摘要:鋼筋混凝土就是有鋼筋和混凝土組成的復(fù)合結(jié)構(gòu),鋼筋在建筑中起著固定的作用,保證著建筑的結(jié)構(gòu)和外觀,混凝土則是對鋼筋的加固和保護(hù)。要想工民建中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫,就必須從各個(gè)環(huán)節(jié)著手對裂縫進(jìn)行預(yù)防和控制,進(jìn)而達(dá)到在整體上有效的提高工民建工程的整體質(zhì)量的目的。本文對工民建中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施進(jìn)行研究。
關(guān)鍵詞:工民建;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫;控制措施
中圖分類號:TV331文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
前言
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)和民用建筑中所占比重越來越大,該領(lǐng)域中的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫也日益成為工程人員深度關(guān)注的課題面對普遍存在的結(jié)構(gòu)裂縫這一質(zhì)量問題,如果不施加有效的控制措施,很容易超出裂縫允許范圍而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果
一、裂縫產(chǎn)生的原因
1、材料自身特性因素
混凝土是由水、水泥、摻合料、外加劑、砂、石等六大原料組成的。混凝土結(jié)構(gòu)的主要材料是水泥,水泥在與水作用會產(chǎn)生放熱反應(yīng),在水泥硬化過程中,不斷放出的熱量稱為水化熱,水化熱的失調(diào),也就是溫度控制不當(dāng)就會使得混凝土產(chǎn)生裂縫。另外,各種原料之間的配合比也是影響質(zhì)量、產(chǎn)生裂縫的主要原因,材料的配備比不合理就會影響混凝土的強(qiáng)度,使得混凝土硬化過程中產(chǎn)生超負(fù)荷地收縮,進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。
2、設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)方面原因諸如受力分析錯誤、結(jié)構(gòu)計(jì)算錯誤等而造成樓板偏薄,此類失誤所造成的梁板裂縫較嚴(yán)重,對于樓房的結(jié)構(gòu)安全可能會產(chǎn)生影響,主要表現(xiàn)為:設(shè)計(jì)前對屋內(nèi)面問題調(diào)研不足,保溫、隔熱層設(shè)置不當(dāng),導(dǎo)致屋面板很容易受溫度影響而開裂,伸縮縫設(shè)置不合理也是造成裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要原因。設(shè)計(jì)樓蓋邊界約束加強(qiáng),但未采取有效的阻裂措施,樓板中部在溫度應(yīng)力、收縮約束應(yīng)力的作用下易產(chǎn)生貫穿性裂縫。
3、施工原因
。1)現(xiàn)澆板上過早施工,加荷引起的裂縫,《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定,混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。在現(xiàn)場管理時(shí)為了搶工期在剛澆好的現(xiàn)澆板上或混凝土尚處在初凝和終凝階段,就任意踩踏,搬運(yùn)材料,集中堆放磚塊、砂漿、模板等。過早的加荷,人為地造成了現(xiàn)澆板裂縫。
。2)配筋和樓板厚度施工中,由于鋼筋配置不符合要求、鋼筋間距偏大和樓板厚度不符合設(shè)計(jì)要求,均會導(dǎo)致樓板開裂。
。3)在施工過程中,由于施工人員野蠻操作任意踩踏鋼筋,致使上層鋼筋的保護(hù)層厚度偏大,減少了板截面的有效高度,使板的承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求,引起板面開裂。特別是負(fù)彎矩鋼筋沒有通長配置時(shí),裂縫往往會出現(xiàn)在負(fù)彎矩鋼筋的端部,沿板邊緣近似成直線發(fā)展。
。4)溫度變化引起的裂縫,水泥在常溫下具有凝結(jié)硬化快,水化熱大等特點(diǎn),尤其在夏天,混凝土澆筑后在高溫下,得不到及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù),而失水收縮,使混凝土發(fā)生干裂,最終導(dǎo)致開裂。
(5)混凝土澆筑后,沒有按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù),導(dǎo)致板收縮開裂。
4、荷載作用
在建筑建設(shè)中,也有少部分鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫,是由于荷載作用方面的原因引起的.由于設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行現(xiàn)澆板的配筋計(jì)算過程中,通常只是根據(jù)其承載能力來確定配筋量的,而往往忽略了對板在正常使用階段由其承受的荷載而引起的撓度及裂縫寬度的驗(yàn)算,由此而引起裂縫的產(chǎn)生,這些裂縫有時(shí)也會超過規(guī)范的最大允許值,這也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視.
