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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(rèn)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(dān),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(dān)。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(dāng)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(dāng)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(dāng)、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(yán)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(yán)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(dāng)形成的裂縫,必須用對進場原材料按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)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(dāng)而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫,必須作長期詳細(xì)地觀察(因有的問題需要一段時間才能發(fā)現(xiàn)),認(rèn)真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴(yán)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(dāng)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?xì)馀?預(yù)留溫度伸縮縫等措施修補。受凍嚴(yán)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(yán)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?xí)r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?xí)r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(dá)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。混凝土的早期養(yǎng)護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達(dá)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(dá)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(xué)之友,2009(4):149-150.
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