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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-08-20 16:18 熱度:
「摘要」混凝土產生裂縫是建筑工程建設中普遍存在的現象,為了預防裂縫的產生,應合理選擇材料,合理選擇混凝土澆筑方案,在當前施工中如何克服混凝土裂縫是一件非常重要的事,本文將對混凝土裂縫的成因進行分析,并提出預防措施。
「關鍵詞」混凝土,裂縫,原因,分析,預防
混凝土是土木工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料,它具有許多優點,但也存有一些弱點,如均勻性差、離散性大,容易產生裂縫,尤其以裂縫為突出。它是長期困擾著我們工程技術人員的問題。根據工程實踐,并經長時間的觀察、總結,有以下幾點與大家探討:
一、混凝土裂縫的分類
混凝土裂縫是混凝土的一種常見現象和多發現象。裂縫絕大多數發生于施工階段,其原因復雜多變,為了分析其成因,試作如下大致分類:
外觀上的裂縫可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。
微觀裂縫是指肉眼看不到的、混凝土內部固有的一種裂縫,它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下,比肉眼可見的宏觀裂縫多很多。這種混凝土本身固有的微觀裂縫,在荷載不超過設計規定的條件下,一般視為無害。用顯微鏡、X射線或超聲波探測儀等物理檢驗手段都可觀察出這種裂縫。另外一種最直接的方法就是用混凝土抗滲檢測。
宏觀裂縫一般有以下幾種:
收縮裂縫:在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起混凝土收縮而產生的裂縫。多為規則的條狀,很少交叉。常發生在結構變截面處,往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發生在大體積混凝土中,梁、板、柱等小塊體構件,特別是預應力構件極少產生收縮裂縫;炷潦湛s裂縫危害較大,尤其是暴露在大氣中的構筑物,影響更大。如不加以防止,可能會造成嚴重后果。
超載裂縫:混凝土構件超荷載使用時,造成變形、失穩或因疲勞等原因產生裂縫。一般均發生在構件受彎矩最大的部位,成條狀,但分布不象收縮裂縫那樣均勻,擴展方向也相反,一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發展。產生超載裂縫的原因,往往是施工階段在構件上不適當地施加施工荷載或者是上部建筑過早施工。另外,溫度應力影響也是原因之一。
沉降裂縫:因地基差異沉降或構件接合不良、剪應力超過設計強度而產生的一種混凝土裂縫,多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎與墻體。這種裂縫一般與地面垂直,或成30°至40°角方向發展,寬度因荷載大小而異,與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大,并且極難處理。因此必須在設計上采取有效措施,施工、使用中也要加強觀測、監視。
疏松裂縫:混凝土澆筑時因下料不均,致使混凝土材料離析,或因漏振、過振而產生的疏松狀態裂縫。如果它延續到混凝土表面,當然容易發現,如果只產生在混凝土內部,則不能直接表現出來。這種疏松帶長度不等,視下料或振搗情況而異。
宏觀裂縫寬度在0.05mm以上,并且認為寬度小于0.2至0.3mm的裂縫是無害的,但是這里必須有個前提,即裂縫不再擴展,為最終寬度。
二、裂縫的成因
混凝土裂縫成因很多,但可以主要歸納為以下幾點:
⑴混凝土的收縮
收縮是混凝土的一個主要特性,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發展,則有可能引起結構物的開裂、變形甚至破壞。
⑵溫度應力
裂縫產生的主要原因是由于聚積在內部的水泥水化熱不易散發,導致混凝土的內部溫度升高,而混凝土表面散熱快,形成較大的內外溫差,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力。混凝土固化的齡期很短,抗拉強度很低,表面拉應力超過當時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土表面產生表面裂縫。表面裂縫易產生應力集中,能促使裂縫進一步加大。
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實踐中觀察到,配筋間距大,配筋率小的混凝土結構開裂多,無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。
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1、原材料質量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。選擇骨料時,應選用碎石、粗砂,盡量不用礫石、細砂,因前者比后者干縮率小。也不能用海砂,避免鋼筋銹蝕膨脹裂縫的發生。同時要選定骨料最佳級配方案,減少空隙率,使混凝土獲得最密實的體積。減小收縮裂縫的產生。
2、配合比設計不當直接影響混凝土的抗拉強度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。單位用水量、水泥用量和含砂率越大,混凝土干縮率也越大。其中單位用水量影響最大。據有關資料介紹,水灰比由0.4增加到0.7時,混凝土干縮率增加50%。
⑸養護條件
養護是使混凝土正常硬化的重要手段。養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但只適用于試塊或是工廠的預制件生產,現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到,現場混凝土養護越接近標準條件,混凝土開裂可能性就越小。
⑹施工引起的裂縫
混凝土振搗是混凝土產生裂縫的另一個原因。欠振會導致混凝土結構不嚴密,受力時容易破損,產生較大的裂縫;過振會導致混凝土中的水泥漿與骨料上下分離,浮漿很容易產生干縮裂縫。所以采用適當的振搗工藝非常關鍵。混凝土養護工作不及時、不到位也容易產生干縮裂縫。
三、混凝土裂縫預防措施
根據混凝土裂縫成因,多采取適當措施進行預防。也就是說采取以防為主的方法:
⑴設計
設計上要注意到那些容易開裂的部位,如深基與淺基、高低跨處等,應考慮到由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環節,在設計中加以解決,嚴格遵守設計規范關于伸縮縫最大間距的規定。同時還應注意滿足:《混凝土結構設計規范》(GB50010—2002)的要求:“位于氣候干燥地區、夏季炎熱且暴雨頻繁地區的結構或經常處于高溫作用下的結構,可按照使用經驗適當減小伸縮縫間距”。
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嚴格控制施工過程中的模板管理。模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩定性,在振搗過程中派專人進行看模,防止松扣下沉現象發生;試塊強度達到設計允許值時方能拆模。鋼筋綁扎施工加強含有彎矩筋的管理。減小支撐的間距、確保板面負彎矩筋的保護層厚度。振搗易快插、慢拔;振搗時間過短,混凝土不均勻,時間過長,易導致嚴重浮漿,此類現象盡量避免。
⑶養護
養護是關鍵技術,使混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫,縮小降溫過程中的溫度梯度。以便減小溫度應力,阻止裂縫的產生。常規養護方法是噴水,對一般混凝土結構,減小表面收縮防止龜裂。大體積混凝土由于塊體內外溫度不一致,強度增長不同,常常是在強度增長慢的表面開裂,其養護就不能只滿足于用常規方法。具體說,盡量晚拆模,避開外界氣候的影響,養護期應以混凝土強度增長最快的階段為準,養護一般不少于15天或者更長些。
四、結論
裂縫是混凝土結構中普遍存在的,由于它的出現會降低建筑物的抗滲能力和承載能力,因此對混凝土的各類裂縫要區別對待,在施工中采取各種有效的措施來預防裂縫的出現和擴大,保證建筑物和構件安全,避免混凝土裂縫的產生。
文章標題:淺談混凝土裂縫成因與預防措施
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