魏鳳征
摘要:鋼筋混凝土的裂縫控制在建筑工程中占有很重要的地位,幾乎可以說是世界性難題,如今混凝土均質(zhì)性得到很大改善,可是裂縫控制技術(shù)大大增加,本文分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因,并簡要列舉出裂縫的一般防治方案。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;裂縫
前 言
以膠凝材料、細(xì)骨料、粗骨料、水,外加劑等為原料,按比例混合,經(jīng)過攪拌,成型及固化加工成的人工石材稱之為混凝土。實際工程中用量最大、用途最廣的,是以水泥為膠凝材料、砂為細(xì)骨料、石子為粗骨料的混凝土。
混凝土凝固后質(zhì)地堅硬,有出色的受壓能力,但抗拉能力較差。為了提高抗拉能力,常在混凝土內(nèi)部加入鋼筋,共同承受外力。這種配有鋼筋的混凝土,稱為鋼筋混凝土。實際工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的。鋼筋混凝土中的骨料、鋼筋和水泥石在溫濕度變化的條件下都產(chǎn)生了不同程度的體積形變,而它們又粘結(jié)在一起,于是形成相互間的約束應(yīng)力;當(dāng)此約束應(yīng)力大于水泥石自身的抗拉強(qiáng)度或骨料、鋼筋和水泥石間的黏結(jié)強(qiáng)度時,微裂縫便產(chǎn)生了。
一、鋼筋混凝土裂縫的類型及原因
鋼筋混凝土的裂縫在實際工程中不可避免,但可以控制其有害程度, 結(jié)構(gòu)使用功能決定有害與無害的界限。 裂縫形成的原因繁多而復(fù)雜, 并且相互影響, 通常情況下裂縫形成均有或多或少幾種因素。
1.干燥過程中引起的裂縫
澆注及保養(yǎng)得過程中,鋼筋混凝土含有固、液、汽三種狀態(tài)的物質(zhì),未溶于水的凝膠(水泥、石灰等),會吸收空氣中的水分。而干燥后,固、液之間的膠凝體,會因水分流失,體積縮小,引起收縮開裂。
2.凍脹引起的裂縫
吸水飽和的鋼筋混凝土在周圍溫度低于零度,水結(jié)冰,體積膨脹,引起開裂。尤其在混凝土中含有大量空隙、雜質(zhì),振搗不密實、水灰比偏大,養(yǎng)護(hù)不力時,凍脹開裂顯著。
3.負(fù)荷過載引起的裂縫
當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)超過了計算中最大負(fù)荷的允許值,結(jié)構(gòu)物的某些部位往往因為受力過大導(dǎo)致開裂。
4.基礎(chǔ)位移引起的裂縫
基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻位移(地質(zhì)不均勻,結(jié)構(gòu)負(fù)荷差異大,分期建造的基礎(chǔ))時,結(jié)構(gòu)物中產(chǎn)生的拉力超過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的最大抗拉能力時,將引起結(jié)構(gòu)開裂。
5.熱脹冷縮引起的裂縫
溫差過大時,混凝土?xí)a(chǎn)生形變,有些情況下形變受到約束,一旦結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力大于剛勁混凝土的最大拉力,產(chǎn)生開裂。一年四季的溫差、日照、突然的大雨、冷空氣等,都可能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
6.鋼筋腐蝕引起的裂縫
由于混凝土保護(hù)層厚度不足或質(zhì)量差,二氧化碳及氯化物等化學(xué)物質(zhì)侵蝕到鋼筋,破壞鋼筋表面氧化膜,其銹蝕物(氫氧化鐵)體積遠(yuǎn)大于鋼筋的原體積,從而擠壓周圍混凝土結(jié)構(gòu),引起保護(hù)層混凝土沿鋼筋縱向產(chǎn)生開裂,嚴(yán)重時銹跡滲到混凝土表面。鋼筋與混凝土分離,并且有效截面積減小,結(jié)構(gòu)承載力大大削弱,誘發(fā)其它原因的裂縫。鋼筋腐蝕加劇,結(jié)構(gòu)破壞加速。
7.原材料質(zhì)量及施工工藝引起的裂縫
混凝土材料質(zhì)量差, 鋼筋混凝土施工工藝不合理、 施工質(zhì)量低劣(混凝土震搗不密實、不均勻,鋼筋混凝土保護(hù)層過厚,混凝土澆注過快,混凝土早期受凍,施工時模板剛度不足,混凝土初期養(yǎng)護(hù)時急劇干燥等),可能產(chǎn)生各種形式的開裂。
二、鋼筋混凝土裂縫的控制
1.保證材料的合格
