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摘 要:裂缝是混凝土施工中最普遍的问题之一,作为一个普遍存在且较难避免的质量通病,裂缝轻则影响构造物的使用年限,重则危害结构安全。本文从裂缝的分类及成因入手,结合施工中总结的经验提出了裂缝的预防措施和处理技术。对施工中裂缝的控制有一定的控制作用。
关键词:裂缝;成因;控制;措施
一、前言
高速公路在我国交通运输体系中占有重要地位,与国民经济发展水平密切相关。自1988年我国大陆首条高速公路沪嘉高速公路建成通车以来,经过 20 多年的持续快速发展,我国高速公路通车总里程实现了历史性跨越,截至2013年末,我国高速公路总里程达到10.44万公里,仅次于美国位居世界第二位,近十年来年均增长率在10%以上,当前的绝对增量依然强劲。
在2020年,中国将建成国家骨架公路网的时间规划。该路网规划的关键核心是通过高速公路网的规划建设突出服务经济、强化高速公路对于国土开发、区域协调及对社会经济发展的促进作用,我国高速公路产业正面临良好的发展态势。
所以,我们对高速公路的质量控制更为严格。构造物的裂缝作为一个较难避免的质量通病逐渐被大家重视。裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题,解决裂缝控制问题应当采取综合方法。
二、裂缝的成因
(一)设计原因
1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。 3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝。 4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。5.设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。6.菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。 7.钢筋锚固长度不满足要求产生的裂缝。8.设计时的计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。9.计算模型选择时,考虑主要应力,忽略次要应力,而忽略部分的应力导致。结构中产生的裂缝。10.设计时未考虑施工方法,由此在结构中产生的裂缝。11.预制构件连接部分的裂缝。
(二)施工原因
1.施工时,钢筋位置摆放不正确,在结构中引起的裂缝。2.模板支护不当,在构件中产生的裂缝。3.施工时,构件未达到规定要求的强度便使其承受荷载而引起的裂缝。4.施工质量达不到要求而引起的裂缝。
(三)材料原因
1.粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。2.混凝土外加剂、掺和料的选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。3.水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。4.水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。5.骨料和水泥发生化学反应容易引起裂缝。
(四)环境原因
1.由于工期原因,北方冬季施工时温度的剧烈变化对混凝土表面的影响。2.夏季温度过高,养生不及时导致的混凝土裂缝。3.由于结构地基土质不匀称、过软或回填土不实或者由于浸水,产生的地基不均匀沉降导致的混凝土裂缝。
三、裂缝的控制措施
(一)设计方面
在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。
如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
另外,设计人员要充分考虑到施工的可行性。
(二)施工方面
1.钢筋位置摆放严格按照图纸设计的进行,有钢筋骨架的部位更要控制好保护层的厚度。
2.模板支护、拼接结束后认真检查各接缝的平顺度,不满足设计及规范要求的应进行返工处理,确保拆模后混凝土表面的平整度。
3.构件未达到规定的强度要前要对构件进行妥善的保护,避免受外力的磕碰及承压。
4.施工时应掌握正确的振捣方式,确保混凝土的密实程度,同时尽量避免过振。
5.加强养生,确保养护质量,尽量延迟干缩的发生。
(三)材料选择
1.根据设计要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级。
2.选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
3.严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。
4.选用级配优良的砂、石料,控制好原材的含泥量。
5.在进行混凝土的配制过程中,骨料和水泥中都含有很多的化学元素,通常骨料多呈碱性,而水泥也具有很强的碱性,当二者遇到水进行混合配比时候,很容易发生化学反应,从而生成一种新的碱性物质,硅凝胶,具有很强的膨胀能力,由于硅凝胶的膨胀,很容易对构造物表面造成破坏,进而容易产生各种裂缝。
(四)环境方面
1.注意施工的季节,必要的时候采取恰当的养护措施如蒸汽养生等。将温度原因对混凝土的影响降到最低。
2.温度过高和大风的天气时应格外注意养生的质量,避免塑性收缩裂缝的产生。同时要注意降低混凝土的入模温度,尽量控制在25度左右,并及时对混凝土进行覆盖和养生。
3.对于沉陷裂缝的预防主要通过对地基的治理来完成,对于不良地基应进行有效的治理措施之后再进行构造物的施工。对于正常填料的地基,就应该保证每层填料的压实度。以确保上部的构造物不发生沉降裂缝。
四、结语
裂缝是混凝土施工中最普遍的问题,它的存在会降低构造物的抗渗能力,引起混凝土碳化、钢筋锈蚀影响构造物的使用年限,危害结构安全。但通过以上对裂缝的成因与控制的分析可知,严格按照有关的设计和施工规范施工,会减少裂缝产生的可能性从而提高构造物的质量。
参考文献:
[1]耿小强.浅析混凝土裂缝的成因及处理方法 [N] .承德日报,2009年.
