关于土建工程混凝土裂缝原因分析研究

关于土建工程混凝土裂缝原因分析研究

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【摘要】混凝土裂缝是工程中常见的质量通病之一,其严重的影响了结构的适用性和耐久性,本文简要的分析现浇混凝土裂缝产生的原因,并提出了一些预防措施。

【关键词】土建工程;混凝土裂缝;原因;措施

引言

混凝土是工程建设中广泛使用的结构材料,但是伴随这类材料的生产研究与应用,混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。轻者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑物的承载力、刚度、耐久性和整体性,甚至还会造成整体倒塌的重大质量事故,本文就常见的裂缝的成因和处理措施进行了简要的阐述和分析。以供同行参考和借鉴。

一、混凝土裂缝的分类

根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。

1、结构性裂缝

由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。如在超静定结构中由于构件局部破坏所引起的结构内力等都可以引起混凝土的结构性裂。具体分为:A中心受拉B中心受压C受弯D大偏心受压E小偏心受压F受剪受扭局部受压。

2、非结构性裂缝

由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀钢筋锈蚀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。如在超静定结构中使用环境的温差过大,构件尺寸不标准等都会产生非结构性裂缝。混凝土工程中大部分裂缝都是非结构性裂缝。

二、裂缝的成因

1、设计原因

(1)设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

(2)设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。

(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。

(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。

(5)设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。

(6)菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。

2、环境影响

由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

3、收缩变形

混凝土中的水泥在水化过程中,由于水化热产生体积变形,分为收缩变形和膨胀变形。混凝土浇筑后一定时期,水泥水化热已逐步释放,混凝土在逐步降温过程中产生收缩。混凝土中多余水分的蒸发也引起混凝土体积的收缩变形,受到地基和结构边界条件的约束(外约束)而不能自由变形,导致产生温度应力(拉应力),当该温度应力超过龄期下混凝土的抗拉强度时,则从约束面开始向上开裂形成收缩裂缝。

4、荷载因素

砼构件超荷载使用时,造成变形、失隐或因疲劳等原因产生裂缝。都出在应力最大位置附近,如梁跨中下部和连续梁支座附近上部的竖向裂缝,很可能是弯曲受拉造成的。又如支座附近或集中荷载作用点附近的斜裂,多数可能是剪力和弯矩共同作用而造成,出现在梁弯矩最大处附近受压区的裂缝,很可能是混凝土截面太小,配筋率太高而造成等等。受拉裂缝与主应力垂直,如梁弯曲受拉裂缝方向与梁轴线垂直,其一端宽另一端细。产生超载往往是施工阶段在构件上不适当地施工荷载或者是上部建筑过早施工。

三、混凝土裂缝控制办法

1、设计要合理,杜绝构件多与少

尤其是受弯、偏心受压和偏心受拉构件。通常设计时应考虑结构的安全储备,减少构件的拉应力,或者直接采用预应力构件延缓受拉区域拉应力的产生,也可以采用组合结构等方式,通过改变构件的受力模式,既发挥了混凝土抗压能力强的优势,又避免了抗拉能力不足的缺点。在结构安全得到保证的前提下,还可以简化结构形式,将超静定结构转化为静定结构,减小结构内力,保护混凝土。

2、混凝土配合比设计与优化

(1)C60以上混凝土采用60d标养抗压强度作为强度评定。

(2)在满足混凝土的和易性、强度等相关性能的基础上,适当减少水泥用量、增加掺合料(矿粉、粉煤灰)用量,降低混凝土内部的水化热。

(3)骨料全部选用级配良好、含泥量小的优质砂石料,确保用于本工程混凝土中的砂石料达到最佳状态。

(4)增加减水剂的缓凝成分,同时相应的提高减水剂掺量,延长混凝土的凝结时间,延缓混凝土水化反应速率,以便降低并推迟水化热的初期集中出现。

(5)与外加剂厂协商减少聚羧酸减水剂中的引气剂成分,同时增加出厂混凝土的搅拌时间,以便最大限度的降低混凝土中的气体含量。

3、控制施工操作

(1)浇捣工作:浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

(2)混凝土养护:混凝土裂缝防治工作中,新浇混凝土早期养护尤为重要,可保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。洒水养护强度不仅考虑施工现场温度高、风速大等原因。

(3)混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。浇筑前骨料要风冷、可以制冰水、夏季运输采取保温措施等降低混凝土入仓温度,采取必要的降温措施(仓面喷雾、埋设散热孔、通水排热、冷却水管等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋、保温苯板等(不紧要考虑季节降温、也要考虑昼夜温差)进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

(4)避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

(5)现浇结构的模板拆除时的混凝土强度应符合设计或规范要求。

4、设置伸缩缝

当现浇钢筋混凝土结构处于室内或土中环境下长度超过55m,露天环境下超过35m宜设置伸缩缝。当屋面无保温或隔热措施时,框架结构的伸缩缝间距宜按露天环境考虑。当混凝土浇筑采用后浇带分段施工、采用专门的预应力措施、采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施时,如有充分依据和可靠措施,伸缩缝间距可适当增大,但仍应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。

(1)设置理论、机理不统一:温度缝的间距只考虑结构物长度和有无保温层,没考虑具体保温措施的影响以及结构物高度的影响。

(2)设置要求(标准)不统一:当采用专门的预应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施时,如有充分依据和可靠措施,伸缩缝间距可适当增大,没给出具体如何增大。

(3)在伸缩缝处采用双排框架,不仅影响美观,也会造成材料浪费,增加造价、构造复杂和施工困难,对抗震不利。在屋面设缝的部位,防水构造不易做好,常常漏水,影响建筑立面,给防风和保温等建筑构造带来许多困难。特别是高层建筑物平面尺寸小,地下室埋深较大,伸缩缝处理非常困难。

结语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献

【1】张传军,徐良.建筑施工中混凝土裂缝的控制措施及处理[J].科技创新与应用,2014,03:218.

【2】苏琳.混凝土施工温度裂缝的形成及预防措施[J].中国建材科技.2015(04)

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