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鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防與控制
摘要混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位,然而混凝土裂縫較為普遍。分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了控制和防止裂縫的措施,并探討了混凝土的早期養(yǎng)護等問題。
關(guān)鍵詞鋼筋混凝土裂縫;成因;控制;微裂縫
1混凝土微裂縫
鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。確切地說,混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在,這是因為混凝土中的水泥石和骨料在溫濕度變化條件下產(chǎn)生不均勻的體積變形,而它們又粘結(jié)在一起不能自由變形,于是形成相互間的約束應(yīng)力;一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的黏結(jié)強度,以及水泥石自身的抗拉強度,就會產(chǎn)生微裂縫[1]。
2混凝土產(chǎn)生裂縫的原因
混凝土裂縫的產(chǎn)生,都是微裂縫發(fā)展的結(jié)果。就其本身而言,一般認為是混凝土材料變形約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強度所致。
(1)因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等�；炷翗�(gòu)件多次受冰凍,即溶解循環(huán)作用,使混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,促進已有裂縫發(fā)展,結(jié)構(gòu)疏松,表面龜裂,表層剝落或整體崩潰。
(2)因構(gòu)件受力、變形形成缺陷和裂縫。包括中心受拉、中心受壓、受彎、受剪、受沖切、梁的混凝土收縮和溫度變形、板的混凝土收縮和溫度變形。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則須依靠混凝土自身承擔。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應(yīng)力[2]。
(3)施工違反操作規(guī)程形成缺陷和裂縫。塑性混凝土下沉,被頂部鋼筋所阻,形成沿鋼筋的裂縫;混凝土振搗不密實,出現(xiàn)蜂窩,易形成各種受力裂縫的起點;混凝土攪拌、運輸時間過長,使水分蒸發(fā),引起混凝土澆注時坍落度過低,使得在混凝土體積中出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥使得在混凝土與大氣接觸面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;過早拆模,混凝土尚未建立足夠強度,構(gòu)件在實際施加與自身的重力荷載作用下,容易發(fā)生各種受力裂縫等。
(4)材料選配不當形成缺陷和裂縫。使用過期水泥,骨料含泥過量,含活性SiO2,水泥中含堿量過高,骨料石灰石,水泥水化熱等。
3控制和防止裂縫的措施
(1)由于砼攪拌運輸時間過長、澆筑速度過快、振搗不實、施工縫做法不當、模板走動等原因形成的裂縫可以按照《混凝土施工規(guī)程》嚴格執(zhí)行混凝土拌制、運輸、澆筑、振搗施工縫設(shè)置和舊混凝土連接,按模板制作、拆模以及養(yǎng)護方面的規(guī)定來防止。對已出現(xiàn)這類裂縫的構(gòu)件,也要區(qū)分構(gòu)件的類別、構(gòu)件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴重的程度,分別采用一般混凝土裂縫補強措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、粘鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等補救措施[3]。
(2)對水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當形成的裂縫,必須用對進場原材料按照國家標準進行嚴格檢查和驗收的辦法加以預(yù)防,凡不合格的次品材料一律不得使用,或經(jīng)試驗后降低等級使用;對已發(fā)生這類因材料選用不當而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫,必須作長期詳細地觀察(因有的問題需要一段時間才能發(fā)現(xiàn)),認真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴重程度,研究制定其處理和加固方案。這是因為一旦因材料選用不當而發(fā)生的質(zhì)量問題,往往帶有普遍性。
(3)地基過大不均勻沉降產(chǎn)生過寬裂縫時,進行建筑物在使用階段的沉降驗算可以防止這些裂縫的出現(xiàn),對已出現(xiàn)這類裂縫的結(jié)構(gòu),要采用地基基礎(chǔ)的防治措施對地基基礎(chǔ)妥善處理后,再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來解決。
(4)由于天氣干燥、初期養(yǎng)護不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產(chǎn)生的裂縫分別采用加強混凝土結(jié)硬化過程的自然養(yǎng)護、蓄熱養(yǎng)護,采用引氣劑使混凝土內(nèi)部均勻分布氣泡,預(yù)留溫度伸縮縫等措施修補。受凍嚴重的構(gòu)件,有的要拆除,有的要加固后方可使用。
(5)由于承受荷載使構(gòu)件產(chǎn)生過寬裂縫,合理地進行設(shè)計,可以防止這些裂縫出現(xiàn);對已出現(xiàn)的過寬裂縫的構(gòu)件要采用加固措施進行加固。
(6)對因使用及環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的裂縫,要依據(jù)不同性質(zhì)采用不同的防治措施。①因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫,除對已形成缺陷和損壞的部分予以補強或加固外,宜添加對受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施;②因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷損傷,除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部位予以補強或加固外,應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護;③因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防;對已產(chǎn)生的不太嚴重的地震損傷可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。
(7)從改善約束條件著手,合理地分縫分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。
(8)從控制溫度著手,采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土時對水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主[4]。
4混凝土的早期養(yǎng)護
實踐證明,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。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)力觀點出發(fā),保溫應(yīng)達到下述要求:①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;②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;③防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束�；炷恋脑缙陴B(yǎng)護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到2個方面的效果,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;另一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。
5參考文獻
[1] 盧云峰.高層建筑地下室鋼筋混凝土裂縫的成因和控制[J].中國科技博覽,2009(32):316.
[2] 鄧小芳.淺談某房屋建筑工程鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治[J].大眾科技,2009(10):69-70.
[3] 陳裕新.淺析鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防和控制[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2009(11):178.
[4] 張進才,王利,陳倩.淺談鋼筋混凝土裂縫的成因及預(yù)防[J].科學之友,2009(4):149-150.
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