【摘 要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題是一個(gè)普遍存在而又難于解決的工程實(shí)際問題,文章對(duì)鋼筋混凝土工程中常見因的變形作用引起的裂縫問題進(jìn)行了分析,并針對(duì)具體情況提出了一些控制措施。 

  【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);裂縫;原因分析;控制   

  在鋼筋砼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,存在著一個(gè)相當(dāng)普遍的質(zhì)量問題就是結(jié)構(gòu)的裂縫問題。由于混凝土的組成材料和微觀構(gòu)造不同以及受環(huán)境影響的不同,混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜。鋼筋砼結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的,但其有害程度卻是可以控制的,有害與無害的界限由結(jié)構(gòu)的使用功能決定,裂縫控制的主要方法是通過設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)的。 

  現(xiàn)我就個(gè)人在工程實(shí)踐中所遇到的情況進(jìn)行分析鋼筋混凝土變形作用引起裂縫的原因,并提出應(yīng)如何進(jìn)行裂縫控制的相關(guān)措施。 

  1 變形裂縫的成因分析 

  1.1 溫度裂縫 

  水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,每克水泥放出50.2J的熱量,如果以水泥用量350~550kg/m3來計(jì)算,每m3混凝土將放出17500~27500kJ的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升高,通常在澆筑溫度的基礎(chǔ)上升高35℃左右。對(duì)大體積混凝土施工時(shí)應(yīng)對(duì)其內(nèi)部溫度進(jìn)行跟蹤測(cè)定,因?yàn)樗嗨療嵩?~3天可放出熱量的50%,由于熱量的傳遞、積存,混凝土內(nèi)部的最高溫度大約發(fā)生在澆筑后3~5天,因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同,所以混凝土中心溫度低,形成溫度梯形,產(chǎn)生溫度變形和溫度應(yīng)力。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束力(包括混凝土抗拉強(qiáng)度)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在混泥土澆筑后的3~5天,初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì),隨著時(shí)間的推移而繼續(xù)擴(kuò)大,甚至達(dá)到貫穿的情況。 

  1.2 沉陷(塑性)收縮裂縫 

  這種裂縫產(chǎn)生的原因是流動(dòng)性過大和流動(dòng)性不足以及不均勻,在凝結(jié)硬化前沒有沉實(shí)或者沉實(shí)不夠,當(dāng)混凝土沉陷時(shí)受到鋼筋、模板移動(dòng)、基礎(chǔ)沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1~3h出現(xiàn),裂縫的深度通常達(dá)到鋼筋上表面。 

  1.3 干縮裂縫 

  干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的;炷恋母稍锸湛s由于集料的干燥收縮很小,因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。混凝土的水分蒸發(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里,逐漸發(fā)展的,由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢,產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個(gè)月以上,有時(shí)甚至一年半載,而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置,裂縫細(xì)微。但是應(yīng)當(dāng)特別注意,由于碳化和鋼筋銹蝕的作用,干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性,也會(huì)使大體積的混凝土的表面裂縫發(fā)展為更嚴(yán)重的裂縫,影響結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力。 

  2 對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫可采取的控制措施 

  2.1 溫度裂縫的控制措施 

  混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān);炷猎胶,水泥用量越大,水化熱越高的水泥,其內(nèi)部溫度越高,溫度應(yīng)力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性越大。因此控制大體積混凝土溫度裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫差。 

  2.1.1 宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸水泥,充分利用混凝土后期強(qiáng)度,以減少水泥用量。大量試驗(yàn)研究和實(shí)踐表明,每m3混凝土的水泥用量增減10kg,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升高或降低1℃。 

  2.1.2 摻加粉煤灰和外加劑。在滿足強(qiáng)度等設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的情況下,摻加原狀或磨細(xì)粉煤灰,可以降低混凝土中水化熱,減少絕熱條件下的溫升,提高混凝土的后期強(qiáng)度及抗裂能力,效果非常顯著。試驗(yàn)表明:摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加劑由于其減水作用和分散作用,在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí),還可以降低水化熱,推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間,從而減少溫度裂縫發(fā)生的可能性。 

