摘 要:建筑工程中很重要的問題之一是鋼筋混凝土的裂縫控制問題,特別是近幾年來,在泵送商品混凝土得到廣泛應(yīng)用之后,混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時(shí),裂縫控制技術(shù)難度大大增加了。本文主要針對工民建中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫在民建中的形成的原因進(jìn)行全面的剖析,并提出了控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的應(yīng)對措施及裂縫處理的建議,具有一定實(shí)際的借鑒意義。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫;變形裂縫;措施
中圖分類號:TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
在一般的建筑工程項(xiàng)目中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較為普遍,在這些裂縫的類型也很多,但按其行成原因可歸結(jié)為由荷載(包括施工和使用階段的動(dòng)荷載、靜荷載)引起的裂縫和變形(包括濕度變形、不均勻沉降、溫度等)引起的裂縫。這些裂縫其中由溫度變形和混凝土收縮共同引起的溫度縫,一旦發(fā)生這類裂縫,則發(fā)展非常之快。在施工中基巖基礎(chǔ)不均勻,實(shí)際工程中最常見的裂縫是強(qiáng)度較高的收縮裂縫。在荷載作用下的鋼筋混凝土構(gòu)件,當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度小于拉應(yīng)力時(shí)即產(chǎn)生裂縫。此裂縫會沿著主拉應(yīng)力方向延伸開去,主拉應(yīng)力方向與走向垂直。
1.1荷載引起的裂縫
所謂荷載裂縫,是指鋼筋混凝土在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫,主要有直接次應(yīng)力裂縫和應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。次應(yīng)力裂縫是指由于外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫形式。
鋼筋混凝土混凝土在動(dòng)、靜荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂縫的原因主要由于以下幾點(diǎn):
。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)階段
引起設(shè)計(jì)階段引起裂縫的原因有:實(shí)際受力與結(jié)構(gòu)受力假設(shè)不符:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏低:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮具體實(shí)際施工的可通性:結(jié)構(gòu)剛度不夠;鋼筋設(shè)置量偏少等。
而且,在設(shè)計(jì)外荷載作用下,由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作形式同一般的計(jì)算有參差或計(jì)算不考慮。那么,在某些位置會引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。比如在實(shí)際的施工中,兩鉸拱橋設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置"X"形鋼筋,同時(shí)用采用將該處斷面被削減尺寸的辦法去設(shè)計(jì)鉸,按照理論計(jì)算該處不會存在彎矩,但在實(shí)際上該鉸仍然會被能夠抗彎,以至出現(xiàn)裂縫。這樣將導(dǎo)致鋼筋銹蝕。
。ǘ┦┕るA段
施工人員會在施工場地隨便堆放施工機(jī)、材料:而且施工人員并不熟悉預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),并進(jìn)行翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝;不按照設(shè)計(jì)圖紙施工,私自改變結(jié)構(gòu)施工順序。改變鋼筋結(jié)構(gòu)受力模式:不對鋼筋結(jié)構(gòu)作機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度檢驗(yàn)。
溫度變化引起的鋼筋混凝土裂縫:由于鋼筋混凝土具有一種熱脹冷縮的特性.當(dāng)周圍環(huán)境或內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時(shí),鋼筋混凝土將發(fā)立刻發(fā)生變形。如果變形會遭到約束,則將在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。如果混凝土抗拉強(qiáng)度小于當(dāng)應(yīng)力時(shí),即會產(chǎn)生溫度裂縫。而且在某些大跨徑橋梁中.溫度應(yīng)力甚至可以達(dá)到超出荷載應(yīng)力。其他裂縫區(qū)別于溫度裂縫最主要的特征是將隨溫度的變化而擴(kuò)張。引起溫度變化的主要因素如下:
溫差:在一年四季中,溫度是不斷變化的,但變化相對緩慢,對鋼筋結(jié)構(gòu)的影響主要是將會使橋梁的縱向位移。解決這樣的方法一般可通過支座位移、橋面伸縮縫或設(shè)置柔性墩等結(jié)構(gòu)來處理。
日照:橋墩、主梁或橋面板受太陽曝曬后.溫度會明顯高于其他結(jié)構(gòu)部分,溫度梯度會呈非線性的分布。但是由于受到自身的約束作用,會導(dǎo)致局部拉應(yīng)力變大,從而出現(xiàn)裂縫。驟然和日照降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的一般常見原因。
