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【摘要】在现代的环保工程中,对钢筋混凝土构筑物裂缝的问题越来越重视。要想有效的控制混凝土裂缝问题,要从设计和施工两方面解决。本文主要介绍裂缝的产生和控制。
【关键词】钢筋混凝土;构筑物;裂缝
对有些结构按其所处条件的不同,允许存在一定宽度的裂缝。但是对于给水排水工程构筑物对裂缝的要求就很严格。我是一直从事一些环保方面的构筑物设计工作,对混土贮水或水质净化处理等构筑物,当在组合作用下构件截面处于受拉或小偏心受拉(全面处于受拉)状态时,应按不出现裂缝控制。对于污水处理构筑物、水塔的水柜最大裂缝宽度限值w max为0.20mm。在设计和施工中仍尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量。
裂缝按产生的原因有:由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝;由变形(包括温度、湿度变形、不均匀沉降等)引起的裂缝;由施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。
按裂缝的方向、形状有:水平裂缝,垂直裂缝,横向裂缝,纵向裂缝,斜向裂缝以及放射状裂缝等。
按裂缝深度有:贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
以下主要从1、干缩裂缝;2、不均匀沉降裂缝两方面分别介绍現象、原因分析预防措施和治理方法。
1.干缩裂缝:
1)现象:
表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窄状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
2)原因分析:
a表面温度裂缝,多由于温度较大。混凝土结构,特别是大体积混凝土浇筑后,在硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝(这种裂缝又称为内约束裂缝)。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,裂缝只在接近表面较浅的范围出现,表面层以下结构仍保持完整。
b当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度很高,加上水泥水化热的混凝土冷却收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将传统在混凝土浇筑后2—3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用。
3)预防措施:
a尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或利用混凝土的后期强度,降低水泥用量,以减少水化热量。
b选用良好级配的骨料,并严格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。
c在混凝土中掺加缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热,或掺水钙、减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。
d避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时,可采用冰水或深井凉水拌制混凝土,或设置简易遮阳装置,并对骨料进行喷水预冷却,以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。
e分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30厘米,以加快热量散发,并使温度分布均匀,同时也便于振捣密实。
f浇筑混凝土后,表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖,并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护(或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护)。夏季应适当延长养护时问,使之缓慢降温。在寒冷季节,混凝土表面应采取保温措施,以防寒潮袭击。拆模时,块体中部和表面温差不宜)大于20摄氏度,以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。
g在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时,可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸,以消除或减少约束作用。
h蒸汽养护构件时,控制升温速度不大于25℃/小时,降温速度不大于20℃/小时,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。
2、不均匀沉陷裂缝:
I)现象:
不均匀沉陷裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°～45°角方向发展。较大的不均匀沉陷裂缝,往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
2)原因分析:
a结构、构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基因没水引起不均匀沉降。
b模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动,以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现。
3)预防措施:
a对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。
b避免直接在松软土或填土上制作预制构件,或经压夯实处理后作预制场地。
c模板应支撑牢固,保证有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能过早,应按规定执行。
d构件制作场地周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。
另外在结构设计过程中也可以采取控制措施,通过我这几年所做工程得经验来看,在设计污水处理构筑物时,壁厚也是影响构筑物裂缝得一个因素,如果壁厚小于200mm,在施工时振捣难度大,容易出现小裂缝,导致构筑物渗漏。因此设计时壁厚不得小于200mm。在构筑物设计时最大裂缝宽度计算公式为:
每次设计时应用此公式验算裂缝宽度。现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,只有在设计过程中针对各影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计规范,才能大大减少现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的可能。
【关键词】钢筋混凝土;构筑物;裂缝
对有些结构按其所处条件的不同,允许存在一定宽度的裂缝。但是对于给水排水工程构筑物对裂缝的要求就很严格。我是一直从事一些环保方面的构筑物设计工作,对混土贮水或水质净化处理等构筑物,当在组合作用下构件截面处于受拉或小偏心受拉(全面处于受拉)状态时,应按不出现裂缝控制。对于污水处理构筑物、水塔的水柜最大裂缝宽度限值w max为0.20mm。在设计和施工中仍尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量。
