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摘要:在我国建筑行业中,质量缺陷难所避免,其中混凝土结构裂缝现象频频出现,引起人们关注。本人结合工作实践,从设计及施工等多个方面对混结构的裂缝的成因进行分析及控制,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。
关键词:混凝土;裂缝;成因;控制措施
1、裂缝的成因分析
裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,主要反映如下:
1.1 从设计方面看
1.1.1 楼板刚度不足
设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为1/33.6—1/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。
1.1.2 楼板构造配筋设计不周
设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。
1.1.3 楼板内布线欠合理
由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%~400/0)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。
1.1.4 从房屋的空间结构来看
剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。
1.2 从施工方面看
1.2.1 水电预埋管施工时在板内位置欠合理
管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。
1.2.2 空载养护期不足
从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。
1.3 从材料方面看
商品混凝土其收缩变形值为同标号普通混凝土的1,2~1,3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200Kg),其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。
1.3.1外界气温变化的影响
外界气温变化,也会引起混凝土内部温度变化。混凝土温度应力是由水泥水化热温度、浇筑温度和外界气温变化共同引起的。
1.3.2 混凝土配合比设计原因
设计中水泥等级或品种选用不当;配合比中水灰比(水胶比)过大;单方水泥用量越大、用水量越高;表现为水泥浆体积越大、坍落度越大;收缩越大;配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值;配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
1.3.3 施工及现场养护原因
①现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
②拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。
③连续浇筑时间过长,接缝处理不当,易产生裂缝。
④高空浇筑混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
⑤大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
⑥现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
⑦现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。
⑧现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使砼微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
1.3.4 使用原因(外界因素)
①构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
②野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
③周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。
④意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
⑤使用中短期或长期超载。
⑥结构构件各区域温度、湿度差异过大。
2、裂缝的控制措施
2.1 裂缝的预防措施
2.1.1设计措施
①增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。②避免结构突变产生应力集中,在应力集中的薄弱环节采取加强措施。③在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。④在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m.保留时间一般不小于60d。
2.1.2 施工措施
①严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。②分析砼集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少砼的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。③浇筑时最大限度降低砼的初凝温度,混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。④根据工程特点,可以利用砼后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。⑤加强砼的浇灌振捣,提高密实度。⑥根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
2.2 裂缝的控制
2.2.1 加强设计控制
梁板砼强度等级不宜大于C30;楼板应双层双向配筋,屋面、转换层楼面配筋宜加强;楼板内管线应避免出现交叉(将交叉部位设置在梁或墙上);控制管线直径,使其不超过板厚的20%且≤D25;
2.2.2 加强施工控制
采取有效固定措施使预埋管布置在板中部;延长空载养护时间,减少早期荷载裂缝;控制施工期间及施工工后的门窗洞口风速,减少环境温差和风速对结构的影响。
2.2.3加强温度控制
浇筑大体积砼时应选择较适宜的气温,尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土,或在砼拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施,以降低砼拌和物的入模温度,在砼入模时,还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
2.2.4加强混凝土养护
混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层砼的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。
2.2.5材料的替换和外加剂的控制
通过商品混凝土生产级配中材料的替换和外加剂的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纤维,可有效减少早期收缩裂缝。
3、结语
混凝土裂缝控制是一个综合性的问题,是混凝土结构中一种普遍的现象,裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速砼的碳化,降低砼的使用耐久性。因此我们要通过上述方法尽量避免裂缝的出现,当砼裂缝出现时,要根据工程具有一定的使用性區别及地域性差异,具体问题具体分析,揭露本质,有针对性的采取措施,才能使砼裂缝控制在质量允许的范围内,消除安全隐患;
参考文献:
[1] 王铁梦,工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.1997.8.18-19
关键词:混凝土;裂缝;成因;控制措施
1、裂缝的成因分析
裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,主要反映如下:
1.1 从设计方面看
1.1.1 楼板刚度不足
设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为1/33.6—1/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。
1.1.2 楼板构造配筋设计不周
设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。
1.1.3 楼板内布线欠合理
由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%~400/0)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。
1.1.4 从房屋的空间结构来看
剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。
1.2 从施工方面看
1.2.1 水电预埋管施工时在板内位置欠合理
管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。
1.2.2 空载养护期不足
从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。
1.3 从材料方面看
商品混凝土其收缩变形值为同标号普通混凝土的1,2~1,3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200Kg),其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。
1.3.1外界气温变化的影响
外界气温变化,也会引起混凝土内部温度变化。混凝土温度应力是由水泥水化热温度、浇筑温度和外界气温变化共同引起的。
1.3.2 混凝土配合比设计原因
设计中水泥等级或品种选用不当;配合比中水灰比(水胶比)过大;单方水泥用量越大、用水量越高;表现为水泥浆体积越大、坍落度越大;收缩越大;配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值;配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
1.3.3 施工及现场养护原因
①现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
②拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。
③连续浇筑时间过长,接缝处理不当,易产生裂缝。
④高空浇筑混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
⑤大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
⑥现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
⑦现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。
⑧现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩,产生龟裂裂缝或疏松裂缝,致使砼微观裂缝迅速扩展,形成宏观裂缝。
1.3.4 使用原因(外界因素)
①构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。
②野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。
③周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。
④意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
⑤使用中短期或长期超载。
⑥结构构件各区域温度、湿度差异过大。
2、裂缝的控制措施
2.1 裂缝的预防措施
2.1.1设计措施
①增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。②避免结构突变产生应力集中,在应力集中的薄弱环节采取加强措施。③在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。④在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m.保留时间一般不小于60d。
2.1.2 施工措施
①严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。②分析砼集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少砼的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。③浇筑时最大限度降低砼的初凝温度,混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。④根据工程特点,可以利用砼后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。⑤加强砼的浇灌振捣,提高密实度。⑥根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
2.2 裂缝的控制
2.2.1 加强设计控制
梁板砼强度等级不宜大于C30;楼板应双层双向配筋,屋面、转换层楼面配筋宜加强;楼板内管线应避免出现交叉(将交叉部位设置在梁或墙上);控制管线直径,使其不超过板厚的20%且≤D25;
2.2.2 加强施工控制
采取有效固定措施使预埋管布置在板中部;延长空载养护时间,减少早期荷载裂缝;控制施工期间及施工工后的门窗洞口风速,减少环境温差和风速对结构的影响。
2.2.3加强温度控制
浇筑大体积砼时应选择较适宜的气温,尽量避开炎热天气浇筑。夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土,或在砼拌和水中加入冰块, 同时对骨料进行遮阳、洒水降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施,以降低砼拌和物的入模温度,在砼入模时,还可以采取强制通风措施,加速模内热量的散发。
2.2.4加强混凝土养护
混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层砼的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。
2.2.5材料的替换和外加剂的控制
通过商品混凝土生产级配中材料的替换和外加剂的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纤维,可有效减少早期收缩裂缝。
3、结语
混凝土裂缝控制是一个综合性的问题,是混凝土结构中一种普遍的现象,裂缝的出现不仅会影响到建筑物的美观、结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速砼的碳化,降低砼的使用耐久性。因此我们要通过上述方法尽量避免裂缝的出现,当砼裂缝出现时,要根据工程具有一定的使用性區别及地域性差异,具体问题具体分析,揭露本质,有针对性的采取措施,才能使砼裂缝控制在质量允许的范围内,消除安全隐患;
参考文献:
[1] 王铁梦,工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.1997.8.18-19