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摘要:钢筋混凝土结构住宅常常出现裂缝,不但给用户在心理上造成负担,而且影响实用性和美观性。文章分析了建筑工程中混凝土出现裂缝的常见原因,包括材料、设计以及施工等方面的原因,并对防治混凝土结构裂缝的措施进行了归纳,以供参考。
关键词:混凝土结构;裂缝防治;建筑工程;质量控制
中图分类号:TU318文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0138-03
随着建筑业的蓬勃发展,钢筋混凝土结构在各类建筑物和构造物中广泛使用,随之而来的质量问题也暴露出来,特别是结构中的裂缝问题已经是个不容忽视的问题。裂缝问题在住宅投诉中所占的比例较大,给用户在心理造成担忧,使用不便也影响美观。大部分住宅在竣工以后经过一段时间和季节变化就会出现不同形状的裂缝。裂缝虽然对承载无大的影响,也不影响结构的安全,但它会引起钢筋锈蚀,降低耐久性和发生渗漏等现象直接影响使用和效果。本文通过对实际工程调查和相关文献研究,总结出裂缝产生的原因,并提出结构裂缝的防治措施,为实际工程应用提供一定的参考。
一、混凝土结构出现裂缝的常见原因
混凝土结构产生裂缝常见的原因有三方面:材料方面、设计方面和施工方面的原因。
(一)材料方面
钢筋混凝土的裂缝是由抗拉应力引起的。由于混凝土的抗拉强度很低,当受拉应力接近混凝土的抗拉强度时,混凝土构件表面就会产生裂缝。由于材料随着温度的变化存在收缩、膨胀现象,混凝土自身的收缩也会引起混凝土裂缝。特别是商品混凝土,因泵送输出时对流动度的要求较高,水泥浆体比传统混凝土要高出很多,其干缩率大幅度的提高,都会加剧混凝土的收缩和变形。混凝土强度等级越高,水化热越大,混凝土的收缩也越大,混凝土构件越容易产生裂缝,使用不合格的水泥,骨料和外加剂配制的混凝土会产生异常凝结,则浇筑的构件很容易产生裂缝。
(二)设计方面
基础设计如果玉每根柱承受的荷载不一致时,就会产生不均匀的沉降,尤其是角柱和与其他柱有较大的沉降差,楼板容易开裂。高层住宅柱网较密,柱尺寸大,多数设置剪力墙,结构竖向刚度大,而楼板的跨度较大,板也薄,其刚度小,当混凝土发生变形时,在刚度突变部位易发生应力集中,造成板角开裂。钢筋混凝土框架结构常因房屋空间布置需要,加大柱间距离,出现填充墙体在框架梁下转角,填充墙转角处常常因钢筋混凝土框架梁变形,施加在墙角处的压力增大,导致转角处墙体两侧产生垂直向下的裂缝。设计时板的厚度不足,配筋不当致使现浇板刚度不足,板的整体挠度加大,使板在下部支撑拆除后四角翘起裂缝。
(三)施工方面
混凝土浇注时,未对板顶标高采取很好的控制措施,使得浇捣的板厚度不满足设计要求,或在混凝土浇注时,因未对板的上部受力钢筋采取很好的保护措施,使得板的上部受力钢筋被踩下去,导致其保护层厚度加大,板的有效高度降低,板的实际承载力下降。
为赶施工进度和模板周转等原因,导致混凝土拆模过早,拆模时达不到设计强度的70%。同时,混凝土拆模后没有按规定的天数和程序进行混凝土养护或养护不及时,导致混凝土内部水分蒸发过快,混凝土的收缩变形加大,从而引起混凝土裂缝。
施工荷载堆放不合理,堆放得太快、过分集中堆放,超过原设计允许荷载,使板产生裂缝 (多层结构比高层结构裂缝多,与砖砌体施工荷载堆放过大有很大的关系);施工时施工缝的留设不当,导致梁、板、柱的剪力过大出现裂缝。
二、混凝土结构裂缝的防治措施
混凝土结构裂缝防治措施主要从材料方面、设计方面和施工方面加以总结:
(一)材料方面
合理设计与控制混凝土配比。水灰比大小要合理,混凝土收缩的大小,是由水泥的含量决定的 (水泥用量越多,板的收缩越大越容易出现裂缝),水灰比0.45是临界值。为了泵送混凝土流动性的要求,泵送混凝土合理水灰比在0.5～0.6之间。水灰比中,每当水增加30kq时,板裂缝就增加10%。在保证强度要求的前提下,减少水泥用量和绝对用水量;掺加减水剂,可以降低水灰比,有效地降低混凝土的單位用水量以降低混凝土硬化后的整体收缩值。
