閱讀 5151 次 淺談鋼筋混凝土結構裂縫的形成與控制
摘要:混凝土結構的裂縫一直是建筑業的一大質量通病,本文首先分析了裂縫產生的原因,提出幾種常見裂縫的鑒別特征,最后提出了裂縫控制措施...
淺談鋼筋混凝土結構裂縫的形成與控制
馬小瑞 ( 陜西建工集團總公司)
近年來,由于混凝土結構的裂縫導致的質量事故在增多,而以表面系數較大的板、墻體出現的裂縫最為普遍,裂縫盡管采用各種途徑可以修復,但裂縫的存在終究會給混凝土面耐久性帶來或多或少的影響。
一、鋼筋混凝土裂縫產生的原因
1、材料、半成品質量問題: 水泥或碎石的質量不良:水泥安定性不合格,砂石級配差,砂太細,砂石含泥量大,都會使混凝土結構產生裂縫。
2、建筑物結構應力裂縫:較為常見的有:斷面突變,構件開洞等引起應力集中,構造處理不當等引起應力變化導致產生的裂縫;結構在靜力或動力荷載作用下在受拉區、受剪區或振動嚴重的部位產生的裂縫;結構接近極限承載力時,在受壓區鋼筋混凝土有明顯豎向裂縫。由于地基不均勻沉降,在結構或構件內出現了附加應力,而導致鋼筋混凝土開裂。
3、溫度裂縫:混凝土具有熱脹冷縮的性質,建筑物中的結構構件受到各種約束(外約束、內約束),在溫度變形和約束的共同作用下,產生溫度應力。當該應力超過了混凝土的抗裂強度時,就產生了裂縫。
4、干縮裂縫:混凝土在空氣中結硬時,混凝土中多余水分蒸發、在水泥水化作用下,使形成的水泥骨架不斷緊密,造成體積減少稱為干縮或收縮。施工中早期養護不及時,混凝土表面干燥過快,而內部濕度變化小,表面收縮變形受到內部混凝土約束,因此,在構件表面產生較大的拉應力,當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時,就產生了干縮裂縫。
5、施工裂縫:配合比中水灰比控制差、隨意提高混凝土強度,而使單位水泥用量加大等;鋼筋保護層厚度,特別是現澆板的負彎矩筋保護層厚度達不到設計要求;模板支撐不合理、剛度不足、地基下沉,以及過早拆模;對于現澆板,特別是過早、過集中的承擔施工荷載,對板面的沖擊等因素都可能造成混凝土開裂。
二、幾種常見裂縫的特征與鑒別
上述五類裂縫可對大部分裂縫做出正確的鑒別,下面主要闡述應力、溫度、干縮三類裂縫的特征與鑒別。
1、應力裂縫:隨著構件或結構所受荷載的應力性質和受力大小不同,裂縫具不同的形態特征。一般有兩種主要特征:一是裂縫走向與主筋方向接近垂直;二是裂縫寬度一般較寬,且沿著長度與深度方向有明顯的變化。
受彎構件常見的垂直裂縫和斜裂縫兩類:垂直裂縫多出現在梁、板構件彎矩最大的截面上或斷面突然削弱處;斜裂縫一般發生在支座等剪力最大的部分,裂縫由下部分開始,沿著45度向構件跨中上方伸展,隨著荷載增加,裂縫不斷擴展,數量增加。
軸心受壓構件一旦發現受壓區混凝土壓裂,可能預示結構開始破壞。小偏心受壓構件和受拉區配筋較多的大偏心受壓構件,裂縫與破壞情況,基本上與軸心受壓構件相似。大偏心受壓且受拉區配筋不多的構件,基本上類似受彎構件。
2、溫度裂縫:由于產生的原因不同,可能出現表面的、較深的或貫穿性裂縫。其中表層裂縫的方向一般無規律性,較深的或貫穿性裂縫走向,往往與
主筋方向平行或接近平行。這類裂縫的寬度大小不一,但每一條裂縫寬度變化不大。裂縫寬度隨著溫度變化而變化。在建筑工程中溫度裂縫一般有以下二種類型:
(1)環境溫度劇烈變化造成。常見的是現澆梁、板某些部位的溫度裂縫。發生在板上時,多為貫穿裂縫。在矩形板上,裂縫方向常與較短邊平行;當板有橫肋時,裂縫多與橫肋相垂直,常見的裂縫寬度是0.15-0.5mm。
(2)大體積混凝土中,水泥水化熱在中心大量積聚,而外界表面溫度與此形成溫度梯度,當溫差大于25度時,就會引起表面或淺層的裂縫;混凝土內部溫度差可造成貫穿裂縫。
3、干縮裂縫
其形狀常見的為兩種:一種是表面的不規則發生裂縫,這種裂縫發生在混凝土終凝前。另一種是中間寬,兩端細,有時出現在兩根鋼筋之間,并與鋼筋平行。如僅由于干縮造成的裂縫,其長度與寬度均較小。當干縮與溫差等原因疊加而形成的裂縫,其長度與寬度有時較大,在板類結構中可形成貫穿性裂縫。
三、裂縫的控制措施
1、現多采用商品混凝土,經常監控商砼原材料、嚴格控制進場商砼的質量,控制混凝土塌落度。
2、建筑與結構構造的合理性:設計上控制,注意斷面突變、構件開洞等的應力集中部位,注意加強配筋處理,變形縫設置在受力較小地方。滿足建筑與結構構造規定和要求。
3、減少地基變形:軟土地基的不均勻沉降,是造成建筑物裂縫損壞或傾斜等工程事故的重要原因。
4、管理施工規范:科學合理安排施工工序,掌握好技術間隙時間,控制好混凝土在初期強度增長期的質量控制及混凝土二次抹面時間。
5、減少溫度裂縫:在厚大體積混凝土施工中,采取養護措施,監測控制混凝土內外溫差不能超過25度;避免混凝土養護不周,時干時濕,造成混凝土產生裂縫。
四、結束
以上是對混凝土的裂縫進行的理論和實踐上的初步探討,預防和改善措施在實踐中的應用效果也是比較好的。要想最大限度的避免鋼筋混凝土結構裂縫,還需要建筑界同仁們不懈的努力。
(本文來源:陜西省土木建筑學會 文徑網絡:文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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