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【摘 要】 随着建筑行业的不断进步,建筑材料开拓了更宽的领域,其中混凝土的使用在当今建筑行业中占距了重要的地位。而随着人们生活与工作的要求越来越高,对建筑物提出了更多的要求,进而使得混凝土建筑结构的弊端展示在人们的面前。本文就主要对建筑结构施工中裂缝控制相关问题进行了简要分析。
【关键词】 建筑结构;裂缝;控制措施
引言:
当前,建筑结构设计中混凝土是使用最为广泛的建筑材料,混凝土结构是最常见且具有极强实用性的建筑结构。而混凝土的收缩,塑性性能也导致混凝土结构中裂缝的普遍存在,如何将裂缝的产生控制到最低限,保证混凝土结构的整体性,满足建筑结构的安全性、适用性、耐久性,已成为建筑界普遍关注及研究的话题。
一、建筑结构裂缝概述
结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的,如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝,荷载试验的钢筋混凝土上梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。裂缝的扩展时结构物破坏的初始阶段;相对的某些裂缝,其承载力也可能受到一定威胁。同时,结构物裂缝可以引起渗漏,引起持久强度大的降低,如保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等。
裂缝的主要成因不外乎以下三种:由外荷载(如静、动荷载)的直接应力;由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝;由变形变化引起的裂缝。次应力引起的裂缝也是由荷载引起。所以,裂缝分为两大类:荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。根据国内外调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
二、建筑结构裂缝产生的原因
1、温度应力
由于混凝土材料是由水泥砂浆与粗细骨料混合而成的混合物,其混合物具有水化凝结硬化过程,特有的水化性质使得混凝土结构在施工中产生温度变化。由于水泥砂浆与骨料的热膨胀系数不同,在水化升温过程中,温度荷载作用下水泥砂浆与骨料所形成的界面首先产生损伤,并随着温度增加而发展,形成界面裂纹,当继续增加的温差达到某一数值后,界面裂纹便向水泥砂浆内部延伸,在以后的温度变化过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展,以致发展成宏观裂缝。
2、塑性收缩
混凝土初凝之前出现泌水和水分急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形,它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右,在混凝土表面(特别是在抹压不及时和养护不良的部位)出现龟裂,宽度达1mm-2mm,属于表面裂缝。
3、干燥收缩变形
干燥收缩是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小,因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和夹层水学说等,不论哪种学说,都是水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸发干燥过程是由外向内逐步进行的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有的甚至会在数月或1-2年以后产生。
4、沉降裂缝
沉降裂缝的产生经常会对建筑物的整体使用性带来不可估量的影响。分析沉降裂缝产生的主要原因,我们发现在混凝土的浇注过程中,混凝土中的骨料的沉降如果被阻碍,那么在这种状况下就经常会伴随有裂缝的出现。一些建筑辅助性的材料例如模板、钢筋等,这些辅助性材料是阻碍骨料沉降的主要因素。在建筑施工中,模板进行绑扎操作的不规范也会使得沉降裂缝出现。
三、房屋建筑裂缝控制措施
1、加强施工设计管理
