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混凝土结构开裂原因分析及预防

来源:二三娱乐
混凝土结构开裂原因分析及预防

这几年的现场施工管理过程中有些质量通病时常出现,但要是采取必要的预防措施,这些质量通病大多是可以避免的。建筑结构产生裂缝是很普遍的现象,其中最常见的要数钢筋混凝土构件以及砖墙裂缝。多年的实践证明,在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工措施来克服的。本文着重对引发混凝土裂缝的原因进行归纳,并提出相应的预防措施。

1 钢筋混凝土常见裂缝原因分析

混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时,极容易发生裂缝。

1.1 材料质量

材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。若工程上用了这等不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。

1.2 施工工艺

施工工艺涉及的面很广,不可能一一叙述,以下只是着重强调几点: (1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。

(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太小或太大,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都有可能引起裂缝。

(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温度较大更容易产生裂缝。

(5)避免在极端天气条件下施工,可以减少混凝土结构的开裂情况。 1.3 地基变形

在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大使得裂缝一般是贯穿性的。

1.4 温度变形

混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10—5/℃。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。在工程中,这类裂缝较多见,譬如现浇屋面板的上的裂缝,大体积混凝土的裂缝等。

1.5 湿度变形

混凝土在空气中的结硬,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2~0.4‰。其发展规律是早期快,后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是每个20~40m设置一道后浇带,或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土早期干缩问题。

1.6 结构受荷

结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中荷使用中都可能出现裂缝。例如

早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板受弯构件,在使用荷载作用下往往承受了30~40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3mm。对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。

1.7 设计构造

结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当、现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋、或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

1.8 徐变

混凝土徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变,可以使构件变形增加2~3倍;预应力结构因徐变会发生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。

2 预防措施 2.1 材料选用

(1)水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。 (2)粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好,空隙率笑,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。

(3)细骨料:宜用颗粒较粗、空隙较小,含泥量较低的中砂。 (4)外掺料:宜用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水

量,减少收缩。

2.2 配料

(1)配合比设计:应采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。 (2)禁止任意增加水泥用量。

(3)配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比荷水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。

2.3 配筋

钢筋的配置应严格按图施工,尤应重视以下各点:

(1)钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响。

(2)钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大,易引起钢筋之间的混凝土开裂。

2.4 模板工程

钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:

(1)模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。

(2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。

(3)合理掌握拆模时机,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损害或开裂。但也不能过晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机。

2.5 混凝土浇筑

(1)混凝土浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度。

(2)加强混凝土的早期养护,并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保湿材料等方法。

2.6 设计构造

(1)建筑平面选型在满足使用要求的前提下,力求简单。平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体即楼板开裂。

(2)合理布置纵横墙,纵墙开洞应尽可能小。

(3)控制建筑物的长高比。长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。

(4)合理的调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中。

(5)减少地基的不均匀沉降,除了前述的措施外,在基础设计中还可以采取调整基础的埋置深度、不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形。

(6)适当加强基础的刚度和强度。

(7)层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝。即使出现了裂缝,也能阻止其进一步发展。

(8)正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定应合适,构造要合理,可以和其它结构缝合并设置。

(9)限制伸缩缝间距。对体形复杂,地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制,同样,也可以和其它结构缝合并设置。

(10)部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋混凝土梁,以

适应窗台的变形,防止窗台处产生竖直裂缝。

2.7 施工技术

(1)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基础开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。

(2)开挖基槽时,要注意不挠动其原状结构。

(3)合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深的基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。当建(构)筑物各部份荷载相差较大时,一般应先施工重、高部分,后施工轻、低部分。

二00六年十二月二十日

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