坍落度的控制要求,应控制混凝土的最大坍落度,在多层或小高层建筑中不宜大于15cm,在高层建筑中不宜大于18cm。
工程建设中,在满足设计强度要求的前提下,尽量选用粗骨料、中低热和安定性好的水泥品种降低混凝土水化热。如425 矿渣硅酸盐水泥水化热为180kJ/kg,而425普通硅酸盐水泥水化热则为250kJ/kg,显然前者比后者水化热减少了28%。
(二)设计方面
整体结构平面布置应尽量对称,使其受力均匀平衡。适当控制建筑物的长度;多层住宅一般控制在不大于55 m较为合适。
楼板采用双向配筋。为减少开裂,宜采用双面配筋,增加配筋量,楼板最小配筋率≥0.3%,且应采用细直径螺纹钢筋;楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不宜采用光园钢筋。宜将板面周边的抗负弯矩筋连通,成为板面层的抗裂缝的钢筋网也可在混凝土顶面下20mm处配置直径为4mm,间距为150～200mm的钢筋网;当混凝土板厚度达260～600m时,应采取增配构造钢筋,使其增强抗裂能力,配筋应尽可能用小直径、小间距。在现浇板转角部位应加设放射钢筋,且长度宜>15m连续板的中跨支座负弯矩钢筋应拉通,不宜在支座处断开;后浇带应设在对结构受力影响较小的部位,一般应从梁、板的1/3跨部位或从纵横墙交接的部位或门洞口的连梁处通过。混凝土在连接处的应变导致的裂缝,特别是在应变增加时,可能发生在混凝土翼缘底部中心线和与之相应翼缘底部边缘部位。
(三)施工方面
板的上部负筋在施工中被操作人员踩踏下沉,或浇筑混凝土时使用塔吊料斗卸料时高度不当对负筋的冲击致使负筋下沉,使负弯矩抗力减弱,在此部位形成塑性铰产生裂缝。混凝土浇捣时应采取技术措施,控制钢筋位移,保证钢筋位置正确,使得钢筋保护层厚度不能过大,也不能过小,钢筋位移一定要控制在规范允许范围以内。
改进振捣工艺,对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振捣,可排除混凝土因泌水,在石子,水平钢筋下不形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。
混凝土的养护管理:混凝土浇捣后,应严格按规范进行养护,尤其要做到在浇筑后的12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护;混凝土浇水养护的时间,对一般混凝土不得少于7d,对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d,对后浇带处的混凝土不得少于30d。浇水次数应能保持混凝土始终处于润湿状态。
工序之间时间技术间隙和施工荷载的控制,建设单位应该采用合理的工期来要求工程进度。施工单位在保证混凝土质量的前提下,方可加快工程进度。同时模板的配置应事先考虑天气、气温等影响因素。混凝土强度未达12N/mm 前,不得在楼板上踩踏或安装模板,更不得在其上进行施工荷载。
三、结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,裂缝虽难以避免,但要严格进行预防和控制。裂缝产生的原因较多,而且有些裂缝没有特别的规律和形状,有些裂缝在混凝土浇筑后几周甚至几个月才出现。要及时收集、整理、保存相关资料,同时要注重现场调查、取证,以便准确分析原因,对症下药,有针对性地采取积极有效、切实可行的综合预控措施和治理措施,预防和处理裂缝,杜绝隐患。总之,要严格对设计、施工、浇筑、养护全过程实施质量控制及管理,认真遵守施工规程, 加强钢筋混凝土结构施工工艺的管理,就能够使钢筋混凝土结构裂缝这一质量通病得到有效的控制。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]史秀英.住宅建筑现浇砼板裂缝浅谈[J].内蒙古科技与经济报,2008,(16).
[3]白文辉.商品混凝土现浇楼板收缩应力分析及裂缝控制构造措施[J].四川建筑科学研究,2009,35 (10).
[4]曹前.如何预防和处理混凝土裂缝[J].国外建筑科技报,2008,29 (4).