5、地基的不均勻沉降造成裂縫
在建筑建設(shè)中,也有相當(dāng)一部分的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的裂縫,是由于地基不均勻沉降的原因而造成的.尤其在建筑場地約80%為軟土場地上,其層理構(gòu)造一般為:表面1--1.5米為粘土,第二層為淤泥或淤泥質(zhì)土.厚度為6--25米,其下為承載力較高的粘土層,故四層以上的住宅需采用樁基,低于四層的建筑采用擴(kuò)展基礎(chǔ),在這種地質(zhì)情況下,如果采用擴(kuò)展基礎(chǔ)形式,則對于那些相對較長的條式樓來說,要想保正它們沉降均勻是相當(dāng)困難的,因此,在這種情況下,有時(shí)也會由于基礎(chǔ)的不均勻沉降,而引起建筑的拉裂和鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的開裂。
6、化學(xué)反應(yīng)引起裂縫的成因
當(dāng)混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子,這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大,造成混凝土酥松、膨脹開裂;同時(shí)由于混凝土澆筑、振搗不良或鋼筋保護(hù)層較薄,有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕,導(dǎo)致混凝土脹裂。
二、工民建中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施
1、混凝土采用材料的控制
材料的選擇,要選擇水化熱較低的水泥,檢驗(yàn)安定性不合格的水泥絕對不能用;粗骨料粒徑級配合理、空隙小、質(zhì)地堅(jiān)硬、無堿性反應(yīng)的有害雜質(zhì);含黏土、砂粘巖片狀均小于1%以下的粗糙石;細(xì)骨料應(yīng)選用中砂,粒徑粗、空隙較小、含泥量極少的干凈砂;建議加外摻料,如粉煤灰、膨脹劑、減水劑等改善混凝土工作度、降低用水量、減少收縮開裂、嚴(yán)格控制砂的粒徑及含泥量材料配比、配合比要采用低水灰比,減少水用量,使混凝土減少收縮開裂;混凝土在澆筑過程中不允許任意加水;原材料配準(zhǔn)確,攪拌均勻鋼筋的制作加工必須按圖進(jìn)行,要高度重視鋼筋的品種規(guī)格、數(shù)量的核對。若遇到改變、代換鋼筋,要經(jīng)過有關(guān)技術(shù)人員核算之后才能施工模板使用;炷两Y(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量主要由模板質(zhì)量來決定。模板構(gòu)造要合理,特別是支撐和側(cè)模的加固,必須防止下沉和脹模變形、松動等現(xiàn)象,拆模時(shí)間不能過早,躲過混凝土水化熱峰值,以減少硅內(nèi)外溫差引起的裂縫。
2、設(shè)計(jì)構(gòu)造過程中的控制措施
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)方案應(yīng)該充分考慮計(jì)算模型與實(shí)際工作的偏差程度,盡量采取與計(jì)算模型相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施,以保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫寬度小于建筑預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的最大裂縫寬度,具體的控制措施有:第一,在滿足使用要求的情況下,建筑平面的設(shè)計(jì)應(yīng)該力求簡單。第二,在設(shè)計(jì)過程中,有效地控制建筑的長高比例。第三,注意在計(jì)算過程中應(yīng)認(rèn)真對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分承重結(jié)構(gòu)受力情況加以調(diào)整,保證荷載的均勻分布,使受力得以分散開;第四,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,可以根據(jù)情況相應(yīng)地調(diào)整埋置深度。第五,保證沉降縫的寬度和位置的適度性,對伸縮縫之間的間距進(jìn)行限制,尤其是一些較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu),更應(yīng)該對沉降縫加以限制,同時(shí)也可與其它縫加以結(jié)合。
3、嚴(yán)格進(jìn)行施工
。1)鋼筋保護(hù)層
在施工過程中,樓面下層的鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層墊塊容易控制,但上面因?yàn)槎喾矫娴囊蛩赜绊,容易造成裂縫的產(chǎn)生,如a.受到施工人員踩踏后容易出現(xiàn)彎曲、變形、下墜等問題;b.上層鋼筋因各工種交叉作業(yè)遭到施工人員大量踩踏;c.墊塊困扎不牢固,出現(xiàn)松動;d.馬凳支撐設(shè)置較遠(yuǎn),鋼筋易變形,而且在澆筑過程中鋼筋位置得不到及時(shí)校正,從而導(dǎo)致上層鋼筋保護(hù)層不斷加大。而造成表皮收縮開裂的原因則是鋼筋位移不能滿足樓板上層混凝土抵抗拉力。因此,因事先把工作程序安排好,并加強(qiáng)技術(shù)交底。
。2)混凝土振搗
振搗方式不正確也會造成種種問題,如分層離析、表面漿浮等等,這時(shí)混凝土中的砂漿就會流向低處,進(jìn)而產(chǎn)生不均勻沉降收縮,這樣也容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)交界處出現(xiàn)裂縫,如果工作人員又沒有做好二次振搗和多次抹面,讓裂縫未及時(shí)得到愈合,而最終就會出現(xiàn)貫穿性的裂縫。
。3)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此,混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:(1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;(2)防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;(3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。混凝土的早期養(yǎng)護(hù),主要目的在于保持適宜的溫濕條件。以達(dá)到兩個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。
