钢筋混凝土结构裂缝的成因防治

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【摘 要 】建筑结构产生裂缝是很普遍的现象,其中最常见的要数钢筋砼构件以及砖墙裂缝.本文分析了钢筋砼结构裂缝产生的八种原因,就这些原因给出了七种预防措施.

【关 键 词 】 建筑结构;钢筋砼;裂缝;预防措施

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砼构件以及砖墙裂缝.在这里主要讨论钢筋砼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. 钢筋砼常见裂缝原因分析

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、水泥结石的砼干缩通常是导致砼裂缝的重要原因.

(2)砼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砼的均匀性和密实程度.因此砼的搅拌、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砼开裂.施工过程中,钢筋表面污染、砼保证层太小或太大,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)砼养护,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,使砼内外部产生温差,超过一定值时,因砼的收缩不一致而产生裂缝.

(5)避免在极端天气条件下施工,可以减少砼结构的开裂情况.

1.3地基变形.在钢筋砼结构中,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.砼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,当这种应力超过砼的抗拉强度时,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,大体积砼的裂缝等.

1.5湿度变形.砼在空气中结硬时,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.砼的收缩值一般为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,这样可基本解决砼的早期干缩问题.

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.而最常见的是钢筋砼梁、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.普通钢筋砼构件在承受了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砼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.在钢筋砼设计规范中,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砼开裂.

1.8徐变.砼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砼受压徐变,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,以改善砼工作性能,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)配制砼时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的砼必须重新拌匀后,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砼开裂,钢筋间距过大,易引起钢筋之间的砼开裂.

2.4模板工程.钢筋砼结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下几点:


(1)模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致砼裂缝. (2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂.

(3)合理掌握拆模时机,拆模时间过早,应保证早龄期砼不损坏或不开裂,但也不能太晚,尽可能不要错过砼水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机.

2.5砼浇筑.

(1)砼浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度.

(2)加强砼的早期养护,并适度延长养护时间,在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护,在浇水养护有因难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保湿材料等方法.

2.6设计构造.

(1)建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂.

(2)合理布置纵横墙,纵墙开洞应尽可能小.

(3)控制建筑物有长高比,长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强.

(4)合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中.

(5)减少地基的不均匀沉降,除了前述的措施外,在基础设计中可以采取调整基础的埋深度,不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形.

(6)适当加强基础有刚度和强度.

(7)层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝,即使出现了裂缝,也能阻止其进一步发展.

(8)正确地设置沉降缝.沉降缝位置和缝宽的选定应合适,构造要合理,可以和其结构缝合并设置.

(9)限制伸缩缝间距.对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制,同样,也可以和其它结构缝合并使用.

(10)部分窗台砌体应加强.对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁,以适应窗台的变形,防止窗台处产生竖直裂缝.

2.7施工技术.

(1)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收,对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利的地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工.

(2)开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构.

(3)合理安排施工顺序.当相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深的基础,以防基坑开挖破坏已建基础的地基础.当建(构)筑物各部分荷载相差较大时,一般应施工重、高部分,后施工轻、低部分.

综上分析,钢筋砼结构裂缝应针对成因,贯彻预防为主的原则,加强设计施工及使用等方面的管理,确保结构安全和避免不必要的损失.

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