小高層建筑混凝土裂縫防治問題研究

潘政業(yè)

【摘 要】由于混凝土是一種由骨料、水泥和存留在其中的氣體和水而組成的非勻質(zhì)脆性材料，當(dāng)溫度和濕度產(chǎn)生變化時，混凝土便會硬化，體積也會隨之變形。由于每一種材料所產(chǎn)生的變形大不相同，導(dǎo)致材料之間相互約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，使骨料與水泥粘結(jié)面或水泥本身之間產(chǎn)生肉眼看不見的微小裂縫，由于溫差大及干縮現(xiàn)象的產(chǎn)生，或外來荷載的影響，微裂會開始慢慢擴(kuò)展，形成我們通常所說的肉眼能看見的裂縫。對于小高層建筑工程來說，裂縫的產(chǎn)生是一個由于建筑技術(shù)而產(chǎn)生的很普遍的問題。本文闡述了荷載裂縫和變形裂縫的控制措施，以期減少混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫數(shù)量和寬度，確保工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】工程質(zhì)量；小高層建筑；混凝土裂縫

1.裂縫原因分析

1.1荷載裂縫

外來荷載的作用會使鋼筋混凝土構(gòu)件變形，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不能承受外界的拉應(yīng)力時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫，而這個裂縫會沿著主拉應(yīng)力的方向慢慢擴(kuò)展，形成與主拉應(yīng)力方向垂直的走向。荷載裂縫常見的類型有以下幾種： （1）彎曲裂縫。彎曲裂縫是指偏心受力、受彎構(gòu)件因受拉筋截面太小或者建筑物的無抗裂要求設(shè)計，致使構(gòu)件出現(xiàn)與受拉主筋垂直的裂縫。（2）剪切裂縫。剪切裂縫是指因為受剪構(gòu)件中的混凝土強(qiáng)度小，抗剪鋼筋少而產(chǎn)生的裂縫。（3）受壓混凝土裂縫。此裂縫的產(chǎn)生是因為在偏心受力、受彎的混凝土構(gòu)件中，混凝土截面小或受拉筋配太多。（4）斜裂縫。斜裂縫是指受扭構(gòu)件的抗扭能力不足，或建筑物中的無梁蓋樓、排架柱、牛腿等的構(gòu)件抗沖能力不足而產(chǎn)生的裂縫。

1.2變形裂縫

由于受到外界溫度、濕度及沉降差的影響，混凝土構(gòu)件會產(chǎn)生變形，構(gòu)件因變形會引起相應(yīng)的應(yīng)力，但當(dāng)這種應(yīng)力超過構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度時，構(gòu)件就會產(chǎn)生裂縫。裂縫的產(chǎn)生滿足或部分滿足了構(gòu)件的變形，使得構(gòu)件的剛度下降，能引起的應(yīng)力也會發(fā)生松弛。

2.裂縫的控制

2.1荷載裂縫的控制

現(xiàn)在，國際上的混凝土規(guī)范對于裂縫控制等級的劃分，一般都是根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能要求，鋼筋受環(huán)境條件影響的腐蝕程度，不同種類的鋼筋對于腐蝕的敏感度和荷載作用能作用于構(gòu)件的時間等因素來考慮的。我國混凝土規(guī)范基于以上因素的考慮，一般將裂縫控制等級分為以下三級：一級標(biāo)準(zhǔn)是嚴(yán)格要求在使用上不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件； 二級標(biāo)準(zhǔn)是一般要求在使用上不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；三級標(biāo)準(zhǔn)是允許在使用上出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

2.2變形裂縫的控制

2.2.1收縮和溫度變化原因引起的裂縫

由于收縮和溫度變化原因?qū)ㄖ锼斐傻牧芽p，我們可以在設(shè)計和施工過程中采取以下方法來控制：（1）提高增配構(gòu)造筋的抗裂性能。增配構(gòu)造筋的作用是為了抵抗溫度應(yīng)力，提高抗裂性能。如果要使用增配構(gòu)造筋，應(yīng)該盡可能地選擇小直徑、小間距的配筋。一般來說選擇直徑為8mm～14mm 之間，間距為150mm 的鋼筋比較合適，而且配筋率最好是在0.3%～5%之間。（2）預(yù)留后澆縫。后澆縫是指在施工期間為防止現(xiàn)澆的整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因臨時溫度收縮而產(chǎn)生變形所預(yù)留的變形縫，一般在施工期間會保留一段時間，之后再將縫隙填充并封閉，使其能與剛開始建成的混凝土結(jié)構(gòu)形成一個連續(xù)整體且無伸縮縫的結(jié)構(gòu)。后澆縫的主要作用是有效防止混凝土結(jié)構(gòu)微縫擴(kuò)大伸縮間距，使結(jié)構(gòu)中的永久伸縮縫消失。（3）應(yīng)力集中裂縫的控制。無論是工業(yè)方面的建筑物還是民用方面的建筑物，都不可避免地要出現(xiàn)打孔或鉆洞的現(xiàn)象，而且也會遭遇有些結(jié)構(gòu)在長度方向有斷面突變的情況，受溫度收縮的影響，在這些孔洞和突變斷面的轉(zhuǎn)角部位會引發(fā)應(yīng)力集中，容易使裂縫產(chǎn)生。針對這些情況所產(chǎn)生的裂縫，目前最有效的控制方法就是加強(qiáng)建筑物結(jié)構(gòu)，可采取以下兩種方法進(jìn)行： 一種方法是加強(qiáng)圓孔邊或轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)筋，在建筑物的轉(zhuǎn)角處增配斜向的鋼筋或網(wǎng)片； 另一種方法是在孔洞邊界處加上護(hù)邊角的鋼筋，以抑制這些地方產(chǎn)生裂縫。

