摘要:本文分析了鋼筋混凝土梁裂縫的產(chǎn)生原因,并提出了相應(yīng)的防治措施。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土梁;裂縫;受拉區(qū)
一、前言
鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下,引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過程中受年溫差的長(zhǎng)期作用,當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)裂縫。構(gòu)件裂縫的因素是多方面的,包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等,無論何種原因產(chǎn)生的裂縫,都會(huì)給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。
二、裂縫的部位
(一)梁受拉區(qū)裂縫
由于澆筑混凝土?xí)r施工管理不善,使用了低劣的鋼筋,造成梁受拉鋼筋強(qiáng)度不足。施工中,提前拆模、施工荷載超過設(shè)計(jì)荷載或混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)規(guī)定,以及使用不當(dāng),使用荷載大大超過原設(shè)計(jì)荷載,使梁受拉區(qū)產(chǎn)生裂縫。梁受拉區(qū)產(chǎn)生的裂縫一般采用水泥漿封閉,防止鋼筋銹蝕,再根據(jù)具體情況做補(bǔ)強(qiáng)加固處理。
(二)梁在支座附近的斜裂縫
梁的混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,抗剪鋼筋不足,箍筋沒有增加,也有的因超載,提前拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值,造成的抗剪能力低而產(chǎn)生剪切裂縫。應(yīng)先用粘結(jié)漿液壓注處理,再進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng),確保梁的使用安全。
(三)梁受壓區(qū)裂縫
梁的高度小,有的梁沒有抗裂驗(yàn)算,混凝土振搗不夠密實(shí),梁長(zhǎng)期在年溫差和日溫差作用下產(chǎn)生溫差變形及長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)的環(huán)境中干縮變形,梁在溫差和干縮的綜合作用下裂縫。縫上寬下窄,有貫穿的,不貫穿的。裂縫長(zhǎng)度為梁高的3/5～4/5,梁底部不裂,這種裂縫可用水泥砂漿壓注、粘結(jié)密封裂縫和補(bǔ)強(qiáng)。
三、裂縫形成原因
鋼筋混凝土梁出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,主要有:材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤、改變使用功能或使用不合理等。通�？蓺w納為以下幾種:
收縮裂縫。混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時(shí),如干燥過快,則產(chǎn)生收縮裂縫,通常發(fā)生在表面上,裂縫不規(guī)則,寬度小。
水泥水化硬化時(shí)的裂縫。水泥在水化及硬化的過程中,散發(fā)大量熱量,使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生溫差,超過一定值時(shí),因混凝土的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。
溫變裂縫。水泥在硬化期間,混凝土表面與內(nèi)部溫差較大,導(dǎo)致混凝土表面急劇的溫度變化而產(chǎn)生較大的降溫收縮,受到內(nèi)部混凝土的約束,而出現(xiàn)裂縫。
設(shè)計(jì)欠周全。如鋼筋混凝土梁的截面不夠,梁的跨度過大,高度偏小,或者由于計(jì)算錯(cuò)誤,受力鋼筋截面偏小、配筋位置不當(dāng)、節(jié)點(diǎn)不合理等,都會(huì)導(dǎo)致混凝土梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。
施工質(zhì)量造成的裂縫。
�、� 由于混凝土標(biāo)號(hào)偏低、受力鋼筋截面偏小、截面尺寸不符合設(shè)計(jì)等而導(dǎo)致混凝土梁出現(xiàn)裂縫。
�、� 由于施工不當(dāng)、模板支撐下沉,或過早拆除底模和支撐等形成的裂縫。
③ 由于施工控制不嚴(yán),在梁上超載堆荷,而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。
預(yù)制鋼混凝土梁在運(yùn)輸、吊裝過程中,由于支撐不合理、吊點(diǎn)位置不符,以及較大的振動(dòng)或沖擊荷載,也會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土梁出現(xiàn)裂縫。
在使用過程中,改變?cè)瓉淼氖褂霉δ?如將辦公室改為倉(cāng)庫(kù)、屋面加層、使用不當(dāng)、增大梁上荷載等均會(huì)出現(xiàn)裂縫。
四、混凝土裂縫發(fā)生的控制措施
混凝土裂縫發(fā)生與組成混凝土的水泥、凈砂、石子、摻加劑等原材料有關(guān),也與澆筑后混凝土的保溫保濕的養(yǎng)護(hù)措施有關(guān)。
(一)原材料的質(zhì)量控制
水泥:在混凝土路面及大體積混凝土施 中,水化熱引起的溫升較高,降溫幅度大,容易引起溫度裂縫。為此,在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥,盡量降低單位水泥使用量。