。4)模版的支搭
根據(jù)GB50204混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)收的規(guī)范,模版必須要達(dá)到足夠的標(biāo)準(zhǔn)。本工程第一層支撐坐落在回填土上,雖然下面有腳手板,但由于回填土壓實(shí)系數(shù)未達(dá)標(biāo),會使模版下沉,從而產(chǎn)生裂縫。還要嚴(yán)格控制拆除模版的時(shí)間,跨度在2m以上的樓板,強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,時(shí)間如果太早也會引起裂縫。
4、裂縫控制
。1)地基不均勻沉降裂縫
為了防止地基不均勻沉降造成的裂縫,一定要確保地基的承載能力,選用整體性較好的結(jié)構(gòu)類型。此外,當(dāng)不可避免的存在地基承載能力相差較大或者建筑物相鄰兩部分落差較大時(shí),可采用設(shè)置沉降縫的辦法進(jìn)行克服,盡可能減少由此產(chǎn)生的裂縫問題。
。2)化學(xué)裂縫
為了防止鋼筋銹蝕,可采取鋼筋涂層或者外加鋼筋阻銹的方法,減少鋼筋銹蝕。此外也可利用涂層法、電化學(xué)以及添加其他外加劑的方法進(jìn)行阻銹工作,增加混凝土保護(hù)層的密實(shí)度或者增加保護(hù)層,也都能有效阻止鋼筋生銹。
化學(xué)反應(yīng)裂縫的防止措施。選用堿活性小的砂石骨料、低堿水泥、低堿或無堿的外加劑,適當(dāng)?shù)膿胶土弦种茐A骨料反應(yīng);保證鋼筋保護(hù)層的厚度、混凝土級配良好、混凝土澆注振搗密實(shí)和鋼筋表層涂刷防腐涂料。
。3)凝結(jié)硬化收縮裂縫控制
凝結(jié)硬化收縮裂縫控制主要可以從四個(gè)方面來進(jìn)行:第一,在混凝土配制過程中,使用低收縮量材料,盡可能減少拌和水用量,提高粗骨料含量;第二,降低混凝土干燥速率,有效控制表層水份損失,強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)時(shí),尤其是早期養(yǎng)護(hù),模板外側(cè)保持濕潤,在保證混凝土強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下松開模板,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在澆筑混凝土后防止干燥空氣進(jìn)入;第三,在混凝土中,采用膨脹水泥進(jìn)行配制,最大限度地補(bǔ)償收縮混凝土,預(yù)防開裂;第四,實(shí)施后澆帶申縮縫,運(yùn)用分段間隔澆筑方法,減少約束應(yīng)力。
。4)塑性收縮裂縫控制
塑性收縮裂縫主要分為兩種,即塑性干縮裂縫以及塑性沉降裂縫。就塑性干縮裂縫而言,塑性收縮主要是由于新拌混凝土在凝結(jié)中接觸表面水份,而引起的一種干縮裂縫,其機(jī)理可以運(yùn)用毛細(xì)水拉力來進(jìn)行闡述,當(dāng)毛細(xì)孔隙水在蒸發(fā)作用下出現(xiàn)減少時(shí),容易導(dǎo)致彎液面生成拉力,塑性收縮值較高。控制塑性收縮開裂的方法主要可以從八個(gè)方面來闡述:一是降低混凝土入模溫度;二是濕潤混凝土上方空氣;三是設(shè)置風(fēng)障與遮蔭棚;四是將攪拌時(shí)間控制在合理范圍內(nèi);五是縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間;六是于澆筑前潤濕模板以及底板;七是澆筑后及時(shí)利用塑料膜進(jìn)行覆蓋;八是通過壓光消除施工后的抹面塑性裂縫。就塑性沉降裂縫來講,其部位與方向明確,主要措施表現(xiàn)在六個(gè)方面:一是盡可能地降低混凝土坍落度;二是在高度差處設(shè)置施工縫,可以采用分層澆筑法進(jìn)行施工縫處理;三是增加表面鋼筋保護(hù)層厚度;四是振搗方式合理,并科學(xué)外摻引氣劑;五是穩(wěn)定模板剛度及地基;六是表面實(shí)施抹平與壓光消除較淺沉降裂縫。(
5、裂縫的處理方法
。1)灌漿、嵌縫封堵法
灌漿法主要適用對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成整體,從而達(dá)到封堵加固的目的。常用膠結(jié)材料有水泥漿或環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨醋等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
。2)表面修補(bǔ)法
表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)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的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,防護(hù)同時(shí)為防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通?刹捎迷诹芽p表面粘貼玻璃纖維布等措施。
。3)混凝土置換法
混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法,此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂槳、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
。4)結(jié)構(gòu)加固法
當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)性能時(shí),就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。
結(jié)束語
混凝土裂縫問題嚴(yán)重影響著混凝土的使用與發(fā)展前途,如何解決這個(gè)問題是混凝土應(yīng)用中的重中之重,而預(yù)防和控制是目前最常用的解決辦法。由于裂縫產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜,看待裂縫應(yīng)當(dāng)正確分析、仔細(xì)判斷,運(yùn)用最科學(xué)有效的辦法將裂縫問題降到最低。
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