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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2011-03-20 10:01 熱度:
摘要:鋼筋混凝土結構的裂縫控制問題是混凝土結構工程中的一大技術難題。本文在引起工程裂縫的原因分析基礎上,闡述了鋼筋混凝土裂縫對鋼筋混凝土結構性能的影響,引起裂縫的原因并提出裂縫控制的相關原則與措施。
關鍵詞:裂縫耐久性裂縫控制
引言
裂縫是鋼筋混凝土結構普遍存在的一種缺陷和主要的病害。一般裂縫有兩種類型,一種是由于結構的承載力或剛度不足,在荷載作用下產生的裂縫。通常有縱向裂縫和橫向裂縫兩種。另—種是施工時由于質量缺陷而出現的裂縫,由于裂縫是結構上的重大病害之一,因此不管是哪一種裂縫,只要裂縫的寬度和數量超出規范允許的范圍和限度,都會導致結構惡化,影響到橋梁的承載能力和使用壽命,應該引起高度的重視,分析裂縫產生的原因,進行預防與控制,可以有效解決混凝土質量問題。
1變形荷載與外荷載產生的裂縫
引起人們關注的工程裂縫外在表現是宏觀肉眼可見的,裂縫載體的混凝土是一種由粗集料、細集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質堆聚結構,在成型后隨溫度、濕度等環境條件的影響會形成肉眼看不到的微裂縫。由于混凝土的組成材料和微觀構造不同以及受環境影響的不同,混凝土產生裂縫的原因很復雜,下面就工程中比較常見的裂縫進行闡述。
1.1外荷載作用引起的裂縫
結構受載后產生裂縫的因素很多,在施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受地震,脫模過早或方法不當,構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當,施工超載,張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。
1.2混凝土干縮引起的裂縫
在混凝土硬化過程中,產生內部干縮而引起體積變化,當這種體積變化受到約束時,就可能產生干縮裂縫。干縮裂縫處在結構的表面,較細,其走向縱橫交錯,沒有規律性。這類裂縫一般在混凝土露天養護完畢一段時間后,在表層或側面出現,并隨濕度和溫度變化而逐漸發展。
1.3溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時就會產生裂縫,在工程中,這類裂縫比較常見,譬如現澆屋面板上的裂縫、大體積混凝土的裂縫。溫度裂縫大多發生在施工的中后期間,縫寬受溫度變化影響較明顯。
1.4結構基礎不均勻沉降引起的裂縫
當結構的基礎沉降不均勻時,結構構件受到強迫變形,導致結構物中構件與構件之間產生斜拉和剪切作用,從而使得結構構件開裂,隨著不均勻沉降的進一步發展,裂縫會進一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應力一般較大,因此裂縫裂縫寬度較大、多呈45°,并且通常是貫穿性的。
1.5塑性收縮裂縫
塑性裂縫又稱龜裂,嚴格說來屬于干縮裂縫,出現很普遍。產生這種裂縫的因素是多方面的:如當新拌混凝土的坍落度較大,而振動時間過長時,水泥漿浮在上層,骨料下沉時受到鋼筋或其他物質的約束,出現不均勻沉降,從而使混凝土的表層產生裂縫;澆筑后混凝土表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面水分蒸發過快,產生急劇收縮,而此時混凝土早期強度不能抵抗這種變形應力,因而開裂;使用收縮率較大的水泥,水泥用量過多,或使用過量的細砂和粉砂混凝土水灰比過大,也會導致這種裂縫出現。
2施工階段產生裂縫的原因
2.1設計原因:如截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小,或結構中的受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當、節點不合理、結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中,產生的構件裂縫;設計中對構件施加預應力不當,造成構件的裂縫(偏心、應力過大等);構造處理不當,現澆主粱在擱次梁處如沒有設附加箍筋,或附加吊筋以及各種結構縫設置不當等因素導致混凝土開裂,設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如墻板、樓板);設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形,采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。
2.2材料原因:粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大;集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生;骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大;水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大;混凝土設計強度等級越高,脆性越大,越易開裂。
2.3混凝土配合比設計原因:當前廣泛采用泵送混凝土,對混凝土坍落度、和易性要求高,水灰比和水泥用量增大,水化熱相應增大,混凝土收縮加劇;設計中水泥等級或品種選用不當;配合比中水灰比(水膠比)過大;單方水泥用量越大、用水量越高,表現為水泥漿體積越大、坍落度越大,收縮越大;配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差,導致混凝土離淅、泌水、保水性不良,增加收縮值;配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。
2.4施工及現場養護原因:模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等造成混凝土開裂;施工過程中,鋼筋表面污染、混凝土保證層太小或太大,澆筑中碰撞鋼筋使其移位引起裂縫,施工控制不嚴,超載堆荷,導致出現裂縫;現場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生;高空澆注混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大;對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產生表面收縮裂縫。
2.5使用階段(外界因素與徐變):構筑物基礎不均勻沉降,產生沉降裂縫;使用荷載超負。野蠻裝修,隨意拆除承重墻或鑿洞等,引起裂縫;周圍環境影響,酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕,引起裂縫;意外事件,火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。
同時,泵送混凝土的大量采用,混凝土強度等級日趨提高,水泥標號和用量都增加,導致收縮及水化熱增加;結構規模日趨增大,結構形式日趨復雜,超長超厚及超靜定結構成為經常采用結構形式,對于各種變形作用的結構約束應力不斷增大;外加劑及摻合料種類繁多,有許多外加劑嚴重的增加收縮變形,甚至降低耐久性;結構設計中經常忽略構造鋼筋重要性,因而經常出現構造性裂縫。
3結語
綜上所述,環境的影響、設計的錯誤、劣質的材料、粗糙的施工是構件產生裂縫的主要原因。在實踐中,應根據裂縫的不同特點采用不同的治理方法,使裂縫對構件或結構的危害降到最小,以延長構筑物的使用壽命,從而使鋼筋混凝土構筑物能夠安全可靠地運行。
文章標題:鋼筋混凝土的裂縫分析
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