浅析钢筋混凝土结构裂缝及预防
摘要:建筑物的钢筋混凝土结构产生裂缝不但会影响建筑的美观,更重要的是会对建筑物的质量和稳定性产生影响,所以要导致结构裂缝的原因入手,尽量防止混凝土结构的裂缝出现,做好预防措施。
关键词:钢筋混凝土结构裂缝产生原因预防
近年来,我国钢筋混凝土施工工艺有了巨大的进步,混凝土结构的强度日益提高,结构形式日趋复杂,在建筑的钢筋混凝土结构领域,结构裂缝问题是一个普遍存在的质量问题,而且也有日趋增多的趋势,是建筑工程的一大技术难题。
一钢筋混凝土结构裂缝产生的原因
钢结构混凝土裂缝的发生是由多种因素引起的,各类裂缝产生有如下主要影响因素:
1载荷引起的裂缝
混凝土结构受荷后产生裂缝的因素很多,在施工和使用过程中,结构长期承受着静载、动载和变形荷载等作用,都有可能产生裂缝。
第一类由外荷载(包括静载和动载)的直接作用和结构的次应力引起的裂缝,其几率约为20%;另一类是由变形荷载(包括不均匀沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素)引起的裂缝,其几率约为80%,同时两类载荷裂缝又是互相影响的,外荷载为主要原因产生的裂缝通常会伴有变形的影响,而变形引发的裂缝往往与外荷载的作用有关系[1]。
普通钢筋混凝土结构在承受了
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。
一般地,肉眼可以看见的裂缝为0.02mm-0.05mm,从工程有害影响最小的界限判断,裂缝不能大于0.05mm。
对那些宽度超过规范规定的裂缝以及不允许出现的裂缝,则需加以认真分析,慎重处理。
2 钢筋腐蚀引起的裂缝
钢筋腐蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一。
当混凝土保护层过薄,密实程度不够时,混凝土碳化到钢筋部位,钢筋失去钝化膜的保护将会生锈,钢筋生锈后的体积会膨胀,对周围混凝土挤压,从而引起了混凝土沿钢筋裂开,这种裂缝叫“先锈后裂”,同时混凝土出现开裂反过来又会促进钢结构更快的锈蚀,当环境湿度较大或周围存在有害介质是,这种恶性循环的速度变加快[2]。
因此,这种钢筋腐蚀引起的裂缝必须引起高度重视,常见的裂缝特征是裂缝沿钢筋分布,裂缝周围混凝土发酥,高出原有的混凝土表面,并有褐色锈渍渗出。
3 外界温湿度变化的影响
钢筋混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对混凝土裂缝的产生有着很大的影响,混凝土内部结构的温度是由浇注温度、水泥水化热和结构的散热等各种温度叠加组成的。
浇筑温度与环境温度直接相关,外界的气温越高,混凝土的浇筑温度也就会愈高,当外界的环境温度降低时,则会在钢筋混凝土结构的内外形成温度梯
度,而且如果外界得环境温度的下降很快,则会在结构上形成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂[3]。
而且当环境的温度发生变化时,建筑材料热胀冷缩,建筑物的各部分结构将产生不同的变形,从而引起彼此制约的应力,如果建筑物顶部和墙体之间的构造处理不适当,顶部和墙体的膨胀系数不一样,也会产生温差裂缝。
另外环境的湿度对钢筋混凝土结构裂缝的产生也有很大的影响.
二防止裂缝产生的措施
钢筋混凝土结构的裂缝产生有时候是不可避免的,但其危害程度却是可以控制的,结构裂缝控制的主要方法可以通过设计、施工、材料等多方面的综合技术措施将裂缝控制在可接受的范围内。
1 原材料的选择
混凝土结构裂缝产生的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量,而且混凝土越厚,水泥用量越大,水化释放的热量越高,结构内部形成的温度梯度越大,相应的内外温度应力越大,产生裂缝的可能性就越大。
因此在混凝土原材料的选材上应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥,充分利用混凝土的后期强度,尽量降低混凝土中的水泥用量;在条件允许的情况下,尽量选用粒大、质优的石子,一方面可以减少用水量,另一方面也可以相应减少水泥用量;另外为了降低用水量,适量掺加干燥收缩小、减水率高的外加料和外加剂是非常必要的,如在原料中加入粉煤灰,可以显著的减低混凝土结构的水化热,加入适量的减水剂,可
以有效地增加混凝土结构的强度,延缓水化热释放的速度[4];另外钢筋混凝土结构中的钢筋质量对于结构的收缩也有一定的约束作用,但与配筋率的高低有关,,对连续式梁板不宜采用分离式配筋,孔洞处配加强,对混凝土腰部增配构造钢筋,构造钢筋的直径由8mm~14mm,间距100mm~200mm,视情况而定,构造钢筋细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸。
2施工控制
施工单位应在混凝土浇注前组织详细的混凝土浇灌施工工艺设计,并协调设计监理、设计等管理部门组成浇筑领导小组,对混凝土的浇筑、振捣、养护及坍落度控制作出技术方案,并严格执行,特别是对坍落度的控制必须严格且得到搅拌站的同意。
另外在施工过程中也有要求和控制,首先混凝土搅拌的时间要适当,过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷,在高温情况下施工,搅拌过程中可向混凝土中添加冰水,施工现场的露天沙石可加覆盖,并在浇筑前用冷水降温。
严格控制混凝土的浇筑速度,下料时不宜过快,防止物料堆积,而且一次浇筑的结构不可过高、过厚,要保证混凝土结构内外温度的均匀,振捣要充分,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,严防漏振及过振。
对已浇筑的混凝土在终凝前可以进行二次振捣,以排除混凝土结构因渗水而形成空隙,提高结构的粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性[5]。
3 养护工艺
混凝土结构的养护是施工中一项关键的程序,主要是让浇注好的混凝土结构保持适当的温度和湿度,以便减小混凝土结构内外的温差,维持结构的正常,防止裂缝的产生和发展。
所以在混凝土结构浇筑完毕后,要在其表面及时加上覆盖,而且覆盖要严密并且保湿效果好。
养护条件对混凝土的收缩影响很大,如养护14天的结构收缩率比养护3天的结构收缩率越能降低20%,保温保湿养护时间应当不低于半个月,重大工程就应低于一个月[6]。
如果环境相对湿度越低,风速越大,太阳辐射越强,则收缩越大,特别是高空浇灌容易引起开裂,如高架桥梁及桥墩,而在潮湿条件下,结构内外温差稳定,水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度。
在工程结构领域中混凝土结构裂缝问题一直是该领域探讨的重点,对于混凝土裂缝,应以预防为主,在优化配合比设计,改善施工工艺,提高施工质量及加强养护等方面采取有效技术措施,会使施工质量得到良好的效果。
参考文献:
[1] 王异,周兆桐.混凝土手册(第一分册) [m].吉林:吉林科学技术出版社,2008. [2] 潘立. 关于混凝土结构裂缝问题的思考[j].工业建筑, 2000,(05) .
[3] 王春武,孟少平. 现浇混凝土楼板的裂缝问题[j].四川建
筑科学研究, 2005,(05) .
[4] 王铁梦,工程结构裂缝控制[m].中国建工出版,1997,8.[5] 赵勇.施工过程的质量控制[j].内蒙古科技与经济,2005,(19).
[6] 谢文忠. 混凝土裂缝的施工控制[j].有色矿山, 2001, (02)。