒng)稱為變形作用引起的裂縫問題,此類裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上;而由荷載引起的裂縫占全部裂縫的20%左右。
1.1 勘察、設(shè)計引起的裂縫
地質(zhì)勘察、設(shè)計不準(zhǔn),引起地基不均勻沉降所造成的斜裂縫、八字裂縫等;設(shè)計中對構(gòu)造縫的處理不當(dāng)所引起的裂縫;設(shè)計中斷面突變導(dǎo)致應(yīng)力集中產(chǎn)生的構(gòu)件裂縫;設(shè)計中對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng);造成構(gòu)件的裂縫(偏心應(yīng)力過大等);設(shè)計中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫(如墻板、樓板);設(shè)計中未充分考慮鋼筋砼構(gòu)件的收縮變形以及設(shè)計中采用的砼等級過高造成用灰量過大,對收縮不利造成的裂縫等等。
1.2 外荷載(動、靜荷載)作用所產(chǎn)生的裂縫
在外荷載的直接應(yīng)力及次應(yīng)力直接作用下,在受力構(gòu)件中所產(chǎn)生的受力縫隙,一般呈契形,屬于非貫通裂縫,受力裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展及裂縫寬度往往是鋼筋應(yīng)力水平及構(gòu)件受力狀態(tài)的反應(yīng),而且與結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)和安全性能有關(guān)。國內(nèi)外調(diào)查資料顯示,該類裂縫占裂縫總量的20%,應(yīng)該引起重視。
1.3 變形作用(非荷載作用)引起的裂縫
砼結(jié)構(gòu)因溫度濕度變化、體積收縮或膨脹、沉陷位移等非荷載因素作用引起的裂縫,該類裂縫一般為平行裂縫,往往貫穿截面,從而引起滲漏等影響使用功能的后果。其特征是結(jié)構(gòu)要求變形,當(dāng)受到約束和限制時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,應(yīng)力超過一定數(shù)值后產(chǎn)生裂縫,裂縫出現(xiàn)后即得到滿足,內(nèi)應(yīng)力松懈。該類裂縫對砼的承載力影響不大,一般情況下也不表明結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生安全問題,但是對耐久性損害極大。調(diào)查表明,非荷載作用裂縫(變形裂縫)在目前可觀察到的可見裂縫中占絕大多數(shù)。
1.4 施工過程中引起的裂縫
(1)材料原因:施工材料引起的裂縫主要是由于配置的砼所采用的材料質(zhì)量不合格所導(dǎo)致的,主要有集料顆粒級配不良或采用不恰當(dāng)?shù)拈g斷級配;砼外加劑(如防凍劑、早強劑、縮水劑等)和摻和劑(如粉煤灰、高爐礦渣等)選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng);水泥品種原因;水泥等級和砼強度等級原因。
(2)砼配合比:設(shè)計中水泥等級或品種選用不當(dāng);配合比中水灰比過大;單方水泥用量越大,用水量越高,表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍塌度越大、收縮越大;配合比設(shè)計中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成砼和易性偏差。
(3)施工及現(xiàn)場養(yǎng)護:現(xiàn)場澆筑砼時,振搗不足或漏振等均會影響砼的密實性和均勻性,誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生;澆筑時風(fēng)速過大、蒸發(fā)量大,砼收縮值大;鋼筋被擾動、保護層過厚;大體積砼澆筑,對水化熱計算不準(zhǔn)、保溫工作不到位而產(chǎn)生的溫度裂縫;為趕搶工期初凝階段的砼被荷載、震動而產(chǎn)生的裂縫;現(xiàn)場養(yǎng)護不到位,砼早期脫水引起的收縮裂縫;模板變形、拆除不當(dāng)造成的裂縫;預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)引起的張拉裂縫等。
2 砼裂縫的控制
2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計方面
(1)采用補償收縮砼技術(shù)。常見的砼裂縫中,相當(dāng)部分是由于砼收縮而造成的。要解決此類問題,可在砼中摻用膨脹劑來補償砼的收縮。實踐證明這是一種行之有效的處理措施。
(2)設(shè)計中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變所帶來的應(yīng)力集中。
(3)結(jié)構(gòu)約束問題。 結(jié)構(gòu)物的變形有三種:自由變形、約束變形和實際變形(顯現(xiàn)變形),其中只有約束變形產(chǎn)生約束應(yīng)力。約束變形產(chǎn)生的約束應(yīng)力超過建筑材料的極限拉伸(抗拉強度),便引起裂縫。變形作用引起的作用力有最大值,設(shè)計者可以采取“抗與放”或“抗放兼施”進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計。留伸縮縫與不留伸縮縫的方法都是以放或抗為主的方法,做得合適,都可以使結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生有害裂縫。