2.2.2不均勻沉降引起的裂縫

小高層建筑是由地基、基礎(chǔ)和建筑物共同組成，影響其內(nèi)力及變形的因素有很多。針對不同情況我們需要設(shè)計不同的方案對裂縫進(jìn)行預(yù)防。在設(shè)計中也需要遵循以下原則：（1）以“抗”為主。其原則主要是為避免設(shè)置沉降縫而設(shè)計剛度很大、很長的結(jié)構(gòu)物。加大結(jié)構(gòu)剛度，其具體方法是提高混合結(jié)構(gòu)的整體性，增設(shè)砌體結(jié)構(gòu)中的圈梁等。除此之外，可選擇空間剛度較大、對不均勻沉降能力具有較高可“抗”能力的箱形基礎(chǔ)，或是錨桿靜壓樁及其他樁基形式，這些措施都能有效預(yù)防因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫。（2）以“放”為主。其原則主要是為適應(yīng)地基的變形而設(shè)計較小的建筑物剛度。在實際工作中，要根據(jù)地基的具體情況、建筑物的不同荷載量以及高低差來設(shè)置沉降縫，為避免因不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫，可把建筑物看成是一個個的小單元而設(shè)置不同的沉降縫。

3.裂縫的治理

3.1裂縫治理的原則

（1）對于設(shè)計和施工規(guī)范的有關(guān)規(guī)定要嚴(yán)格遵循，對于設(shè)計意圖和技術(shù)要求要十分了解。（2）對于已產(chǎn)生的裂縫，要對其產(chǎn)生的原因及性質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真的分析，針對建筑物的受力情況和使用要求采取不同的修補(bǔ)方法。（3）處理裂縫時不僅要考慮到溫度及收縮應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響，而且還要考慮裂縫處理完成后，結(jié)構(gòu)原有的承載能力、整體性、抗?jié)B性不能變，要注意處理的方法，避免同一個地方在后期再次出現(xiàn)裂縫。（4）平時要注意管理，防止出現(xiàn)人為損壞結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，盡量保持原結(jié)構(gòu)的外觀。（5）在處理裂縫時，要遵循經(jīng)濟(jì)的原則，在保證實施方法安全可靠的基礎(chǔ)上加入技術(shù)，處理方法在實際施工中盡量能做到簡單易行。

3.2裂縫治理方法

建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，最直接的影響就是破壞結(jié)構(gòu)的整體性，同時會使構(gòu)件的剛度降低，使結(jié)構(gòu)承載力下降，有些裂縫的產(chǎn)生對建筑物來說產(chǎn)生的影響可能不大，但會銹蝕鋼筋，使材料的耐久性降低，有些甚至?xí)l(fā)生滲漏，導(dǎo)致材料不能持續(xù)使用。根據(jù)裂縫的性質(zhì)、大小、結(jié)構(gòu)受力情況及結(jié)構(gòu)的使用要求，一般采用的治理方法有以下幾種：（1）表面修補(bǔ)法。此方法一般用于處理較窄的裂縫，主要作用是恢復(fù)構(gòu)件表面美觀，提高材料的耐久性。（2）充填法。此方法主要用于處理較寬裂縫，主要是用樹脂砂漿等材料將裂縫填充，等填充料硬化后再將表面磨光。（3）注入法。此方法主要用于處理寬度小且較深的裂縫，主要是將修補(bǔ)材料用管注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法。如果構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫已達(dá)到影響構(gòu)件承載力的地步，應(yīng)該考慮使用加固法?，F(xiàn)使用的加固方法主要有： 加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變傳力途徑加固法、外部粘貼鋼板加固法及粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法。近些年逐漸興起的是粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法，此加固法是將纖維增加復(fù)合材料片材粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)外部而實現(xiàn)加固目的的。

4.結(jié)語

小高層建筑工程中微裂縫的產(chǎn)生是不能避免的，我們在施工中應(yīng)該盡可能地采取有效的技術(shù)來控制裂縫的產(chǎn)生，尤其是可能會漸漸擴(kuò)張的微裂縫，使裂縫盡可能不出現(xiàn)或盡量減少混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫數(shù)量和寬度，使工程質(zhì)量得以保證。若最終還是不可避免的出現(xiàn)了裂縫，那我們應(yīng)根據(jù)建筑物的具體受力情況及使用要求，對裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行著時分析，采取合適的治理方法，盡量小補(bǔ)小修，保持建筑物原結(jié)構(gòu)的外觀。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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