淺談鋼筋混凝土梁裂縫原因及控制
2015-04-29 00:00:00張業(yè)華
【摘 要】在現(xiàn)代工程建設(shè)中，混凝土占有十分重要的地位。而在當(dāng)今，混凝土的裂縫較為普遍，幾乎無處不在。本文主要分析了混凝土裂縫的成因、分布、走向及防患措施。
【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；原因；控制
隨著社會的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，混凝土在城市建筑施工中的應(yīng)用越來越廣泛。但是，由于混凝土是一種脆性材料，早期強(qiáng)度低，施工過程中極易出現(xiàn)裂縫缺陷，影響建筑結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，特別是住宅工程樓板的裂縫發(fā)生后，往往會引起投訴糾紛以及索賠等。如何更好地預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，保證施工工程的質(zhì)量，是工程界普遍關(guān)注的問題。
1.鋼筋混凝土梁裂縫產(chǎn)生原因
探究裂縫產(chǎn)生的原因，有針對性的采取措施，其實(shí)很多裂縫是可以克服和控制的。事實(shí)上，混凝土裂縫產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜而繁多，有時甚至有多種因素共同影響。對混凝土裂縫的產(chǎn)生因素，大體可有以下幾種：
1.1收縮引起裂縫
在工程實(shí)際中，混凝土因收縮引起裂縫是最常見的。這類收縮可分為兩個階段。在混凝土澆筑后，水泥水化反應(yīng)劇烈，分子鏈逐漸形成，水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，這是第一個階段。在混凝土結(jié)硬以后，因其表層水分損失快，內(nèi)部水分損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生裂縫，這是第二個階段。
混凝土收縮引起的裂縫大部分屬表面裂縫，裂縫寬度一般較小，且縱橫交錯，呈龜裂狀。雖然這種裂縫一般較細(xì)較淺，但對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。要控制此類裂縫，施工時應(yīng)做到嚴(yán)格控制水灰比，確保振搗密實(shí)等，尤其要注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)條件，以及正確摻入外加劑。
混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于：一方面使混凝土免受不利溫度與濕度變形的侵襲，防止有害收縮；另一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度和抗裂要求。
例如使用減水防裂劑，可起到以下作用：改善水泥漿稠度，減少混凝土泌水，減小收縮變形；增強(qiáng)水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高混凝土抗裂性能；提高混凝土抗拉強(qiáng)度和抗裂性能；改善混凝土和易性，表面易抹平，減少水分蒸發(fā)。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，應(yīng)在工程實(shí)踐中多進(jìn)行試驗(yàn)對比研究，以確定合理的外加劑類型及摻量。
1.2凍脹引起裂縫
當(dāng)氣溫低于0℃時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，體積膨脹，混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，并使混凝土強(qiáng)度降低。
冬季施工時，采用電加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和時摻入防凍劑等，都可有效防止凍脹裂縫的出現(xiàn)。
1.3基礎(chǔ)變形引起裂縫
由于基礎(chǔ)的變形，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度時，便可導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。要避免此類裂縫，應(yīng)切實(shí)掌握地質(zhì)情況，深入進(jìn)行地質(zhì)勘察，以及嚴(yán)密監(jiān)控基礎(chǔ)變化，采取相應(yīng)措施防止基礎(chǔ)變形。
1.4施工不當(dāng)引起裂縫
在結(jié)構(gòu)混凝土澆筑及預(yù)制構(gòu)件制作、吊裝、運(yùn)輸?shù)倪^程中，若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，容易出現(xiàn)各種各樣的裂縫，如：
已綁扎的上層鋼筋受到踩踏，使鋼筋保護(hù)層過厚，導(dǎo)致構(gòu)件有效高度減小，形成方向與受力鋼筋垂直的裂縫；施工時拆模過早，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫；現(xiàn)澆混凝土模板支架剛度不足，澆筑混凝土后支架發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫；混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不當(dāng)，致使新舊混凝土施工縫處出現(xiàn)裂縫；對裝配式結(jié)構(gòu)，懸臂過長，運(yùn)輸中受到劇烈碰撞，吊裝點(diǎn)位置不當(dāng)?shù)龋锌赡苁够炷廉a(chǎn)生裂縫；混凝土振搗不密實(shí)，不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，成為裂縫的起源；混凝土攪拌、運(yùn)輸時間過長，引起坍落度過低，致使出現(xiàn)收縮裂縫；混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境達(dá)不到要求，致使表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
1.5荷載過大引起裂縫
混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計時均有其特定的承受荷載限制，如果結(jié)構(gòu)承受過大負(fù)荷，超出其允許范圍，則極易產(chǎn)生裂縫，這種裂縫往往是混凝土結(jié)構(gòu)破壞的開始，如果沒有引起足夠重視，甚至可能帶來災(zāi)難性的后果。
在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計時荷載漏算，計算模型不夠合理，受力假設(shè)與實(shí)際情況不符，配筋計算有誤，設(shè)計斷面過小等等都有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。
在施工階段，過多地堆放施工機(jī)具材料，對預(yù)制結(jié)構(gòu)不考慮其結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)隨意翻轉(zhuǎn)起吊，不按設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序等等，也很有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。
在使用階段，承受的荷載超出設(shè)計范圍，受到劇烈碰撞，發(fā)生大風(fēng)、地震等，都極有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。
2.裂縫的控制措施
2.1設(shè)計方面
①在建筑設(shè)計中對于處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，沒有足夠的變形余地時，應(yīng)采取的有力措施防止裂縫發(fā)生，對于結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時亦應(yīng)采取措施防止裂縫。
②設(shè)計中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。
③積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好。
④重視對構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)重視對于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。
2.2材料選擇和混凝土配合比設(shè)計方而
①根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥。
②選用級配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。
③積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標(biāo)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(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對膨脹劑應(yīng)充發(fā)考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應(yīng)通過大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。
2.3現(xiàn)場操作方面
①澆搗工作。
澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)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(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。
②混凝土養(yǎng)護(hù)。
在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。主要是控制好構(gòu)件的濕潤養(yǎng)護(hù)，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)。
③混凝土的降溫和保溫工作。
對于大體積混凝土，施工時應(yīng)充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。
⑤對于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。
3.總結(jié)
總之，混凝土結(jié)構(gòu)從建成到使用，應(yīng)嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、施工與監(jiān)理，在實(shí)踐中多觀察，多比較，出現(xiàn)問題后多分析，多總結(jié)，綜合運(yùn)用多種預(yù)防處理措施，就可以避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，確保結(jié)構(gòu)安全使用。
【參考文獻(xiàn)】
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