降溫:冷空氣侵襲、日落、突降大雨等都有可能導(dǎo)致施工結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降。可是,由于因內(nèi)部溫度變化比較緩慢而產(chǎn)生了溫度梯度。
水化熱:在實(shí)際的施工過程中,大體積的混凝土(厚度超過2.1m)澆筑之后由于水泥自身水化放熱,致使內(nèi)部溫度變高,內(nèi)外溫差相差太大,表面出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況,盡量用限制用量水化熱低的水泥、減少骨料人模溫度、水泥、降低內(nèi)外溫差,并逐步緩慢降溫,如果有必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部的散熱,或采用薄層對澆筑以加快解決散熱,甚至有些大體積,大面積的鋼筋混凝土工程在澆筑期間,必須采取加入冰棒的方式降低溫度。
1.2變形裂縫
溫度變化引起的裂縫;炷烈话憔哂袩崦浝淇s的性質(zhì),其線性膨脹系數(shù)一般為6×10℃~12×10℃。當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會出現(xiàn)溫度變形,由此會產(chǎn)生外部附加應(yīng)力。當(dāng)這種外界應(yīng)力大于鋼筋混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),結(jié)構(gòu)體就會產(chǎn)生裂縫。比如:大體積、大面積鋼筋混凝土就是由于鋼筋混凝土內(nèi)外溫差變化導(dǎo)致的。
干濕變形引起的裂縫。當(dāng)處于空氣中的鋼筋混凝土水分散失時(shí),會導(dǎo)致體積收縮,受潮后會發(fā)生體積膨脹。但是,由于膨脹值小于收縮值,即收縮后的混凝土,吸潮后不可能全部恢復(fù)。所以,在實(shí)際工程中收縮裂縫一般比較普遍。常見的是由于養(yǎng)護(hù)不良造成開裂。
沉降引起的裂縫。當(dāng)在實(shí)際的建筑工程中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫一般是較為尋常的,裂縫的出現(xiàn)類型也很多,但是按照其成因可總結(jié)為荷載(包括實(shí)際施工中靜荷載的大小、狀態(tài)、方向決定于地基變化的情況。)引起的裂縫以及變形(不均勻沉降、溫度、濕度變形等)導(dǎo)致的裂縫。在這其中由于混凝土收縮以及溫度變形共同導(dǎo)致的溫度縫,一旦發(fā)生這類的裂縫,則會發(fā)展比較快。
二、鋼筋混凝土裂縫控制的主要措施
1.溫度以及濕度的控制
夏季時(shí),應(yīng)盡量不要在每天中午氣溫最高的時(shí)候,比如當(dāng)遇上大面積澆灌時(shí),而又無法避開不利時(shí)段時(shí),則應(yīng)該采取噴灑、覆蓋、灑水等多種應(yīng)對措施來進(jìn)行板面的降溫。
2.嚴(yán)格控制鋼筋混凝土施工的配比。
可以根據(jù)混凝土強(qiáng)度以及質(zhì)量檢驗(yàn)混凝土的要求進(jìn)行確切的配比。必須要嚴(yán)格控制水泥和水灰用量選擇級配良好的小石子,減小空隙率以及砂率以此來減少收縮量,從而提高混凝土抗裂強(qiáng)度的等級。
3.實(shí)時(shí)合理抹壓以及養(yǎng)護(hù)
實(shí)施抹壓的作用就是為了找不平整處,當(dāng)表面混凝土在外界擠揉抹壓下,封閉出會新出現(xiàn)的裂縫以及塑性收縮裂縫,降低表面出現(xiàn)裂縫的概率。實(shí)際的施工過程中抹壓的次數(shù)視具體工程情況來決定,在混凝土終凝前進(jìn)行二次抹壓。
養(yǎng)護(hù)是通過人為的改變鋼筋混凝土面的內(nèi)部濕熱環(huán)境,及時(shí)、準(zhǔn)確的養(yǎng)護(hù)能降低鋼筋混凝土的干縮情況,增加其抗拉的強(qiáng)度,提升鋼筋混凝土的抗裂性能。鋼筋混凝土在澆注3天內(nèi)為養(yǎng)護(hù)的最關(guān)鍵時(shí)期,時(shí)間一般為7至14天?梢杂帽∧じ采w后并加蓋上一層麻袋以及草墊,這樣即可保濕,又能保持鋼筋混凝土面的溫度晝夜變化來使幅度達(dá)到穩(wěn)定。
4.及時(shí)的空載時(shí)期
當(dāng)鋼筋混凝土澆注完成后,鋼筋混凝土面層強(qiáng)度有可能達(dá)到1.2Mpa時(shí)才能進(jìn)行人為的施工。所以,空載時(shí)期應(yīng)該大于1天,并且施工荷載不可以過早、過大地硬性的施加,超過鋼筋混凝土承載能力的施工荷載能力,或者過早拆除結(jié)構(gòu)底部支撐,會使整體結(jié)構(gòu)過早受到負(fù)荷,這樣會出現(xiàn)混凝土內(nèi)部環(huán)境產(chǎn)生不能愈合的局部裂縫。
總之,近年來隨著我國建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將會得到更為廣泛的發(fā)展與利用。而鋼筋混凝土相對于廣為發(fā)展的磚混結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn),比如在耐久性、整體性和可塑性上具備了更加大的競爭力。但是,由于鋼筋混凝土自身所具有的一些特性,包括物理特性和化學(xué)特性,在實(shí)際的建筑施工過程中,常常將會出現(xiàn)局部裂縫的情況,這就在給當(dāng)代建筑物的安全性上帶來了非常大的后患。所以,一些微小的裂縫可以通過采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行彌補(bǔ)和挽救,不會導(dǎo)致后續(xù)的發(fā)展。但是假如處理不合適,這些平時(shí)我們忽視的裂縫會隨著時(shí)間的推移發(fā)生更加嚴(yán)重的變化,最終同樣會將造成十分嚴(yán)重的安全隱患,對人民的安全、和諧生活構(gòu)成極大的不便。
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