選用合格的水泥,控制水灰比,保持混凝土拌合物的流動性。選用恰當(dāng)骨料,骨料的用量適當(dāng)是混凝土質(zhì)量的重要保證。砂石的質(zhì)量也應(yīng)該得到重視,連續(xù)級配的碎石為上選。此外為了避免混凝土拌和物發(fā)生離析、分層,運輸路線應(yīng)注意道路平整,縮短運輸時間。定時對運輸工具體檢,避免流失水泥漿。
2.保證設(shè)計的合理
裂縫出現(xiàn)的可能性在設(shè)計時就應(yīng)適當(dāng)考慮,鋼筋混凝土的原料盡可能的減少收縮?;炷劣不^程中會因濕度溫度的改變而產(chǎn)生形變,設(shè)計時應(yīng)盡量減少遇到的約束。在適應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要求的條件下,預(yù)留適當(dāng)間距的施工縫或脹縮縫。同時注意相鄰構(gòu)件的約束作用。恰當(dāng)?shù)剡x擇截面形成和結(jié)構(gòu),減少體形突變、凹凸轉(zhuǎn)角等,這些位置存在著應(yīng)力集中,通常是薄弱部位,最容易產(chǎn)生開裂。
設(shè)計時采用較小的水灰比。混凝土收縮率與水灰呈正比,而收縮率越大越容易開裂。水泥漿稀,硬化成水泥石后所含晶體少,凝膠體多,而凝膠體的干燥收縮是鋼筋混凝土干燥收縮的主要原因。設(shè)計時應(yīng)盡可能降低水泥百分比,轉(zhuǎn)而摻用適當(dāng)?shù)臏p水劑,從而改善混凝土和易性。因為水泥含量與混凝土的干縮率呈正比,水泥漿的干縮是鋼筋混凝土的干縮的主要原因,并且水泥越少,骨料對于干縮的制約作用越明顯。
3.施工工藝合理
施工過程中,要及時糾正負(fù)筋上踩踏而形成的負(fù)筋變形;澆筑鋼筋混凝土之前應(yīng)設(shè)置馬道;在大體積鋼筋混凝土施工中時,要注意降溫, 天氣炎熱時, 采用摻加磨細(xì)粉煤灰和緩凝減水劑來延緩混凝土凝結(jié),改善混凝土可泵性和和易性,減少坍落度損失。
控制施工速度,要及時轉(zhuǎn)運拆下的模板及其它周轉(zhuǎn)材料,在上面堆放材料時要確?;炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后,材料必須必須慢放、輕放并且分散堆放。按設(shè)計意圖,先制定施工方案再進(jìn)行澆帶的施工。 避免在后澆帶處出現(xiàn)不按圖紙要求留縫、混凝土澆筑不密實的現(xiàn)象。加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),為了避免鋼筋混凝土受風(fēng)吹日曬產(chǎn)生干縮開裂,應(yīng)及時用澆水草袋和塑料薄膜覆蓋。拆除模板支撐應(yīng)從跨中開始,荷載支承應(yīng)由中央漸漸向支座轉(zhuǎn)移,體現(xiàn)為樓板變形中央逐漸向支座變化,避免造成板撓曲過大而開裂。
三、鋼筋混凝土裂縫維護(hù)的一般性方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出觀了裂縫。首先了解裂縫產(chǎn)生的原因,采取預(yù)防措施,避免裂縫的擴(kuò)大。裂縫發(fā)生后通常有以下種方式處理:影響結(jié)構(gòu)整體承載力的裂縫,通常采用圍套、鋼箍、噴漿加固及粘結(jié)鋼板或預(yù)加固等對結(jié)構(gòu)加固。結(jié)構(gòu)有防水抗?jié)B要求或影響結(jié)構(gòu)體的裂縫,一般采用水泥灌漿和化學(xué)灌漿方法加固對內(nèi)部修補(bǔ)處理。不影響承載力的表面裂縫,在改善觀感和預(yù)防滲漏時采用薄層環(huán)氧膠泥、涂抹砂漿、貼條或鑿淺槽嵌補(bǔ)等將表面補(bǔ)平修理。
四、結(jié)束語
現(xiàn)代工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,規(guī)模宏大,施工工藝也發(fā)生了翻天覆地的變化,人們對建筑質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格。作為目前建筑行業(yè)最主要的結(jié)構(gòu)形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。了解裂縫的出現(xiàn)的原因避免裂縫的出現(xiàn),在人生安全、建筑物壽命等方面都有有著重要的意義。
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