工程案例
業(yè)務(wù)范圍
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防
發(fā)布時間:2014-08-05
工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是比較普遍的現(xiàn)象。不過,結(jié)構(gòu)裂縫大部分是能夠通過設(shè)計手段、施工措施來避免的。本文著重對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及預(yù)防措施作一粗淺的探討。一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常見裂縫原因分析混凝土抗壓強度較高而抗拉強度很低,約為其抗壓強度的十分之一。當結(jié)構(gòu)受力或溫度、濕度發(fā)生變化時,導致混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力,極易產(chǎn)生裂縫。
1.材料方面。有些構(gòu)件裂縫是由材料質(zhì)量引發(fā)的,如水泥安定性差,兩種水泥混用,砂、石含泥量大,骨料粒徑過小,外加劑質(zhì)量差或加入量過大等。
2.地基變形。當?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉時,在結(jié)構(gòu)內(nèi)部必然產(chǎn)生極大的應(yīng)力。當應(yīng)力超過構(gòu)件抗力時,將不可避免地出現(xiàn)裂縫,裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。
3.設(shè)計方面。構(gòu)造處理不當,主次梁交合處主梁未設(shè)加強箍筋或附加吊筋;大截面梁未設(shè)腰筋;構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中等因素,均可導致構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)。
4.結(jié)構(gòu)荷載方面。結(jié)構(gòu)因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多,施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構(gòu)件早期受到震傷,拆除承重模板過早,施工荷載過大,構(gòu)件堆放、運輸、吊裝時,墊木或吊點位置不當,預(yù)應(yīng)力張拉值過大或放張不規(guī)范等,均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件,在使用荷載作用下,出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn),規(guī)范規(guī)定有些構(gòu)件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的,以及不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,則應(yīng)屬于有害裂縫,須加以認真分析,慎重處理。
5.溫度應(yīng)力裂縫;炷僚c一般物質(zhì)一樣,具有熱脹冷縮的物理性質(zhì),其線膨脹系數(shù)約為1×10-5/℃,當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,在構(gòu)件受到約束不能自由變形時,構(gòu)件內(nèi)就會產(chǎn)生附加應(yīng)力,當溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時,必將出現(xiàn)裂縫。常見的如現(xiàn)澆屋面板垂直于肋梁方向的裂縫,大體積混凝土表面裂縫、煙囪外壁的豎向裂縫等。
6.濕度變形裂縫。普通混凝土在空氣中硬結(jié)時,體積會發(fā)生收縮,由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,在早期混凝土強度較低時,混凝土收縮值最大。因此,若構(gòu)件早期養(yǎng)護不良,極易產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫,在現(xiàn)澆剪力墻、水池底、壁等工程結(jié)構(gòu)中最為常見。
7.徐變裂縫。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在內(nèi)應(yīng)力的作用下,除瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。據(jù)文獻記載受彎構(gòu)件由于徐變變形的作用,其長期變形值可增加2~3倍,因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應(yīng)力,造成裂縫的出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件因徐變會產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失,降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。此類裂縫常見于受彎構(gòu)件的拉區(qū),其特征與承受荷載出現(xiàn)裂縫相同。
8.施工方面。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠;水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大;攪拌時間不夠、振搗不實;鋼筋表面污染、保護層過小或過大;任意留置施工縫且不按規(guī)定處理;后期施工擾動前期混凝土;構(gòu)件內(nèi)外溫差大,未采取有效措施;在不宜施工的氣候條件下,勉強施工;冬季施工未采取防凍措施等。
二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施
1.材料方面。1)水泥:根據(jù)工程條件不同,盡量選用水化熱較低、強度較高的水泥,嚴禁使用安定性不合格的水泥:2)骨料應(yīng)選用粒徑適當、級配合理、無堿性反應(yīng)、有害物質(zhì)及含泥量符合規(guī)定的砂、石材料;3)外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑,超長建筑物或構(gòu)筑物可加入微膨脹劑,以改善混凝土工作性能,降低水泥用量和用水量,減少收縮。
2.混凝土配料、攪拌及澆筑。1)配合比設(shè)計應(yīng)盡量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計量應(yīng)準確,攪拌時間應(yīng)保證;2)澆筑分層應(yīng)合理,振搗應(yīng)均勻、適度,不得隨意留置施工縫。
3.設(shè)計方面。1)建筑平面造型在滿足使用要求的前提下,力求簡單;控制建筑物的長高比,增強整體剛度和調(diào)整不均勻沉降的能力;2)正確設(shè)置沉降縫、變形縫,位置和寬度選擇要適當,構(gòu)造要合理;3)磚混結(jié)構(gòu)底層窗臺下應(yīng)采用加筋砌體,洞口較寬的窗臺下宜設(shè)置鋼筋混凝土梁,以防止窗臺因地基沉降產(chǎn)生豎向裂縫;4)構(gòu)件配筋要合理,間
距要適當。斷面較大的梁應(yīng)設(shè)置腰筋。大跨度、較厚的現(xiàn)澆板,上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋。主梁在集中應(yīng)力處,宜加設(shè)抗剪鋼筋。
4.施工方面。1)加強地基的檢查與驗收,復(fù)雜地基,應(yīng)做補充勘探。異常地基處理必須謹慎,盡可能使其處理后的承載力與本工程正常地基承載力相同或相近;2)合理設(shè)置后澆帶,較長的墻、板、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)和主樓與裙房之間等高低層錯落處,均應(yīng)設(shè)置后澆帶。具體要求可由設(shè)計單位確定;3)加強混凝土的早期養(yǎng)護,并適當延長養(yǎng)護時間,當柱、墻等構(gòu)件澆水養(yǎng)護有困難或不能保證其表面濕潤時,應(yīng)采用覆蓋保溫材料等做法,以減少混凝土的收縮變形;4)大體積混凝土施工,應(yīng)做好溫度測控工作,采取有效的保溫措施,保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不超過規(guī)定(25℃);5)鋼筋綁扎位置要正確,保護層厚度準確,鋼筋表面應(yīng)潔凈,鋼筋代換必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響。
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