[5]谢迈增.从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题[J].科技创新导报,2008,(17).
[6]崔晓明.谈对混凝土裂缝的处理[J].林业科技情报,2008,40 (3).
[7]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
关键词:混凝土结构;裂缝防治;建筑工程;质量控制
中图分类号:TU318文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0138-03
随着建筑业的蓬勃发展,钢筋混凝土结构在各类建筑物和构造物中广泛使用,随之而来的质量问题也暴露出来,特别是结构中的裂缝问题已经是个不容忽视的问题。裂缝问题在住宅投诉中所占的比例较大,给用户在心理造成担忧,使用不便也影响美观。大部分住宅在竣工以后经过一段时间和季节变化就会出现不同形状的裂缝。裂缝虽然对承载无大的影响,也不影响结构的安全,但它会引起钢筋锈蚀,降低耐久性和发生渗漏等现象直接影响使用和效果。本文通过对实际工程调查和相关文献研究,总结出裂缝产生的原因,并提出结构裂缝的防治措施,为实际工程应用提供一定的参考。
一、混凝土结构出现裂缝的常见原因
混凝土结构产生裂缝常见的原因有三方面:材料方面、设计方面和施工方面的原因。
(一)材料方面
钢筋混凝土的裂缝是由抗拉应力引起的。由于混凝土的抗拉强度很低,当受拉应力接近混凝土的抗拉强度时,混凝土构件表面就会产生裂缝。由于材料随着温度的变化存在收缩、膨胀现象,混凝土自身的收缩也会引起混凝土裂缝。特别是商品混凝土,因泵送输出时对流动度的要求较高,水泥浆体比传统混凝土要高出很多,其干缩率大幅度的提高,都会加剧混凝土的收缩和变形。混凝土强度等级越高,水化热越大,混凝土的收缩也越大,混凝土构件越容易产生裂缝,使用不合格的水泥,骨料和外加剂配制的混凝土会产生异常凝结,则浇筑的构件很容易产生裂缝。
(二)设计方面
基础设计如果玉每根柱承受的荷载不一致时,就会产生不均匀的沉降,尤其是角柱和与其他柱有较大的沉降差,楼板容易开裂。高层住宅柱网较密,柱尺寸大,多数设置剪力墙,结构竖向刚度大,而楼板的跨度较大,板也薄,其刚度小,当混凝土发生变形时,在刚度突变部位易发生应力集中,造成板角开裂。钢筋混凝土框架结构常因房屋空间布置需要,加大柱间距离,出现填充墙体在框架梁下转角,填充墙转角处常常因钢筋混凝土框架梁变形,施加在墙角处的压力增大,导致转角处墙体两侧产生垂直向下的裂缝。设计时板的厚度不足,配筋不当致使现浇板刚度不足,板的整体挠度加大,使板在下部支撑拆除后四角翘起裂缝。
(三)施工方面
混凝土浇注时,未对板顶标高采取很好的控制措施,使得浇捣的板厚度不满足设计要求,或在混凝土浇注时,因未对板的上部受力钢筋采取很好的保护措施,使得板的上部受力钢筋被踩下去,导致其保护层厚度加大,板的有效高度降低,板的实际承载力下降。
为赶施工进度和模板周转等原因,导致混凝土拆模过早,拆模时达不到设计强度的70%。同时,混凝土拆模后没有按规定的天数和程序进行混凝土养护或养护不及时,导致混凝土内部水分蒸发过快,混凝土的收缩变形加大,从而引起混凝土裂缝。
施工荷载堆放不合理,堆放得太快、过分集中堆放,超过原设计允许荷载,使板产生裂缝 (多层结构比高层结构裂缝多,与砖砌体施工荷载堆放过大有很大的关系);施工时施工缝的留设不当,导致梁、板、柱的剪力过大出现裂缝。
二、混凝土结构裂缝的防治措施
混凝土结构裂缝防治措施主要从材料方面、设计方面和施工方面加以总结:
(一)材料方面
合理设计与控制混凝土配比。水灰比大小要合理,混凝土收缩的大小,是由水泥的含量决定的 (水泥用量越多,板的收缩越大越容易出现裂缝),水灰比0.45是临界值。为了泵送混凝土流动性的要求,泵送混凝土合理水灰比在0.5～0.6之间。水灰比中,每当水增加30kq时,板裂缝就增加10%。在保证强度要求的前提下,减少水泥用量和绝对用水量;掺加减水剂,可以降低水灰比,有效地降低混凝土的單位用水量以降低混凝土硬化后的整体收缩值。
坍落度的控制要求,应控制混凝土的最大坍落度,在多层或小高层建筑中不宜大于15cm,在高层建筑中不宜大于18cm。