在施工方案的设计之初就要特别注意到那些容易开裂的地方,比如深基和浅基、高低跨处等位置,要考虑到由于地基的不均匀沉降或者结构内部因素所引起的薄弱环节,在方案的设计中着重加以解决。在配筋率不变、构件截面允许而且方便浇筑的前提下,较细的钢筋直径和较小的钢筋间距对预防混凝土建筑结构的开裂更有利。
2、严格控制工程材料的质量
工程材料、设备作为防水工程所需的必要资源,无论在计划采购阶段,还是管理、投入阶段,都要把责任制落实到个人,严格把好质量关。一般而言,底板钢筋混凝土所使用的水泥,其物理力学性能必须通过复检才能使用。在进场前要保证水泥标号是否与要求相同,这时需要抽样调查,如遇不合格的水泥原料,需要进行清退以保证合格优质的混凝土的制成,外加劑要保证有产品合格证。在材料投入使用阶段,必须按照计划消耗定额进行放料,严格监督材料的投用量,并做记录。据统计,目前我国建筑材料各种标准共有四十多项。不论是使用认证还是现场材料复验,均应首先严格执行国家标准和行业标准,进行产品检验,把好裂缝控制第一关。
3、优化混凝土的配合比
通常情况下,高层建筑深基坑建设都是采用现场搅拌站,通过泵送混凝土的方式完成所规定的施工流程,这就使的混凝土在配合比方面的作用尤为关键,尽管如今混凝土生产逐渐商品化,对混凝土配合比要求越来越低,但施工单位决不能因此大意导致混凝土质量通病的滋生。比如在深基坑钢筋混凝土中砂石的含土量等因素,都是应该引起相关人员所注意的。施工方必须严格依据抗渗等级要求,根据现场工程实验室科学计算出的配合比,并自动设定好计量,才能进行混凝土的搅拌工作。众所周知,由于高层构筑物深基坑工程混凝土的方量十分大,在运送混凝土是通常都是采用泵送的方式运送,因此在泵送之前对混凝土的坍落度我们必须进行严格控制。这样不但可以满足泵送要求,也可以避免混凝土坍落度过大,而导致混凝土浇筑后产生的裂缝。现实施工当中,水池抗渗混凝土的坍落度一般控制在12~18cm以内是最好的。
4、设置后浇带
在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间保留的临时性变形缝,称为“后浇带”。后浇带根据具体条件,保留一定时间后,再进行填充封闭,后浇成连续整体的无伸缩缝结构。后浇带在封闭前兼有伸缩缝和沉降缝的作用,是一种临时性的变形缝。后浇带的设计原则是“先放后抗”,但关键是“放”,因为“放”得多了,“抗”的负担就轻,开裂机会就少。因此,在冬季最冷月之前两个月(假定后浇带的保留时间为两个月)或两个月之前这段气温逐渐下降过程中浇筑的大体积混凝土中使用后浇带会使其发挥最大的“放”的效用而取得最好效果,因为这样既可以“放”掉全部由水化热产生的负温差变形,也可以“放”掉30%左右的混凝土收缩变形,而且还可以“放”掉将近两个月的季节负温差变形(也差不多是30%左右的最大季节负温差变形)。对一般薄壁或小断面结构,水化热温差影响不大,后浇带主要释放部分收缩变形,如果填缝前处于气温下降阶段,也可释放掉部分季节负温差变形。这样的后浇带效果也是比较显著的。但是,如果填缝前处于气温上升阶段,则后浇带会释放掉部分季节正温差变形(即热胀变形),这很有可能抵消全部释放掉的收缩变形,这样的后浇带意义不大,可以不设。
5、混凝土的养护与温控
混凝土浇筑完毕后12h以内开始进行覆盖洒水养护,但在干燥、炎热气候情况下采取提前养护,缩短到2~3h内,使混凝土表面保持湿润状态,防止产生收缩裂缝。砼浇水养护时间应符合规范要求。在干燥、炎热气候条件,则延长养护时间。混凝土的温度无法直接观测,需要通过一定的技术手段来进行监测,加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制砼内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,及时调整保湿和养护措施,使砼的温度梯度和湿度不至于过大,可有效控制有害裂缝的出现。
四、结束语
房屋建筑墙体裂缝产生的原因复杂多样、影响因素多、控制难度较大,但总体上不外乎以上几种类型。只要采取全过程控制的方法,从设计到选材和施工都加强管理,严格遵守相关规范和操作规程,就能大大减少墙体裂缝产生的可能性,或将裂缝数量控制在最小程度,从而确保工程施工质量,提高人们的生活水平。
参考文献:
[1]王小宽.建筑结构裂缝的修补方法[J].中国高新技术企业,2008.
[2]谢正辉.混凝土房屋建筑结构裂缝控制研究[J].山西建筑,2010.