(4)加強構(gòu)造配筋問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計人員應(yīng)該重視對于構(gòu)造鋼筋的配置,尤其是對樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋直徑與數(shù)量的選擇。對連續(xù)式板不易采用分離式配筋,應(yīng)采用上下兩層(包括受壓區(qū))連續(xù)式配筋;對轉(zhuǎn)角處的樓板(受雙向約束較大)宜配上下兩層放射筋,孔洞處配置加強配筋;對砼梁的腰部增加構(gòu)造鋼筋。
2.2 砼原料選用及配合比
(1)合理選擇級配優(yōu)良的砂、石原材料,含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。
(2)合理選擇水泥品種、配合比、施工方法,盡量避免采用早強高的水泥。
①對膨脹劑的用量要通過大量的試驗來確定。
②應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況,及時調(diào)整施工配合比。
③對于大體積砼配合比設(shè)計時,在保證砼具有良好工作性能的情況下,應(yīng)盡可能的降低砼的單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水灰比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計準(zhǔn)則,生產(chǎn)出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂砼。
2.3施工操作
(1) 砼準(zhǔn)備階段
商品砼的的使用者,不能片面壓價和追求低價格、低成本而忽視了砼的品質(zhì),導(dǎo)致砼性能下降和收縮裂縫增多。同時現(xiàn)場應(yīng)逐車嚴(yán)格控制好商品砼的坍落度檢查,以保證砼熟料的半成品質(zhì)量。
(2)砼澆筑階段
合理設(shè)留伸縮縫,我國現(xiàn)行的《鋼筋砼設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:現(xiàn)澆砼連續(xù)式結(jié)構(gòu)處于室內(nèi)或土中條件下的伸縮縫間距為55m,合理設(shè)置伸縮縫對大體型結(jié)構(gòu)防止溫度裂縫是十分有效的;設(shè)置后澆帶:要求在砼澆搗后澆帶之前,結(jié)構(gòu)砼至少30%的收縮已經(jīng)完成;降低水灰比:在施工中要嚴(yán)格控制水灰比,不得任意加大用水量;加強振搗改善砼的密實性;使用粉煤灰等礦物質(zhì)外摻料;加入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等;合理控制砼的澆筑溫度。
(3)砼養(yǎng)護階段
加強砼的養(yǎng)護:采用塑料薄膜覆蓋或澆水草袋覆蓋等養(yǎng)護措施是防止產(chǎn)生裂縫的一個重要環(huán)節(jié),目的是控制溫差,防止產(chǎn)生表面裂縫,潮濕的環(huán)境可防止產(chǎn)生干縮裂縫;做好測溫工作:采取措施使砼中心最高溫度和表面溫度之差不超過會產(chǎn)生裂縫的臨界溫度;加。
3砼結(jié)構(gòu)裂縫的處理
(1)表面封閉法
該法主要通過在微細(xì)裂縫表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫及深進(jìn)裂縫的處理。通過在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或油漆瀝青等防腐材料,以防止水分、二氧化碳以及其他有害介質(zhì)的侵入。但是該法不適用于有明顯水壓的裂縫,和修復(fù)工作無法深入到裂縫內(nèi)部的裂縫。
(2)灌漿、嵌縫封堵法
常見的封堵方法有下列幾種:化學(xué)灌漿法、嵌縫法、封堵法、涂膜堵漏法等。該法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的砼裂縫的修補,它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入砼的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與砼形成一個整體,從而起到封堵加固的作用。
(3)結(jié)構(gòu)加固法
一般通過加大砼結(jié)構(gòu)的截面面積、預(yù)應(yīng)力加固、外包型鋼、噴射砼補強加固等措施。
(4)砼置換法
具體工藝是:剔除砼→砼面層及鋼筋處理→置換材料的配置→養(yǎng)護及粉刷。常用的置換材料有:水泥砂漿、聚合物或改性聚合物砼。
(5)電化學(xué)防護法
電化學(xué)防護法主要有三種:陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法。它通過施加電場,改變砼或鋼筋砼所處的環(huán)境,防止鋼筋銹蝕,從而達(dá)到防護的目的。
4 結(jié)論
通過對鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因的了解,以及對裂縫控制和處理措施的最新進(jìn)展的掌握,可在施工中針對各種不同的情況,采用各種有效的措施,來預(yù)防和減少裂縫的產(chǎn)生,以保證構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。