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钢筋混凝土裂缝成因与预防措施探究

2018-07-02 15:01  来源:未知   编辑:王会晶  点击:次   [我要评论]

  1概述
 
  混凝土是由水泥石、砂(细骨料)、石(粗骨料)三种材料组合而成的非匀质材料。由于在水泥石硬化过程中,存在气穴、微孔和微裂缝,因此从微观上看,混凝土是水泥石、砂、石及充有空气、水的微孔和微裂缝的多相结合体。微裂缝本身对混凝土的承重、防渗及其他使用功能并多大危害。但是当混凝土受到较大荷载和温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的裂缝,也就是混凝土工程中常说的裂缝。从实际应用来看相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,而且产生使用期应力集中现象,故而应在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在允许的范围之内。
 
  2裂缝成因
 
  钢筋混凝土出现裂缝的原因比较复杂,主要有材料和气候因素、施工不当、设计和施工不当、改变使用功能或使用不合理等,可以归纳为以下几个方面:
 
  2.1设计原因
 
  (1)设计中结构断面突变,导致构件应力集中从而产生构件裂缝。
 
  (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)。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。
 
  (4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
 
  (5)房屋较长时未设置伸缩缝,在薄弱环节产生收缩裂缝。(美国混凝土学会的资料认为混凝土有干缩和温度变形两种,干缩变形每30.48m约收缩19mm。温度变化引起的变形为37℃的温度变化每30.48m收缩或延长19mm左右。国内有部分观点认为40m长的楼板因硬化凝固产
 
  生的纵向收缩量为8~20mm。)
 
  2.2材料原因
 
  (1)粗细骨料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。骨料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,导致裂缝的产生。
 
  (2)混凝土外加剂、掺和料选择不当,严重增加混凝土收缩。
 
  (3)水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大,粉煤灰及矾土水泥收缩值较小,快硬水泥收缩大。
 
  (4)水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大,越易开裂。
 
  2.3混凝土配合比原因
 
  (1)设计中水泥等级或品种选用不当。
 
  (2)配合比中水灰比过大。
 
  (3)配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。
 
  (4)单方混凝土水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大,越容易产生裂缝。
 
  (5)配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
 
  2.4施工及现场养护原因
 
  (1)现场浇捣混凝土时,振动棒振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤速度过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,导致裂缝的产生。
 
  (2)对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。
 
  (3)大体积混凝土浇筑,对水化热计算不准确、现场混凝土降温及保温工作不到位,导致混凝土内外温差过大,混凝土易产生温度裂缝。
 
  (4)现场养护措施不到位,混凝土早期脱水引起收缩裂缝。
 
  2.5使用方面原
 
  建筑物使用方面的裂缝,工业厂房裂缝的成因是改变使用功能。如一些工业厂房原设计为轻工业厂房,建成投产后改为设备厂房,原设计荷载取值轻,而大量生产设备进入,产生了超原荷载的一倍甚至几倍重量。这些都是造成厂房裂缝的主要原因。
 
  3裂缝的控制措施
 
  3.1设计措施
 
  (1)按规范配置构造筋提高抗裂性能,构件配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3%~0.5%之间。在使用小直径钢筋的情况下,适当提高配筋率,可提高混凝土的极限拉伸
 
  应变。
 
  (2)避免应力集中,在孔洞周围、变断面转角部位、转角处等由于温度变化和混凝土收缩,会产生应力集中而导致裂缝。为此,可在孔洞四周增配料斜向钢筋、钢筋网片;在变断面处避免断面突变,可作局部处理是断面逐渐过渡,同时增配抗裂钢筋。
 
  (3)在易产生裂缝的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸性能。
 
  (4)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇带,在正常施工条件下,后征,合理设置后浇带,在正常施工条件下,后浇缝间距25~30m,保留时间一般不小于60d如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。
 
  3.2施工措施
 
  (1)严格控制混凝土原材料的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量控制在1%~1.5%以下。
 
  (2)细致分析混凝土骨料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减水剂。
 
  (3)浇筑时间尽量安排在夜间或气温较低的时候,最大限度降低混凝土的初凝温度。气温较高施工时要在砂、石堆场搭设简易遮阳设施,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。
 
  (4)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度;采用多次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。
 
  (5)混凝土拆模时间尽量安排晚一些且拆模后混凝土表面温度不应下降10℃以上。
 
  (6)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
 
  (7)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。
 
  4裂缝的处理
 
  4.1表面修补法
 
  表面修补法主要适用于稳定和对结构承载能力影响不大的表面裂缝的处理。通常的处理方法是在裂缝的表面涂抹环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,也可以在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布。
 
  4.2灌浆法
 
  灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用空气压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
 
  4.3嵌缝封堵法
 
  嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
 
  4.4结构加固法
 
  对于因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构加固法。结构加固法包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。
 
  5结论
 
  钢筋混凝土结构中的裂缝是不可避免的,但可以通过采取控制措施将其降到到最小的程度。本文从设计、施工、建筑材料变形等方面分析了混凝土结构产生裂缝的各种原因,提出了从材料、设计、施工等方面进行裂缝控制的技术措施,以供探讨

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