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              質量安全

              混凝土結構裂縫的主要原因

              作者:瑞華 時間:2021-06-26

              導讀
                    在結構混凝土施工過程中,混凝土表面常會出現各種病害,其中混凝土裂縫是很普遍的結構性病害之一。它不僅影響結構的美觀,也會降低結構混凝土的強度,影響結構的使用性能和使用壽命,給人們的生活、生產帶來不便。因此,對引發結構混凝土裂縫的成因進行分析、歸納及采取預防措施很有必要。
              1.裂縫的成因
              在施工和使用過程中,引起建筑混凝土結構開裂的原因很多,當發生溫度和濕度變化、結構受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當時,都非常容易產生裂縫,具體原因有以下幾方面:
              (1)設計構造
              在設計時考慮不周,結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中;在構造處理不當時,現澆主梁在擱次梁處如果沒有設置附加箍筋或附加吊筋;以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。
              (2)地基變形
              建筑工程基礎不均勻沉降是造成鋼筋混凝土開裂的主要原因:
              ①房屋建于土質差別較大或軟弱土質上。
              ②建筑物基礎深淺不一。
              ③房屋相鄰部分的高度、荷重、結構剛度差別較大。
              ④建筑物平面形狀復雜、立面變化過大、長度過大等原因造成基礎不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向與地基變形的情況有關,由于地基變形的應力相對較大,使得裂縫一般是貫穿性的,危害較大。
              (3)施工方面
              施工工藝不當是造成鋼筋混凝土開裂的另一個主要原因。由于施工原因造成裂縫出現的因素很多,主要有:
              ①水泥、砂、石等質量不好是引起裂縫較常見的因素。若工程上用了這些不合格的材料就會導致“豆腐渣工程”,所以說只有把好材料的質量關,工程質量才會在根本上得到保證;
              ②混凝土是一種人造混合材料,其質量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂縫產生的直接或間接原因;
              ③水分蒸發、水泥結石和混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因?;炷琉B護,特別是早期養護質量與裂縫關系密切。早期表面干燥可使其內外濕度較大更容易產生裂縫;
              ④模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都有可能造成混凝土開裂。施工過程中,鋼筋表面污染,混凝土保護層太大或太小,澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。
              (4)結構受荷
              在施工中和使用中由于結構受荷都可能出現裂縫。例如早期受震、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件,在使用荷載作用下往往出現不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30-40%的設計荷載,就可能出現裂縫,肉眼一般不能察覺,而構件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的(這類裂縫也稱為無害裂縫)。在鋼筋混凝土設計規范中,分別不同情況規定裂縫的最大寬度為0.2-0.3mm,對那些寬度超過規范規定的裂縫,以及不允許開裂的構件上出現裂縫則是有害的,需加以認真分析,慎重處理。
              (5)溫濕度變化
              當溫度變化時,由于材料熱脹冷縮,房屋各部分構件將產生各自不同的變形,引起彼此制約而產生應力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數不一致,屋面變形較大,當屋蓋和墻體之間構造處理不當,會使墻體受拉,當其剪力和拉應力大于砌體的抗剪抗拉強度時,產生溫差裂縫。普通混凝土在空氣中硬結,濕度發生變化時,體積會有所收縮,由此而在構件內產生拉應力,在早期混凝土強度較低時,混凝土收縮值最大。因此,若構件早期養護不良,極易產生收縮裂縫。
              2.裂縫的控制措施
              (1)設計方面
              ①設計中的“抗”與“放”。在建筑設計中應處理好構件中“抗”與“放”的關系。所謂抗就是處于約束狀態下的結構,沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施,而所謂放就是結構完全處于自由變形無約束狀態下,有足夠變形余地時所采取的措施。設計人員應靈活地運用抗放結合、或以抗為主、或以放為主的設計原則來選擇結構方案和使用的材料。
              ②設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得以時,應充分考慮采用加強措施。
              ③積極采用補償收縮混凝土技術。在常見的混凝土裂縫中,有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫,可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮,實踐證明,效果是很好的。
              ④重視對構造鋼筋的認識。在結構設計中,設計人員應重視對于構造鋼筋的配置,特別是于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。
              ⑤對于大體積混凝土,建議在設計中考慮采用60天齡期混凝土強度值作為設計值,以減少混凝土單方用灰量,并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。
              (2)材料選擇和混凝土配合比設計方面
              ①根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強的水泥。
              ②選用級配優良的砂、石原料,含泥量應符合規范要求。
              ③積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目前已作為混凝土的第五、六大組份,可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
              ④正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充分考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。
              ⑤模板構造要合理,以防止模板間的變形不同而導致混凝土裂縫;模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載作用下,模板變形過大造成開裂,合理掌握拆模時機,拆模時間不能過早,應保證早齡期混凝土不損壞或不開裂,但也不能太晚,盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值,即不要錯過最佳養護時機。
              ⑥配合比設計應采用低水灰比、低用水量,以減少水泥用量。配合比設計人員應深入施工現場,依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況,合理選擇好混凝土的設計坍落度,針對現場的砂、石原料質量情況及時調整施工配合比,協助現場搞好構件的養護工作。應嚴格按選定的配合比施工,配制混凝土時計量應準確,要嚴格控制水灰比和水泥用量,攪拌均勻。
              (3)現場操作方面
              ①澆搗工作:澆搗時,振搗棒要快插慢拔,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應提倡采用二次振搗、二次抹面技術,以排除混凝土內部的水分和氣泡。
              ②混凝土養護:在混凝土裂縫的防治工作中,對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要,以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護,對于大體積混凝土,有條件時宜采用蓄水或流水養護,養護時間為14-28天。
              ③混凝土的降溫和保溫工作:對于厚大體積混凝土,施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施,避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后,應采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護,以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
              ④避免在雨中或大風中澆灌混凝土。
              ⑤對于地下結構混凝土,盡早回填土,對減少裂縫有利。
              ⑥夏季應注意混凝土的澆搗溫度,采用低溫人模、低溫養護,必要時經試驗可采用冰塊,以降低混凝土原材料的溫度。
              3.結語
              以上是對混凝土裂縫的成因及控制進行了理論和實踐上的初步探討,雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論,但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統一,同時在實踐中的應用效果也是比較好的,具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。

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