建筑混凝土结构裂缝的成因及控制措施分析论文_冯强

建筑混凝土结构裂缝的成因及控制措施分析论文_冯强

冯强

哈密建筑勘察设计院(有限责任公司) 新疆哈密 839001

摘要:混凝土裂缝是施工中不可避免的现象,针对施工中普遍存在的裂缝问题,阐述了裂缝产生的原因及防治措施,希望从设计、施工、使用等多方面加以控制和防治,以期减少因裂缝整治带来的经济与社会声誉的损失。

关键词:混凝土裂缝;原因;防治措施

结构的裂缝问题是一个存在于钢筋混凝土结构领域普遍的质量问题。混凝土硬化成型的过程中水分被蒸发形成众多的细小的孔隙,其受到荷载、经历过温差等作用之后,孔隙就可能会连通和扩展,最终形成人眼可见的裂缝。裂缝的存在和发展是混凝土内部的钢筋等材料产生腐蚀的原因,从而降低了钢筋混凝土材料的承载力、耐久性以及抗渗能力,最终影响建筑物的外部形状和视觉状态,其使用寿命也必然缩减。

1 混凝土结构裂缝的概述

近年来,随着我国经济的迅速发展,工程建设的规模不断扩大,结构形式日趋大型化、复杂化、多样化,它包括钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构,是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料经过混合而组成的非均质脆性材料。本文就混凝土结构裂缝问题进行了简单的分析总结,希望对以后的工程项目有所帮助。

混凝土结构裂缝是混凝土中的某种不连续现象,在学术上属于结构材料强度理论范畴,分为微观裂缝和宏观裂缝。本文所讨论的裂缝主要是指对混凝土强度、结构物的耐久性和适用性有害的宏观裂缝,即通常所称的裂缝。

2 混凝土结构裂缝的原因

2.1化学反应引起的裂缝

混凝土拌合后,水泥与水反应会产生一定的碱性离子,这些碱性离子与某些活性骨料中所含的活性二氧化硅会发生化学反应,并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶,此种凝胶吸收周围环境中的水之后会产生较大的体积膨胀,导致混凝土出现胀裂的现象。此种裂缝的出现一般是由于所用水泥的碱含量过高或者是骨料活性物质过多造成的。

2.2 大体积混凝土结构水化热引起的裂缝

大体积混凝土结构凝结和硬化过程中,水泥和水产生化学反应,释放出大量的水化热,导致混凝土内温度升高,当混凝土结构内外温度相差很大,形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸值时,就会形成裂缝。

在现场施工中应合理的分层、分块、分缝,采用低热水泥,加掺合料,埋入冷却水管,预冷骨料和水,加强养护等来防止产生这种裂缝。

2.3 外荷载引起的裂缝

2.3.1 粱的裂缝控制

粱易产生裂缝的部位有:粱受拉区裂缝,梁在支座附近的斜裂缝,粱受压区裂缝。经过调查分析,确认裂缝在不降低承载力的情况下,采取表面处理法、灌浆嵌缝封堵法等简易的处理方法。 如果粱的裂缝情况影响了粱的承载能力,就应更慎重研讨,分析比较,采用经济高效的方法,达到加固的目的,可采用的方法有:(1)钢箍加固法。(2)粘贴加固法。(3)梁的三面或四面加做圈套法。(4)粱的单面加大截面法。

2.3.2 现浇混凝土板的裂缝控制,现浇混凝土板裂缝主要表现为龟裂,纵向、横向裂缝以及斜向裂缝等问题。

2.4 由变形引起的裂缝

2.4.1 水泥干缩产生的裂缝,这种裂缝出现在混凝土的表面,比较细小。水泥是水硬性材料,具有干缩性,在硬化初期如果养护不当造成水份不足则可能产生裂缝。

2.4.2 温差变化,由热胀冷缩效应引起的裂缝, 这种裂缝一般出现在温差变化较大的环境及面积或长度较大,而又未在适当的部位留设伸缩缝的构件。

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2.4.3 不均匀沉降引起的裂缝,由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大梁及其它构件拉力过大而出现裂缝。

3 根据以上问题做出控制裂缝的有效措施

3.1 对大体积混凝土进行早期养护防止裂缝

除了对温度的合理控制及相关防止裂缝的措施,从温度应力观点出发,也可以对其进行早期养护,进行保温,防止裂缝,如防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。对其进行早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。防止混凝土过热,应该尽量设法使混凝土的施工期最高温度不高于混凝土使用期的稳定温度。

3.2 外荷载引起裂缝的有效措施

(1)提高原材料的质量。(2)严格控制混凝土拌制。(3)提高混凝土运输、浇筑要求。(4)加强混凝土施工的过程控制。(5)加强对混凝土的养护及成品保护。

(6)严格控制混凝土施工配合比,对于商品混凝土的塌落度应加强检查。 (7)在楼板浇捣过程中派专人护筋,避免踩下负筋的现象发生。 (8)混凝土浇筑前先将基层和模板浇水湿透,浇筑完毕后应采取有效的养护措施,并满足以下要求:①应在浇筑完毕后12小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护;⑦混凝土浇水养护时间:对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7天,对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14天;③浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态;④采用塑料布覆盖养护的混凝土,其敞露的全部表面应覆盖严密并应保持塑料布内有凝结水。 (9)在一定的时间段(一般自混凝土浇筑完成后2年内)保持空置房间内的相对湿度与室外相对湿度基本一致并不宜低于85%,这一要求可采用经常开窗的方法得以实现,有条件的地方定期洒水增加湿度则效果更好。 (s)混凝土强度达到1.2N/m2前,不得在其上踩踏或堆放材料、安装模板及支架,以免由于振动等原因产生裂缝。

3.3 变形引起裂缝的预防措施:

(1)选用收缩量较小安定性好的水泥,一般采用矿渣水泥和粉煤灰水泥,提高水泥标号,控制水泥的用量300kg/m3―500kg/m3。 (2)混凝土的干缩受水灰比(w/c)的影响较大,水泥用量一定时,水灰比选用越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用。同时掺加合适的减水剂。 (3)尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。(4)减少水泥用量。将水泥用量尽量控制在500kg/m3及以下。(5)降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。(6)改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂来减少水泥用量,降低水化热。(7)改善混凝土的搅拌加工工艺,对骨料或水进行事前温度调整降低水化热。(8)在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的和易性,降低水化热,调整热峰的出现时间。(9)高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板,12h后及时浇水养护等辅助措施控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。(10)大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关。混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。 (11)对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。(12)保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。(13)防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。(14)模板拆除的时间按强制性条文规定的强度拆模,特别是大跨度、悬挑构件不能太早,且要注意拆模的先后次序。(15)在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

4 结 语:

裂缝现象是建筑结构设计过程中最为常见的一个问题,我们在进行结构设计时,需要综合考虑建筑工程地质环境、温度等多方面因素,尽可能避免裂缝的产生,另外在施工过程中也要加强监督,提高施工质量,确保建筑施工安全。

参考文献:

[1]张海峰;浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施[J];今日科苑;2009年04期。

[2]王召刚;混凝土结构裂缝产生原因及预防[J];科技信息;2011年07期。

论文作者:冯强

论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期

论文发表时间:2018/9/3

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