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【摘 要】 随着我国经济建设的加快,现代建筑在结构设计上也朝着复杂化的方向发展,这对混凝土的性能和质量要求也是越来越高。而混凝土的裂缝现象却严重影响着建筑工程的质量和使用寿命。本文从混凝土抗裂设计的安全性入手,分析了出现裂缝的原因并针对问题提出了一定的解决措施。
【关键词】 混凝土;结构设计;抗裂措施
引言:
混凝土的承载力、耐持久性以及防水等性能下降,导致工程的使用周期缩短,最主要的原因就是混凝土产生裂缝引起的。根据我国相关工程设计的规范,对混凝土裂缝控制的强弱直接决定着其构件的配筋量,建设工程的质量好坏以及成本投入的高低都与混凝土裂缝控制有着千丝万缕的联系。混凝土裂缝产生原因主要与原材料的选择、工程设计、人员施工技术的高低、施工现场环境以及对结构的维护状况等相关紧密。混凝土结构的设计是基础,也是重中之重,因此一旦出现问题,影响非常的大,必须强化各方面措施对其加大整治。
一、关于混凝土工程抗裂设计的安全度分析
混凝土抗裂设计的安全度应从工程的重要性、工程的超长规模以及经济条件来考虑。据此,可以将工程建筑抗裂设计的安全度要求分为三级:低、中、高。由于使用者对工程建筑的要求越来越高,业主应考虑工程出现裂缝后的影响,并做出判断,选定合适的抗裂设计安全度要求。
临时建筑或不超长的混凝土工程,对这些工程可以按普通混凝土要求设计,施工,可以不用膨胀剂或纤维,但对防渗有要求时,则要用适当的防水剂或膨胀剂;一般的超长结构物,对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土,并适当设置后浇带;对重要的构筑物或特别超长结构物,对这类工程可用纤维复膨张混凝土,这样可以确保工程结构物的安全不开裂。
二、混凝土结构裂缝成因分析
为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题,需要对其产生原因做细致分析,结合建筑工程施工实践看,导致混凝土裂缝的原因有很多,但归纳起来主要包括如下几个方面:
1、原材料的配置不合理,如混凝土配置时水泥所占的比例过大,导致混凝土中的水分较大,当水分蒸发后也会导致混凝土的收缩增大,如果骨料所使用的砂岩颗粒较小也会增大混凝土的收缩率,因而也更容易发生裂缝现象。
2、施工现场环境恶劣,施工现场的温度湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响,建筑施工时会在混凝土内部发生水化放热现象,加之混凝土内外部的温差变化和建筑配件的互相限制,当混凝土的抗裂能力小于温差变化产生的温度应力时,在建筑表面甚至内部也会出现裂缝现象。
3、施工设计的不合理,如在安装混凝土楼板时,由于受到双向剪力的作用,在切角处常常会出现裂缝,对此也可以从力学角度加以计算分析。除了上述三个主要影响因素以外,混凝土裂缝问题还受到诸如建筑结构、施工工艺以及后续维护的影响,只有综合考虑并完善这些细节工作,才能有效改善混凝土施工实践工作,提升建筑工程质量。
三、混凝土结构设的抗裂措施探究
1、混凝土原材料的选择
要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致塑性收缩表面开裂。
自20世纪初起,为了减小水化放热产生的影响,开始采用掺火山灰的办法,30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
2、提高结构自身承载力
在建筑工程设计过程中,有时候虽然梁板的挠度和承载力都在规范标准的限定范围之内,但是如果相比而言,挠度较大而承载力较小,这种偏差也会导致工程项目产生裂缝,对此可通过提高结构配筋率、加大梁截面或板厚加以解决。考虑混凝土的承载力会随着温度、湿度等带来的环境侵蚀而逐渐降低,因此对混凝土相关项目的设计必须考虑留有一定的安全余地,从而保障工程项目的安全、持久和耐用。此外,建筑地基的不均勻沉降,引发的受力不均也极易导致裂缝现象,对此应考虑加强基础的整体性能,如在拉梁两端设置相应的后浇带,通常的做法是在每30~45m设置一道后浇带并在45~60天以后进行浇筑。
3、减小地基的不均匀沉降
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。
4、控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30~45m设置一道,在45~60d后浇筑。超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向Φ6@150的钢筋网片。
5、必要厚度的保护层
混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低,甚至危及结构的安全。而混凝土结构设计规范也指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
四、结束语
混凝土裂缝问题直接关系到建设施工项目的美观和安全性能,严重的可能引起渗漏、钢筋锈蚀,进而影响结构的耐久性、减少使用寿命、甚至造成安全隐患,需要重点加以关注。只有在施工技术上多下功夫,才能有效促进相关工程实作的更好开展。
参考文献:
[1]李宏盛.混凝土结构抗裂处理探析[J].城市建筑,2013(14):17-19