粗骨料:在鋼筋混凝土施工中,粗骨料的最大尺寸與結(jié)構(gòu)物的配筋、混凝土的澆灌工藝有關(guān),增大骨料粒徑可減少用水量,混凝土的收縮和泌水隨之減少,但骨料粒徑增大容易引起混凝土的離析,因此,必須調(diào)整好級(jí)配設(shè)計(jì),并在施工中加強(qiáng)振搗。
對(duì)于粒徑5～40mm的石子,要求針片狀少,超規(guī)少,顆粒級(jí)配符合篩分曲線要求,這樣可避免堵泵,減少砂率、水泥用量,提高混凝土強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用粒徑5-40mm石子比采用粒徑5～25mm石子每立方米混凝土減少用水量l5kg左右:在相同水灰比情況下, 每立方米混凝土水泥用量減少20kg左右(水灰比0.709),同時(shí)降低了混凝土的溫升;當(dāng)粒徑50mm石子滿足篩分曲線要求時(shí),其砂率控制在42% 左右即可滿足泵送要求。
細(xì)骨料:采用中粗砂比采用細(xì)砂每立方米混凝土減少用水量20kg左右,水泥相應(yīng)減少28kg左右,從而降低混凝土的干縮。
砂石料的含泥量控制:砂石含泥量超標(biāo),不僅增加混凝土的干縮,同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,對(duì)混凝土的抗裂十分不利,因此,在路面混凝土及大體積混凝土施工中,石子含泥量應(yīng) 摻加塊石:在大體積混凝土基礎(chǔ)施工中,摻加無裂縫的、沖洗干凈、規(guī)格為l50～250mm的堅(jiān)固大石塊,不僅可減少混凝土的總用量,又可減少單位水泥用量,從而降低水化熱,同時(shí),石塊本身也吸收熱量,使水化熱進(jìn)一步降低,對(duì)控制裂縫有利。如在濱河路防洪堤施工中,基礎(chǔ)混凝土摻人l5% 的塊石,使得基礎(chǔ)混凝土裂縫出現(xiàn)極少。
(二)混凝土配合比的選定
混凝土原料的配合比應(yīng)根據(jù)工程的要求,如防水、防滲、防氣、防射線等進(jìn)行認(rèn)真分析,選擇最優(yōu)方案。混凝土的水灰比應(yīng)在滿足強(qiáng)度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低。
摻合料:混凝土中摻人粉煤灰不僅能替代部分水泥,而且粉煤灰顆粒成球狀,可起潤(rùn)滑作用,能改善混凝土的工作性和可泵性,且可明顯降低混凝土水化熱。
外加劑:為了滿足送到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土具有l(wèi)1～l3cm坍落度,若只增加水泥使用量,則會(huì)加劇混凝土干燥收縮,明顯增大混凝土水化熱,易引起開裂。因此,除了調(diào)整級(jí)配外,可摻入適量的減水劑。
(三)利用混凝土的后期強(qiáng)度
對(duì)于大體積混凝土可以利用后期強(qiáng)度,如60d、90d、120d強(qiáng)度,即允許工程在60d、90d或120d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,這樣可以減少水泥用量,減少水化熱和收縮,從而減少裂縫。
(四)混凝土的澆灌振搗技術(shù)
混凝土的澆灌振搗技術(shù)對(duì)混凝土密實(shí)度很重要,最宜振搗時(shí)間為10～30s。泵送流態(tài)混凝土同樣需要振搗,大體積混凝土在澆灌振搗中會(huì)產(chǎn)生大量的泌水,應(yīng)及時(shí)排除,有利于提高混凝土質(zhì)量和混凝土抗裂性。
(五)大體積混凝土施工過程中的溫度控制
在大體積混凝土施工過程中為了減少混凝土的內(nèi)外溫差,一方面應(yīng)盡可能減少入模溫度,另一方面應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù),以減少內(nèi)外溫差。澆筑體的混凝土緩慢降溫是重要環(huán)節(jié),越慢越好,為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松弛的條件,與此同時(shí)還要在養(yǎng)護(hù)中使混凝土保持良好的潮濕狀態(tài),這對(duì)增加混凝土強(qiáng)度和減少收縮是十分有利的。
(六)混凝土的拆模時(shí)間
混凝土的拆模時(shí)間可根據(jù)工程部位具體情況(工序要求、施工荷載狀況)確定,應(yīng)盡可能地多養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間。拆模后混凝土表面的溫度下降幅度不應(yīng)>15℃。拆模時(shí)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊等級(jí)最低不宜低于C5。
(七)混凝土基礎(chǔ)工程拆模后及時(shí)回填土
及時(shí)回填土是控制早期、中期開裂的有力措施。土是混凝土養(yǎng)護(hù)的最佳介質(zhì),施工經(jīng)驗(yàn)表明,遲遲不回填土的暴露工程裂縫最多。
結(jié)束語
混凝土梁產(chǎn)生的裂縫的原因很多,分析也比較復(fù)雜,以上僅是對(duì)混凝土梁裂縫的原因進(jìn)行了初步分析,在現(xiàn)場(chǎng)施工中要根據(jù)不同的情況,不同的施工方法,有效的控制混凝土梁的裂縫的產(chǎn)生,以預(yù)防為主,避免混凝土梁裂縫影響結(jié)構(gòu)使用。
參考文獻(xiàn)
[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010―2002,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002,3
[2]混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994年4月第一版
