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钢筋混凝土结构施工裂缝的成因与防治探析

钢筋混凝土结构施工裂缝的成因与防治探析

 建筑结构产生裂缝是很普遍的现象,从理论上说,混凝土结构尤其是受弯构件总是带裂缝工作的,在使用荷载不大的情况下,没有裂缝隙或这类结构性裂缝隙非常细微,不易为肉眼所察觉。但在现实的建筑中,混凝土结构会出现各种各样的裂缝,其中最常见的要数钢筋混凝土构件以及砖墙裂缝。在这里主要讨论钢筋混凝土梁出现裂缝的原因很复杂,主要有材料或气候因素、施工不当、设计和施工错误、改变使用功能或使用不合理等,通常可归纳为以下几种:
1.钢筋混凝土常见裂缝原因分析
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产生“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,一般常涉用到的有:
(1)水分蒸发、水泥结石的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、浇捣、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、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染、混凝土保证层太小或太大,浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝,施工控制不严,超载堆荷,也可能导致出现裂缝。
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切,混凝土尚处于未完全硬化状态时,如干燥过快,则产生收缩裂缝,通常发生在表面上,裂缝不规则,宽度小,另外水泥在水化及硬化过程中,散发大量热量,使混凝土内外部产生温差,超过一定值时,因混凝土的收缩不一致而产生裂缝。
(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。
混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常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,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩问题。
1.6结构受荷。
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和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会出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30~40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的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。在使用过程中,改变原来使用功能,如将办公室改为仓库、屋面加层、使用不当、增大荷载等均可能会引起出现裂缝。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设计欠周全。
如截面不够、梁的跨度过大、高度偏小,或者由于计算错误,受力钢筋截面偏小或板太薄、配筋位置不当、节点不合理、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和很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变,可以使构件变形增大2~3倍,预应力结构因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。
2.预防措施。
通过以上分析,在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。
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、空隙率小、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)外掺加料:宜采用减水剂等外加剂,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,以减少水泥用量。
(2)禁止任意增加水泥用量。
(3)配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇筑。
2.3配筋。
钢筋的配置应严格按施工图施工,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)钢筋的位置要正确,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。

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