工程建设中,在满足设计强度要求的前提下,尽量选用粗骨料、中低热和安定性好的水泥品种降低混凝土水化热。如425 矿渣硅酸盐水泥水化热为180kJ/kg,而425普通硅酸盐水泥水化热则为250kJ/kg,显然前者比后者水化热减少了28%。
(二)设计方面
整体结构平面布置应尽量对称,使其受力均匀平衡。适当控制建筑物的长度;多层住宅一般控制在不大于55 m较为合适。
楼板采用双向配筋。为减少开裂,宜采用双面配筋,增加配筋量,楼板最小配筋率≥0.3%,且应采用细直径螺纹钢筋;楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不宜采用光园钢筋。宜将板面周边的抗负弯矩筋连通,成为板面层的抗裂缝的钢筋网也可在混凝土顶面下20mm处配置直径为4mm,间距为150～200mm的钢筋网;当混凝土板厚度达260～600m时,应采取增配构造钢筋,使其增强抗裂能力,配筋应尽可能用小直径、小间距。在现浇板转角部位应加设放射钢筋,且长度宜>15m连续板的中跨支座负弯矩钢筋应拉通,不宜在支座处断开;后浇带应设在对结构受力影响较小的部位,一般应从梁、板的1/3跨部位或从纵横墙交接的部位或门洞口的连梁处通过。混凝土在连接处的应变导致的裂缝,特别是在应变增加时,可能发生在混凝土翼缘底部中心线和与之相应翼缘底部边缘部位。
(三)施工方面
板的上部负筋在施工中被操作人员踩踏下沉,或浇筑混凝土时使用塔吊料斗卸料时高度不当对负筋的冲击致使负筋下沉,使负弯矩抗力减弱,在此部位形成塑性铰产生裂缝。混凝土浇捣时应采取技术措施,控制钢筋位移,保证钢筋位置正确,使得钢筋保护层厚度不能过大,也不能过小,钢筋位移一定要控制在规范允许范围以内。
改进振捣工艺,对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振捣,可排除混凝土因泌水,在石子,水平钢筋下不形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。
混凝土的养护管理:混凝土浇捣后,应严格按规范进行养护,尤其要做到在浇筑后的12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护;混凝土浇水养护的时间,对一般混凝土不得少于7d,对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d,对后浇带处的混凝土不得少于30d。浇水次数应能保持混凝土始终处于润湿状态。
工序之间时间技术间隙和施工荷载的控制,建设单位应该采用合理的工期来要求工程进度。施工单位在保证混凝土质量的前提下,方可加快工程进度。同时模板的配置应事先考虑天气、气温等影响因素。混凝土强度未达12N/mm 前,不得在楼板上踩踏或安装模板,更不得在其上进行施工荷载。
三、结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,裂缝虽难以避免,但要严格进行预防和控制。裂缝产生的原因较多,而且有些裂缝没有特别的规律和形状,有些裂缝在混凝土浇筑后几周甚至几个月才出现。要及时收集、整理、保存相关资料,同时要注重现场调查、取证,以便准确分析原因,对症下药,有针对性地采取积极有效、切实可行的综合预控措施和治理措施,预防和处理裂缝,杜绝隐患。总之,要严格对设计、施工、浇筑、养护全过程实施质量控制及管理,认真遵守施工规程, 加强钢筋混凝土结构施工工艺的管理,就能够使钢筋混凝土结构裂缝这一质量通病得到有效的控制。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]史秀英.住宅建筑现浇砼板裂缝浅谈[J].内蒙古科技与经济报,2008,(16).
[3]白文辉.商品混凝土现浇楼板收缩应力分析及裂缝控制构造措施[J].四川建筑科学研究,2009,35 (10).
[4]曹前.如何预防和处理混凝土裂缝[J].国外建筑科技报,2008,29 (4).
[5]谢迈增.从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题[J].科技创新导报,2008,(17).
[6]崔晓明.谈对混凝土裂缝的处理[J].林业科技情报,2008,40 (3).
[7]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.