  2.1.3 控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度。最有效的辦法是降低石子溫度,混凝土中石子比熱最小,但每m3混凝土中石子所占重量最大。在氣溫較高時(shí),為了防止太陽(yáng)直接照射,可以在砂石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)棚,必要時(shí)可向集料噴淋霧狀水,或者在使用前用冷水沖洗集料。 

  2.1.4 改進(jìn)振搗工藝和養(yǎng)護(hù)工藝。對(duì)已澆筑的混凝土,在終凝前進(jìn)行二次振搗,可排除混凝土因泌水在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。 

  2.2 沉陷(塑性)收縮裂縫的控制措施 

  2.2.1 要嚴(yán)格控制混凝土單位用水量在170kg/ m3以下,水灰比在0.6以下,在滿足澆筑要求時(shí),盡可減少坍落度。 

  2.2.2 混凝土攪拌時(shí)間適當(dāng),過短、過長(zhǎng)都會(huì)造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷。 

  2.2.3 混凝土澆筑時(shí),下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。 

  2.2.4 在炎熱的夏季和大風(fēng)天氣,為防止水分激烈蒸發(fā),形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起裂縫,應(yīng)采取措施緩凝和覆蓋。 

  2.2.5 遵循“精料供應(yīng)”的原則,混凝土中的較大含泥量及其它雜質(zhì)可以明顯地降低混凝土的抗拉性能,有的混凝土骨料中混入有害膨脹物引起混凝土的崩裂。 

  2.2.6 干縮裂縫的控制措施 

  原則,混凝土中的較大含泥量及其它雜質(zhì)可以明顯地降低混凝土的抗拉性能,有的混凝土骨料中混入有害膨脹物引起混凝土的崩裂。 

  2.3 干縮裂縫的控制措施 

  2.3.1 從減少收縮的角度出發(fā),宜采用中低水泥和粉煤灰水泥。不同水泥混凝土的干 

  干燥收縮按其大小順序排列為:礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。 

  2.3.2 嚴(yán)格控制單方混凝土用水量;炷恋母稍锸湛s受用水量的影響最大,在同一水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比,成直線關(guān)系;當(dāng)水泥用量較高的條件下,混凝土的干燥收縮隨用水量的增加而急劇增大。綜合水泥用量和用水量來說,水灰比越大,干燥收縮越大。 

  2.3.3 合理使用“雙摻”技術(shù)。為降低用水量,摻加適當(dāng)數(shù)量干燥收縮小的、減水率高、分散性好的外加劑是非常必要的。礦渣、硅藻土、火山灰等粉狀摻合料,一般都會(huì)增大混凝土的干燥收縮。但是質(zhì)量良好,含有大量球狀顆粒的一級(jí)粉煤灰,由于內(nèi)比表面積小,需水量少,卻能降低混凝土的干燥收縮值。 

  2.3.4 摻加膨脹劑補(bǔ)償收縮。在地下室和防水工程中,摻加入適量的膨脹劑可以起到收縮補(bǔ)償作用,有利于防止裂縫。但一定要嚴(yán)格控制摻量保證混凝土有足夠的強(qiáng)度,否則混凝土?xí)[脹和開裂。 

  2.3.5 養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法;炷翝仓媸艿斤L(fēng)吹日曬,表面干燥過快,產(chǎn)生較大的收縮,受內(nèi)部混凝土的約束,在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。必須在混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。 

  2.3.6 合理配置構(gòu)造鋼筋、重視施工質(zhì)量;炷恋呐浣顚(duì)于收縮值起一定的約束作用,但與配筋率的高低有關(guān)。構(gòu)造鋼筋細(xì)一點(diǎn)密一點(diǎn)可以提高混凝土的極限拉伸。有些橋梁工程的橋墩由于施工質(zhì)量及過大的坍落度,形成了中部骨料多,外部或表面砂漿厚,從而形成極不均勻的收縮,砂漿和水泥漿的收縮比混凝土的收縮約增加2~5倍。 

  3 結(jié)論 

  變形作用引起的鋼筋混凝土裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力,影響建筑結(jié)構(gòu)的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑結(jié)構(gòu)的承載能力,因此要對(duì)鋼筋混凝土變形作用引起的裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待,采用合理的方法進(jìn)行處理,并在施工中采取各種有效的控制措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展。