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混凝土裂缝未必就是影响结构安全 看完它 你就是工程师!

时间:2023-06-20 22:35:25

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混凝土裂缝未必就是影响结构安全 看完它 你就是工程师!

房屋建筑施工涉及到混凝土搅拌、运输、浇筑及养护,同时伴随着施工的进行,出现的施工缝留设、裂缝控制等问题不可避免成为影响混凝土浇捣质量的一个关键。裂缝的存在是降低混凝土结构耐久性,因此,本文围绕混凝土裂缝产生原因进行讨论,并提出改进措施来减少上述问题的发生。

混凝土裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。微裂是不规则、沿截面非贯穿的,具有微裂缝的砼构件是可以承受拉力的。但是,微观裂缝在拉力的作用下会慢慢演变成宏观裂缝贯穿全截面,使结构失去耐久性,导致构件过早断裂。

根据施加荷载将裂缝分为以下三类:

1)由外荷载的直接作用于结构之上,即常规计算的主要应力引起的裂缝。该类裂缝一般对结构不产生影响,属于可控范围裂缝。

2)由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝。

3)由于变形引起的裂缝。结构温度、正负收缩、不均匀沉降等。

次应力产生裂缝及变形引起裂缝都在计划外发生,当结构中出现大量上述裂缝,极易发生演变成宏观贯穿性裂缝,从而对结构产生重大质量影响。

根据裂缝产生的原因又可将裂缝分为以下几类:

1)塑性收缩裂缝。在商品混凝土终凝前,水分从商品混凝土表面以极快的速度被蒸发引起收缩而产生裂缝。

2)塑性沉降裂缝。在施工过程中商品混凝土尚未达到一定强度时,因震动、基础发生沉降、模板发生位移扰动或商品混凝土表面出现大量泌水现象所引起的。

3)开裂。因混凝土浇筑完成后未及时进行覆膜养护或养护不当造成混凝土表面开裂,一般该类裂缝在浅表面出现,不属于贯穿裂缝,对结构的安全性影响不大。

4)收缩裂缝。在商品混凝土硬化期间或硬化后出现的表面裂缝,与构件表面垂直,严重的后期发展成为贯穿裂缝危及整个构件的安全。

5)结构裂缝。由于配筋率或设计不足,在施工中存在不合理施工等原因造成的裂缝。

6)早期冻胀引起的裂缝。北方地区混凝土施工后受到环境影响产生,这种裂缝在结构件表面沿主筋方向出现,宽窄不一,深度一般到主筋。

7)受温度作用产生的裂缝。这种裂缝在大体积混凝土施工中表现尤为明显,大体积混凝土因表外温差及混凝土内外温差较大导致内外收缩不一致,使混凝土表面产生一定的拉引力。当此拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面会产生裂缝,造成开裂。

8)纵向锈蚀裂缝。通常是在结构使用一定时期后,沿着钢筋位置出现的纵向裂缝,是表明钢筋正在生锈的一个重要征兆。这种裂缝是钢筋生锈膨胀后产生的,会导致商品混凝土开裂,保护层完全脱落,并引起钢筋严重锈蚀危及结构使用安全,属于重大安全隐患,应进行严格控制避免出现。

9)在我国北方冬季混凝土施工极易发生冻融循环作用引起的裂缝。

10)由于结构反复受到盐类及酸性物质侵蚀发生化学变化导致结构出现的裂缝。

11)碱骨料反应引起的裂缝。

碱骨料反应是指混凝土内溶液中由水泥或含碱外加剂、矿物掺合料及环境等释放出来的Na+,K+,OH-离子与骨料中的有害活性矿物发生膨胀性反应导致混凝土膨胀并发生开裂的现象。

通常按反应类型将碱-骨料反应分为碱-硅酸反应(ASR)和碱-碳酸盐反应(ACR)两种。由于活性骨料分布均匀,所以当混凝土发生碱骨料反应之后,混凝土各个部分均产生膨胀应力和形变,尤其当外界自由水渗透至混凝土微孔隙内,其体积约膨胀2~4倍,使混凝土结构产生裂缝导致开裂。

混凝土发生碱-骨料反应具备三个条件:

(1)混凝土原材料(主要是胶凝材料和集料)中含碱量高;

(2)骨料中有较高的活性成份;

(3)有较多的自由水和湿度的环境条件。

上述几种裂缝中,塑性收缩裂缝和龟裂对结构的影响较小,其他裂缝对结构影响较大,需要采取一定的措施防止裂缝产生。

对裂缝的产生原因进行分析,从而找到预防裂缝产生的方法,对裂缝产生进行控制,避免了裂缝大量产生及裂缝的宽度进行有效控制。

我们知道,在商品混凝土结构使用过程中一旦出现裂缝将会给结构的使用带来严重的质量隐患,特别是对贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此预防商品混凝土结构裂缝尤其是贯穿性裂缝的产生是十分重要的,具体预防措施如下:

1)按照规范及设计要求结合结构形式设置一定数量的伸缩缝。伸缩缝是指为防止建筑物构件由于混凝土收缩而使结构产生裂缝或破坏而沿房屋长度方向的适当部位竖向设置的一条构造缝,这样的做法是使一定区域内构件在伸缩缝部位进行伸缩,不至于在整个板块出现众多的无规则裂缝。根据结构的形式、外露环境,合理设置伸缩缝能有效的减少裂缝的产生。

2)采用商品混凝土后浇带分段浇筑混凝土。后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于自身收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝,因此我们在基础底板、墙、梁施工相应位置自上而下留设的临时施工缝,它的缝宽大约设置800-1000mm,后期根据结构稳定情况再行施工封闭的一种施工工艺。后浇带将结构暂时划分为若干部分,让构件内部收缩在一定时间后再浇捣该施工缝混凝土,将结构连成整体的地带。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时,可选择浇筑掺合微膨胀外加剂的混凝土,其强度等级根据规范要求应比构件强度高一级,保证新旧混凝土接触面能够具有良好的衔接。

3)应用预应力施工技术减少裂缝产生的概率,由于混凝土在硬化过程中其表面会产生拉应力,因此在后期我们通过掺加微膨胀剂来人为的对混凝土施加一个压力以使其内部力平衡,从而达到控制裂缝的产生和发展。

4)根据结构的形式,设计过程中构造配筋时适当加强,以提高配筋率,配置细而密的钢筋,以减少裂缝的宽度。适当的时候配置温度收缩分布筋。依据GB50010-,在温度,收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为50~200MM,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋.同时一般在双柱或者多柱之间表面时也设置,温度筋是为了防止温差较大而设置的防裂措施温度收缩钢筋可利用原有钢筋贯通布置,也可另行设置构造钢筋网,并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固 。

5)由于混凝土是使用水泥作为拌合料,不可避免水泥在硬化过程中产生的水化热会对裂缝的产生具有不利影响,因此改善骨料级配,根据商品混凝土所处的环境类别,适当增加引气剂或塑化剂等措施以减少商品混凝土中水泥用量,减少水化热的产生,避免混凝土出现收缩性裂缝。

6)夏季,拌和商品混凝土时加冰水将砂石冷却以降低商品混凝土的入模温度及浇筑温度。针对大体积混凝土施工可以采用铺设冷凝水管进行放热,从而控制里表温差,对浇筑完成后及时覆膜进行保温保湿养护控制表外温差防止表面产生裂缝。

7)露天施工作业时经常遇到天气炎热,可事先编制浇捣计划,对混凝土浇捣顺序及方式进行事前控制,采用分层浇筑形式,降低浇筑层的厚度,保证施工间隔能够充分利用浇筑层面散热达到控制温度的效果。

8) 按照规范及设计要求来规定合理的拆模时间,气温骤降时及时进行表面保温,以免商品混凝土表面发生急剧的温度梯度,导致裂缝的产生。

9)冬季施工应采取相应的覆膜保温措施,避免温差过大,导致裂缝的大面积产生,影响混凝土施工质量。

现浇商品混凝土工程,特别是大体积商品混凝土工程。因施工因素、材料因素、工艺因素、环境因素会产生商品混凝土结构裂缝。裂缝会使钢筋商品混凝土的结构性能降低,裂缝严重将影响结构安全。地下工程则会产生渗水现象,严重影响使用功能的正常发挥。商品混凝土工程的裂缝控制必须分析裂缝原因,再采取有效措施。

了解混凝土裂缝产生原因及防治办法后,在现实生活中仍不可避免商品混凝土结构浇捣后产生裂缝,对裂缝的修补主要可以归于以下几种方式:

1) 对无影响到结构承载能力的表面大面积细微裂缝可进行防渗漏水处理,一般采用表面修补方法。比如表面涂抹砂浆法、表面涂环氧胶泥法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。

2) 对裂缝对结构整体性使用有影响时,或者结构有防水和防渗要求时,可采用水泥灌浆或化学灌浆等内部修补法。

3) 对结构整体性、承载能力有较大影响的裂缝,需要采用结构加固方法。如围套加固、钢箍加固、预应力钢板加固和喷浆加固等方法。

4) 对结构耐久性有影响的纵向锈蚀铁锈裂缝,应凿除主筋周围含盐商品混凝土,用喷砂法清除铁锈,然后用喷浆或加围套方法修补。

随着商品混凝土材料的广泛使用,这种材料的性能也越来越为人们所熟悉和掌握。商品混凝土构件的裂缝问题也一直为工程技术人员所讨论。相信在我们设计、施工和选材方面做好各项控制措施情况下,一定能将裂缝控制在允许范围内,商品混凝土这种材料,必将更广泛的应用于工程实践,更好的服务于社会。相信通过以上这些措施能够有效的避免施工过程出现裂缝而导致的渗漏点发生,从而对施工质量进行有效的控制,对建设百年工程提供坚强有力的依据。

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