鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫成因及對(duì)策

羅　鑫

摘 要:建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象,其中最常見的要數(shù)鋼筋砼構(gòu)件以及磚墻裂縫。本文分析了鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的八種原因,并給出了七種預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因;預(yù)防措施

建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象,從理論上說(shuō),混凝土結(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的,在使用荷載不大的情況下,沒(méi)有裂縫隙或這類結(jié)構(gòu)性裂縫隙非常細(xì)微,不易為肉眼所察覺。但在現(xiàn)實(shí)的建筑中,混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的裂縫,其中最常見的要數(shù)鋼筋砼構(gòu)件以及磚墻裂縫。在這里主要討論鋼筋砼梁出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤、改變使用功能或使用不合理等,通?？蓺w納為以下幾種:

1 鋼筋砼常見裂縫原因分析

1.1 材料質(zhì)量

材料質(zhì)量問(wèn)題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好,若工程上用了這等不合格的材料就會(huì)產(chǎn)生“豆腐渣工程”。所以說(shuō)只有材料的質(zhì)量關(guān)把好了,工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。

1.2 施工工藝

施工工藝涉及的面很廣,不可能一一敘述,一般常涉用到的有:

水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石的砼干縮通常是導(dǎo)致砼裂縫的重要原因。砼是一種人造混合材料,其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是成型后砼的均勻性和密實(shí)程度。因此砼的攪拌、運(yùn)輸、澆搗、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。模板構(gòu)造不當(dāng),漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過(guò)早拆模等都可能造成砼開裂。施工過(guò)程中,鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大,澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫,施工控制不嚴(yán),超載堆荷,也可能導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。砼養(yǎng)護(hù),非凡是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切,混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時(shí),如干燥過(guò)快,則產(chǎn)生收縮裂縫,通常發(fā)生在表面上,裂縫不規(guī)則,寬度小,另外水泥在水化及硬化過(guò)程中,散發(fā)大量熱量,使砼內(nèi)外部產(chǎn)生溫差,超過(guò)一定值時(shí),因砼的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。避免在極端天氣條件下施工,可以減少砼結(jié)構(gòu)的開裂情況。

1.3 地基變形

在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、外形、方向決定于地基變形的情況,由于地基變形造成的應(yīng)力相對(duì)較大,使得裂縫一般是貫穿性的。

1.4 溫度變形

砼具有熱脹冷縮的性質(zhì),其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/0C。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形,由此產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)砼的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見,譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫,大體積砼的裂縫等。

1.5 濕度變形

砼在空氣中結(jié)硬時(shí),體積會(huì)逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等,通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰,其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對(duì)于超長(zhǎng)的建筑物或構(gòu)筑物,通常是摻加微膨脹劑等,這樣可基本解決砼的早期干縮問(wèn)題。

1.6 結(jié)構(gòu)受荷

結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多,施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過(guò)早或方法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構(gòu)件,在使用荷載作用下往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫, 對(duì)那些寬度超過(guò)規(guī)范規(guī)定的裂縫,以及不答應(yīng)出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害,需加以認(rèn)真分析,慎重處理。

1.7 設(shè)計(jì)欠周全。如截面不夠、梁的跨度過(guò)大、高度偏小,或者由于計(jì)算錯(cuò)誤,受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當(dāng)、節(jié)點(diǎn)不合理、結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中,構(gòu)造處理不當(dāng),現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒(méi)有設(shè)附加箍筋,或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐p易導(dǎo)致砼開裂。

2 預(yù)防措施

通過(guò)以上分析,在工程裂縫中有很大一部分是可以通過(guò)設(shè)計(jì)手段、施工手段來(lái)克服。

2.1 材料選用

水泥:應(yīng)選用水化熱較低的水泥,嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。

粗骨料:宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料、級(jí)配良好、空隙率小、無(wú)堿

性反應(yīng);有害物質(zhì)及粘土含量不超過(guò)規(guī)定。

細(xì)骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。

外摻加料:宜采用減水劑等外加劑,以改善砼工作性能,降低用水量,

減少收縮。

2.2 配料

配合比設(shè)計(jì):應(yīng)采用低水灰比、低用水量,以減少水泥用量。禁止任意增加水泥用量。配制砼時(shí)計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,攪拌均勻,離析的砼必須重新拌勻后,方可澆筑。

2.3 配筋

鋼筋的配置應(yīng)嚴(yán)格按施工圖施工,尤應(yīng)重視以下各點(diǎn):

鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用,必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。鋼筋的位置要正確,保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致砼開裂,鋼筋間距過(guò)大,易引起鋼筋之間的砼開裂。

2.4 模板工程

鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防,在模板工程中應(yīng)注重以下幾點(diǎn):

模板構(gòu)造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致砼裂縫。模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(非凡是動(dòng)荷載)作用下,模板變形過(guò)大造成開裂。合理把握拆模時(shí)機(jī),拆模時(shí)間過(guò)早,應(yīng)保證早齡期砼不損壞或不開裂,但也不能太晚,盡可能不要錯(cuò)過(guò)砼水化熱峰值,即不要錯(cuò)過(guò)最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。

2.5 砼澆筑

砼澆筑時(shí)應(yīng)防止離析現(xiàn)象,振搗應(yīng)均勻、適度。加強(qiáng)砼的早期養(yǎng)護(hù),并適度延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下,更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù),在澆水養(yǎng)護(hù)有因難時(shí),或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí),可采用覆蓋保濕材料等方法。

2.6 設(shè)計(jì)構(gòu)造

建筑平面選型時(shí)在滿足使用功能要求的前提下,力求簡(jiǎn)單,平面復(fù)雜的建筑物,輕易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。合理布置縱橫墻,縱墻開洞應(yīng)盡可能小?？刂平ㄖ镉虚L(zhǎng)高比,長(zhǎng)高比越小,整體剛度越大,調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況,使荷載分布均勻,盡量防止受力過(guò)于集中。減少地基的不均勻沉降,除了前述的措施外,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋深度,不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法,來(lái)調(diào)整地基的不均勻變形。適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)有剛度和強(qiáng)度。層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱,可以增加建筑物的整體性,提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度,防止或減少裂縫,即使出現(xiàn)了裂縫,也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展。正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應(yīng)合適,構(gòu)造要合理,可以和其結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。限制伸縮縫間距。對(duì)體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制,同樣,也可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并使用。部分窗臺(tái)砌體應(yīng)加強(qiáng)。對(duì)寬大的窗臺(tái)下部宜設(shè)置鋼筋砼梁,以適應(yīng)窗臺(tái)的變形,防止窗臺(tái)處產(chǎn)生豎直裂縫。

2.7 施工技術(shù)

加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作,基坑開挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收,對(duì)較復(fù)雜的地基,設(shè)計(jì)方在基坑開挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探,當(dāng)探出有不利的地質(zhì)情況時(shí),必須先對(duì)其加固處理,并經(jīng)驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行下一步施工。開挖基槽時(shí),要注重不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建(構(gòu))筑物間距較近時(shí),一般應(yīng)先施工較

深的基礎(chǔ),以防基坑開挖破壞已建基礎(chǔ)的地基礎(chǔ)。當(dāng)建(構(gòu))筑物各部分荷載相差較大時(shí),一般應(yīng)施工重、高部分,后施工輕、低部分。

綜上分析,鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)針對(duì)成因,貫徹預(yù)防為主的原則,加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的治理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。