[2]樊康.浅谈现浇混凝土结构设计裂缝控制的方法[J].山西建筑,2011(25):81-83
[3]王民晓.砖混结构施工中墙体裂缝的探讨[J].四川建筑科学研究,2012(08):35-37
【关键词】 混凝土;结构设计;抗裂措施
引言:
混凝土的承载力、耐持久性以及防水等性能下降,导致工程的使用周期缩短,最主要的原因就是混凝土产生裂缝引起的。根据我国相关工程设计的规范,对混凝土裂缝控制的强弱直接决定着其构件的配筋量,建设工程的质量好坏以及成本投入的高低都与混凝土裂缝控制有着千丝万缕的联系。混凝土裂缝产生原因主要与原材料的选择、工程设计、人员施工技术的高低、施工现场环境以及对结构的维护状况等相关紧密。混凝土结构的设计是基础,也是重中之重,因此一旦出现问题,影响非常的大,必须强化各方面措施对其加大整治。
一、关于混凝土工程抗裂设计的安全度分析
混凝土抗裂设计的安全度应从工程的重要性、工程的超长规模以及经济条件来考虑。据此,可以将工程建筑抗裂设计的安全度要求分为三级:低、中、高。由于使用者对工程建筑的要求越来越高,业主应考虑工程出现裂缝后的影响,并做出判断,选定合适的抗裂设计安全度要求。
临时建筑或不超长的混凝土工程,对这些工程可以按普通混凝土要求设计,施工,可以不用膨胀剂或纤维,但对防渗有要求时,则要用适当的防水剂或膨胀剂;一般的超长结构物,对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土,并适当设置后浇带;对重要的构筑物或特别超长结构物,对这类工程可用纤维复膨张混凝土,这样可以确保工程结构物的安全不开裂。
二、混凝土结构裂缝成因分析
为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题,需要对其产生原因做细致分析,结合建筑工程施工实践看,导致混凝土裂缝的原因有很多,但归纳起来主要包括如下几个方面:
1、原材料的配置不合理,如混凝土配置时水泥所占的比例过大,导致混凝土中的水分较大,当水分蒸发后也会导致混凝土的收缩增大,如果骨料所使用的砂岩颗粒较小也会增大混凝土的收缩率,因而也更容易发生裂缝现象。
2、施工现场环境恶劣,施工现场的温度湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响,建筑施工时会在混凝土内部发生水化放热现象,加之混凝土内外部的温差变化和建筑配件的互相限制,当混凝土的抗裂能力小于温差变化产生的温度应力时,在建筑表面甚至内部也会出现裂缝现象。
3、施工设计的不合理,如在安装混凝土楼板时,由于受到双向剪力的作用,在切角处常常会出现裂缝,对此也可以从力学角度加以计算分析。除了上述三个主要影响因素以外,混凝土裂缝问题还受到诸如建筑结构、施工工艺以及后续维护的影响,只有综合考虑并完善这些细节工作,才能有效改善混凝土施工实践工作,提升建筑工程质量。
三、混凝土结构设的抗裂措施探究
1、混凝土原材料的选择
要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致塑性收缩表面开裂。
自20世纪初起,为了减小水化放热产生的影响,开始采用掺火山灰的办法,30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
2、提高结构自身承载力
在建筑工程设计过程中,有时候虽然梁板的挠度和承载力都在规范标准的限定范围之内,但是如果相比而言,挠度较大而承载力较小,这种偏差也会导致工程项目产生裂缝,对此可通过提高结构配筋率、加大梁截面或板厚加以解决。考虑混凝土的承载力会随着温度、湿度等带来的环境侵蚀而逐渐降低,因此对混凝土相关项目的设计必须考虑留有一定的安全余地,从而保障工程项目的安全、持久和耐用。此外,建筑地基的不均勻沉降,引发的受力不均也极易导致裂缝现象,对此应考虑加强基础的整体性能,如在拉梁两端设置相应的后浇带,通常的做法是在每30~45m设置一道后浇带并在45~60天以后进行浇筑。
3、减小地基的不均匀沉降
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。
4、控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30~45m设置一道,在45~60d后浇筑。超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向Φ6@150的钢筋网片。
5、必要厚度的保护层
混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低,甚至危及结构的安全。而混凝土结构设计规范也指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
四、结束语
混凝土裂缝问题直接关系到建设施工项目的美观和安全性能,严重的可能引起渗漏、钢筋锈蚀,进而影响结构的耐久性、减少使用寿命、甚至造成安全隐患,需要重点加以关注。只有在施工技术上多下功夫,才能有效促进相关工程实作的更好开展。
参考文献:
[1]李宏盛.混凝土结构抗裂处理探析[J].城市建筑,2013(14):17-19
[2]樊康.浅谈现浇混凝土结构设计裂缝控制的方法[J].山西建筑,2011(25):81-83
[3]王民晓.砖混结构施工中墙体裂缝的探讨[J].四川建筑科学研究,2012(08):35-37