[2]何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]韩素芳,耿维恕.钢筋混泥土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2005,12.
[4]胡硕,大体积混凝土温度裂缝控制 [D] .西安建筑科技大学,2005.
[5]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002.
关键词:裂缝;成因;控制;措施
一、前言
高速公路在我国交通运输体系中占有重要地位,与国民经济发展水平密切相关。自1988年我国大陆首条高速公路沪嘉高速公路建成通车以来,经过 20 多年的持续快速发展,我国高速公路通车总里程实现了历史性跨越,截至2013年末,我国高速公路总里程达到10.44万公里,仅次于美国位居世界第二位,近十年来年均增长率在10%以上,当前的绝对增量依然强劲。
在2020年,中国将建成国家骨架公路网的时间规划。该路网规划的关键核心是通过高速公路网的规划建设突出服务经济、强化高速公路对于国土开发、区域协调及对社会经济发展的促进作用,我国高速公路产业正面临良好的发展态势。
所以,我们对高速公路的质量控制更为严格。构造物的裂缝作为一个较难避免的质量通病逐渐被大家重视。裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题,解决裂缝控制问题应当采取综合方法。
二、裂缝的成因
(一)设计原因
1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。 3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝。 4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。5.设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。6.菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。 7.钢筋锚固长度不满足要求产生的裂缝。8.设计时的计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。9.计算模型选择时,考虑主要应力,忽略次要应力,而忽略部分的应力导致。结构中产生的裂缝。10.设计时未考虑施工方法,由此在结构中产生的裂缝。11.预制构件连接部分的裂缝。
(二)施工原因
1.施工时,钢筋位置摆放不正确,在结构中引起的裂缝。2.模板支护不当,在构件中产生的裂缝。3.施工时,构件未达到规定要求的强度便使其承受荷载而引起的裂缝。4.施工质量达不到要求而引起的裂缝。
(三)材料原因
1.粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。2.混凝土外加剂、掺和料的选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。3.水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。4.水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。5.骨料和水泥发生化学反应容易引起裂缝。
(四)环境原因
1.由于工期原因,北方冬季施工时温度的剧烈变化对混凝土表面的影响。2.夏季温度过高,养生不及时导致的混凝土裂缝。3.由于结构地基土质不匀称、过软或回填土不实或者由于浸水,产生的地基不均匀沉降导致的混凝土裂缝。
三、裂缝的控制措施
(一)设计方面
在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有力措施,而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。
如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。
另外,设计人员要充分考虑到施工的可行性。
(二)施工方面
1.钢筋位置摆放严格按照图纸设计的进行,有钢筋骨架的部位更要控制好保护层的厚度。
2.模板支护、拼接结束后认真检查各接缝的平顺度,不满足设计及规范要求的应进行返工处理,确保拆模后混凝土表面的平整度。
3.构件未达到规定的强度要前要对构件进行妥善的保护,避免受外力的磕碰及承压。
4.施工时应掌握正确的振捣方式,确保混凝土的密实程度,同时尽量避免过振。
5.加强养生,确保养护质量,尽量延迟干缩的发生。
(三)材料选择
1.根据设计要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级。
2.选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
3.严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。
4.选用级配优良的砂、石料,控制好原材的含泥量。
5.在进行混凝土的配制过程中,骨料和水泥中都含有很多的化学元素,通常骨料多呈碱性,而水泥也具有很强的碱性,当二者遇到水进行混合配比时候,很容易发生化学反应,从而生成一种新的碱性物质,硅凝胶,具有很强的膨胀能力,由于硅凝胶的膨胀,很容易对构造物表面造成破坏,进而容易产生各种裂缝。
(四)环境方面
1.注意施工的季节,必要的时候采取恰当的养护措施如蒸汽养生等。将温度原因对混凝土的影响降到最低。
2.温度过高和大风的天气时应格外注意养生的质量,避免塑性收缩裂缝的产生。同时要注意降低混凝土的入模温度,尽量控制在25度左右,并及时对混凝土进行覆盖和养生。
3.对于沉陷裂缝的预防主要通过对地基的治理来完成,对于不良地基应进行有效的治理措施之后再进行构造物的施工。对于正常填料的地基,就应该保证每层填料的压实度。以确保上部的构造物不发生沉降裂缝。
四、结语
裂缝是混凝土施工中最普遍的问题,它的存在会降低构造物的抗渗能力,引起混凝土碳化、钢筋锈蚀影响构造物的使用年限,危害结构安全。但通过以上对裂缝的成因与控制的分析可知,严格按照有关的设计和施工规范施工,会减少裂缝产生的可能性从而提高构造物的质量。
参考文献:
[1]耿小强.浅析混凝土裂缝的成因及处理方法 [N] .承德日报,2009年.
[2]何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]韩素芳,耿维恕.钢筋混泥土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2005,12.
[4]胡硕,大体积混凝土温度裂缝控制 [D] .西安建筑科技大学,2005.
[5]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002.