[3]单海飞,高石磊.建筑结构裂缝成因及防治探讨[J].科技致富向导,2010.
【关键词】 建筑结构;裂缝;控制措施
引言:
当前,建筑结构设计中混凝土是使用最为广泛的建筑材料,混凝土结构是最常见且具有极强实用性的建筑结构。而混凝土的收缩,塑性性能也导致混凝土结构中裂缝的普遍存在,如何将裂缝的产生控制到最低限,保证混凝土结构的整体性,满足建筑结构的安全性、适用性、耐久性,已成为建筑界普遍关注及研究的话题。
一、建筑结构裂缝概述
结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的,如强烈地震后震区的建筑物上布满了各种各样的裂缝,荷载试验的钢筋混凝土上梁上出现大量裂缝等等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。裂缝的扩展时结构物破坏的初始阶段;相对的某些裂缝,其承载力也可能受到一定威胁。同时,结构物裂缝可以引起渗漏,引起持久强度大的降低,如保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等。
裂缝的主要成因不外乎以下三种:由外荷载(如静、动荷载)的直接应力;由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝;由变形变化引起的裂缝。次应力引起的裂缝也是由荷载引起。所以,裂缝分为两大类:荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。根据国内外调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。
二、建筑结构裂缝产生的原因
1、温度应力
由于混凝土材料是由水泥砂浆与粗细骨料混合而成的混合物,其混合物具有水化凝结硬化过程,特有的水化性质使得混凝土结构在施工中产生温度变化。由于水泥砂浆与骨料的热膨胀系数不同,在水化升温过程中,温度荷载作用下水泥砂浆与骨料所形成的界面首先产生损伤,并随着温度增加而发展,形成界面裂纹,当继续增加的温差达到某一数值后,界面裂纹便向水泥砂浆内部延伸,在以后的温度变化过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展,以致发展成宏观裂缝。
2、塑性收缩
混凝土初凝之前出现泌水和水分急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形,它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右,在混凝土表面(特别是在抹压不及时和养护不良的部位)出现龟裂,宽度达1mm-2mm,属于表面裂缝。
3、干燥收缩变形
干燥收缩是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小,因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和夹层水学说等,不论哪种学说,都是水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸发干燥过程是由外向内逐步进行的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有的甚至会在数月或1-2年以后产生。
4、沉降裂缝
沉降裂缝的产生经常会对建筑物的整体使用性带来不可估量的影响。分析沉降裂缝产生的主要原因,我们发现在混凝土的浇注过程中,混凝土中的骨料的沉降如果被阻碍,那么在这种状况下就经常会伴随有裂缝的出现。一些建筑辅助性的材料例如模板、钢筋等,这些辅助性材料是阻碍骨料沉降的主要因素。在建筑施工中,模板进行绑扎操作的不规范也会使得沉降裂缝出现。
三、房屋建筑裂缝控制措施
1、加强施工设计管理
在施工方案的设计之初就要特别注意到那些容易开裂的地方,比如深基和浅基、高低跨处等位置,要考虑到由于地基的不均匀沉降或者结构内部因素所引起的薄弱环节,在方案的设计中着重加以解决。在配筋率不变、构件截面允许而且方便浇筑的前提下,较细的钢筋直径和较小的钢筋间距对预防混凝土建筑结构的开裂更有利。