裂缝按产生的原因有:由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝;由变形(包括温度、湿度变形、不均匀沉降等)引起的裂缝;由施工操作(如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。
按裂缝的方向、形状有:水平裂缝,垂直裂缝,横向裂缝,纵向裂缝,斜向裂缝以及放射状裂缝等。
按裂缝深度有:贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。
以下主要从1、干缩裂缝;2、不均匀沉降裂缝两方面分别介绍現象、原因分析预防措施和治理方法。
1.干缩裂缝:
1)现象:
表面温度裂缝走向无一定规律性;梁板式或长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝,一般与短边方向平行或接近于平行,裂缝沿全长分段出现,中间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间,缝宽受温度变化影响较明显,冬季较宽,夏季较细。沿断面高度,裂缝大多呈上宽下窄状,但个别也有下宽上窄情况,遇上下边缘区配筋较多的结构,在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
2)原因分析:
a表面温度裂缝,多由于温度较大。混凝土结构,特别是大体积混凝土浇筑后,在硬化期间放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时(如施工中注意不够,过早拆除模板;冬季施工,过早除掉保温层,或受到寒潮袭击),将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩,此时表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部降温慢,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝(这种裂缝又称为内约束裂缝)。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,裂缝只在接近表面较浅的范围出现,表面层以下结构仍保持完整。
b当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基(特别是岩石地基)或厚大的老混凝土垫层上时,没有采取隔离层等放松约束的措施,如果混凝土浇灌时温度很高,加上水泥水化热的混凝土冷却收缩,全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束,将传统在混凝土浇筑后2—3个月或更长时间出现,裂缝较深,有时是贯穿性的,将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填,受风吹日晒或寒潮袭击作用。
3)预防措施:
a尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或利用混凝土的后期强度,降低水泥用量,以减少水化热量。
b选用良好级配的骨料,并严格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。
c在混凝土中掺加缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热,或掺水钙、减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。
d避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时,可采用冰水或深井凉水拌制混凝土,或设置简易遮阳装置,并对骨料进行喷水预冷却,以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。
e分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30厘米,以加快热量散发,并使温度分布均匀,同时也便于振捣密实。
f浇筑混凝土后,表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖,并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护(或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护)。夏季应适当延长养护时问,使之缓慢降温。在寒冷季节,混凝土表面应采取保温措施,以防寒潮袭击。拆模时,块体中部和表面温差不宜)大于20摄氏度,以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。
g在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时,可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚或铺二层沥青油毡纸,以消除或减少约束作用。
h蒸汽养护构件时,控制升温速度不大于25℃/小时,降温速度不大于20℃/小时,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。
2、不均匀沉陷裂缝:
I)现象:
不均匀沉陷裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,有的在上部,有的在下部,一般与地面垂直或呈30°～45°角方向发展。较大的不均匀沉陷裂缝,往往上下或左右有一定的差距,裂缝宽度受温度变化影响较小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。
2)原因分析:
a结构、构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理,混凝土浇筑后,地基因没水引起不均匀沉降。
b模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动,以及过早拆模,也常导致不均匀沉陷裂缝出现。
3)预防措施:
a对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。
b避免直接在松软土或填土上制作预制构件,或经压夯实处理后作预制场地。
c模板应支撑牢固,保证有足够强度和刚度,并使地基受力均匀。拆模时间不能过早,应按规定执行。
d构件制作场地周围应作好排水措施,并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。
另外在结构设计过程中也可以采取控制措施,通过我这几年所做工程得经验来看,在设计污水处理构筑物时,壁厚也是影响构筑物裂缝得一个因素,如果壁厚小于200mm,在施工时振捣难度大,容易出现小裂缝,导致构筑物渗漏。因此设计时壁厚不得小于200mm。在构筑物设计时最大裂缝宽度计算公式为:
每次设计时应用此公式验算裂缝宽度。现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,只有在设计过程中针对各影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计规范,才能大大减少现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的可能。