2、严格控制工程材料的质量
工程材料、设备作为防水工程所需的必要资源,无论在计划采购阶段,还是管理、投入阶段,都要把责任制落实到个人,严格把好质量关。一般而言,底板钢筋混凝土所使用的水泥,其物理力学性能必须通过复检才能使用。在进场前要保证水泥标号是否与要求相同,这时需要抽样调查,如遇不合格的水泥原料,需要进行清退以保证合格优质的混凝土的制成,外加劑要保证有产品合格证。在材料投入使用阶段,必须按照计划消耗定额进行放料,严格监督材料的投用量,并做记录。据统计,目前我国建筑材料各种标准共有四十多项。不论是使用认证还是现场材料复验,均应首先严格执行国家标准和行业标准,进行产品检验,把好裂缝控制第一关。
3、优化混凝土的配合比
通常情况下,高层建筑深基坑建设都是采用现场搅拌站,通过泵送混凝土的方式完成所规定的施工流程,这就使的混凝土在配合比方面的作用尤为关键,尽管如今混凝土生产逐渐商品化,对混凝土配合比要求越来越低,但施工单位决不能因此大意导致混凝土质量通病的滋生。比如在深基坑钢筋混凝土中砂石的含土量等因素,都是应该引起相关人员所注意的。施工方必须严格依据抗渗等级要求,根据现场工程实验室科学计算出的配合比,并自动设定好计量,才能进行混凝土的搅拌工作。众所周知,由于高层构筑物深基坑工程混凝土的方量十分大,在运送混凝土是通常都是采用泵送的方式运送,因此在泵送之前对混凝土的坍落度我们必须进行严格控制。这样不但可以满足泵送要求,也可以避免混凝土坍落度过大,而导致混凝土浇筑后产生的裂缝。现实施工当中,水池抗渗混凝土的坍落度一般控制在12~18cm以内是最好的。
4、设置后浇带
在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间保留的临时性变形缝,称为“后浇带”。后浇带根据具体条件,保留一定时间后,再进行填充封闭,后浇成连续整体的无伸缩缝结构。后浇带在封闭前兼有伸缩缝和沉降缝的作用,是一种临时性的变形缝。后浇带的设计原则是“先放后抗”,但关键是“放”,因为“放”得多了,“抗”的负担就轻,开裂机会就少。因此,在冬季最冷月之前两个月(假定后浇带的保留时间为两个月)或两个月之前这段气温逐渐下降过程中浇筑的大体积混凝土中使用后浇带会使其发挥最大的“放”的效用而取得最好效果,因为这样既可以“放”掉全部由水化热产生的负温差变形,也可以“放”掉30%左右的混凝土收缩变形,而且还可以“放”掉将近两个月的季节负温差变形(也差不多是30%左右的最大季节负温差变形)。对一般薄壁或小断面结构,水化热温差影响不大,后浇带主要释放部分收缩变形,如果填缝前处于气温下降阶段,也可释放掉部分季节负温差变形。这样的后浇带效果也是比较显著的。但是,如果填缝前处于气温上升阶段,则后浇带会释放掉部分季节正温差变形(即热胀变形),这很有可能抵消全部释放掉的收缩变形,这样的后浇带意义不大,可以不设。
5、混凝土的养护与温控
混凝土浇筑完毕后12h以内开始进行覆盖洒水养护,但在干燥、炎热气候情况下采取提前养护,缩短到2~3h内,使混凝土表面保持湿润状态,防止产生收缩裂缝。砼浇水养护时间应符合规范要求。在干燥、炎热气候条件,则延长养护时间。混凝土的温度无法直接观测,需要通过一定的技术手段来进行监测,加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制砼内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,及时调整保湿和养护措施,使砼的温度梯度和湿度不至于过大,可有效控制有害裂缝的出现。
四、结束语
房屋建筑墙体裂缝产生的原因复杂多样、影响因素多、控制难度较大,但总体上不外乎以上几种类型。只要采取全过程控制的方法,从设计到选材和施工都加强管理,严格遵守相关规范和操作规程,就能大大减少墙体裂缝产生的可能性,或将裂缝数量控制在最小程度,从而确保工程施工质量,提高人们的生活水平。
参考文献:
[1]王小宽.建筑结构裂缝的修补方法[J].中国高新技术企业,2008.
[2]谢正辉.混凝土房屋建筑结构裂缝控制研究[J].山西建筑,2010.
[3]单海飞,高石磊.建筑结构裂缝成因及防治探讨[J].科技致富向导,2010.