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【摘 要】商品砼普遍应用,钢筋混凝土裂缝问题成为工程结构一个普遍的质量问题,且日趋增多的趋势。本文通过大量的工程实践从裂缝形状来分析裂缝产生的原因,从源头着手以达到控制裂缝目的。
【关键词】裂缝;商品混凝土;系统控制;收缩
商品砼普遍应用,钢筋混凝土裂缝问题成为工程结构一个普遍的质量问题,且日趋增多的趋势。通过大量的工程实践从裂缝形状来分析裂缝产生的原因,从源头着手以达到控制裂缝目的。商品混凝土系统控制收缩应为混凝土商品化生产为建筑工程节省水泥、提高工程质量改进施工组织、减轻劳动强度、降低成本等提供可能,同时也为节省施工用地、改善劳动条件,环境污染而使人类受益,同时还为推广散装水泥铺开道路。但商品砼普遍应用,裂缝问题也成为工程结构一个普遍的质量问题,且日趋增多的趋,因扰着每一个工程技术人员。钢筋混凝土结构的裂缝影响到结构的美观,也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时,还可能危及结构的安全。因此,裂缝问题是一个人们普遍关心的问题。大量科研和实践都证明了混凝土结构出现裂缝是不可避免的。裂缝对于钢筋混凝土来说是一种可以接受的材料特性,问题是如何使其有害程度控制在允许范围之内。裂缝的控制应是一个系统的科学,涉及材料、生产、设计、施工、维护等各个方面。通过工程实践出现的裂缝来谈谈如何有效控制裂缝。
1 裂篷的原因混凝土抵抗拉伸的能力比抗压能力小很多,当混凝土结构中的拉应变超过了混凝土的极限拉应变时将出现裂缝。使混凝土产生裂缝的原因有很多,主要包括收缩变形(塑性收缩、塑性沉降、干燥收缩)、温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)、荷载的作用及地基不均匀沉降。
2 混凝土工程中常见的裂缝
2.1 塑性收缩裂缝和塑性沉降塑性裂缝是指混凝土尚未硬化而处于塑性阶段,浇注后的2~16小时内常出现。这种裂缝在工程中很普遍。一般在干热或大风的天气,在混凝土表面出现,形状很不规则,互不连贯,长短不等,类似干燥的泥浆面,通常称为龟裂。塑性收缩裂缝,常出现在楼板、路面等表面失水较快的平面结构中,典型的是板角部45度的平行裂缝和无规则的鸡爪或地图状裂缝。塑性沉降是新浇筑的混凝土经震捣压实后,由于重力作用,重的固体颗粒下沉引起的。这类裂缝主要发生在梁、厚板表面。裂缝通常为钢筋纵向平行方向,且产生这类裂缝的梁体钢筋保护层过小。这二类裂缝可以通过改善混凝土组成配比,尤其注意选择骨料的级配,减小泌水,加强二次抹压来防止。试验也表明,保护层厚度是影响这种裂缝的主要因素。虽然减小坍落度和采用较小直径钢筋可使塑性裂缝出现的机率减少,但不如增加保护层厚度的效果明显。温度裂缝温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或环境。混凝土浇筑后,由于水泥的水化反应,在凝结和硬化阶段,温度上升。这种内部蓄热不能很快通过混凝土表面散发到外围空气中去,因此形成从构件核心到混凝土表面的温度梯度。这种温度分布使混凝土产生一种自应力状态,外层受拉,中间受压。因混凝土抗拉强度和抵抗受拉变形能力很低,产生的拉应力超过混凝土的实际抗拉强度时。便会出现裂缝,特别是在施工中后期。表面温度裂缝走向无一定规律性,梁板类或长度尺寸较大的结构构件,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。大面积结构裂缝常纵横交错。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下,沿全长变化不大。裂缝沿截面高度一般是上宽下窄状,但个别也有下宽上窄。采用低水化热水泥(如矿渣水泥),减少水泥用量,降低搅拌时混凝土温度,以及采取控制硬化化过程的施工工艺可减少裂缝出现的机率。
2.2 干缩裂缝干缩裂缝通常出现在混凝土浇筑后一周左右或混凝土养护结束后的一段时间。混凝土中多余水分蒸发,体积随温度变化而产生的收缩是不可逆的。混凝土内外水分蒸发程度不同,表面游离水分蒸发较快体积收缩大,而内部收缩小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,会产生较大的拉应力而产生裂缝。构件长期露天堆放.表面温湿度经常剧烈变化也会产生干缩裂缝。商品混凝土往往添加减水剂,这也增加了混凝土干缩。干缩裂缝在大体积混凝土中平面部位、整体结构的变截面处、预制构件的箍筋位置经常可见。一般为表面性的平行线状或网状浅细裂纹.宽度一般在0.05mm~0.2mm,并随温度和湿度的变化逐渐发展。减小混凝土水灰比,加强养护,减少混凝土水份蒸发,采用补偿收缩砼是防止干缩裂缝的有效措施。
2.3 沉降裂缝沉降裂缝主要与结构地基土质不匀、松软或回填土不实以及侵水等情况有关。构件模板刚度、强度不足,支撑间距过大或底部松动、过早拆模等也常导致不均匀沉降裂缝的出现。这类裂缝大部分为深进或贯穿性裂缝,上下部都有,一般与基层垂直或呈30~45度角方向发展。裂缝宽度与不均匀沉降量成比例,而受温度变化影响较小。这种裂缝为施工责任,完全可以避免,出现机率也较小。
2.4 荷载作用产生的裂缝由于荷载的直接作用产生的裂缝。钢筋混凝土轴心受拉构件,贯穿整个截面宽度的裂缝为“主裂缝”,用变形钢筋配筋的构件,在主裂缝之间位于钢筋附近还会出现裂缝宽度很细的短的“次裂缝”。在一般梁中,主裂缝首先在最大弯矩截面出现,从受拉边缘向中和轴发展,同样在主裂缝之间纵筋处可以看到短而细的次裂缝。梁高较大的T形或工形梁中纵向钢筋处的次裂缝可发展成与主裂缝相交的枝状裂缝。枝状裂缝在梁腹处的裂缝宽度要比钢筋处裂缝宽度大得多。同沉降裂缝一样,这类裂缝不属变形引起的裂缝,工程中出现较少。
2.5 其他裂缝由于保护混凝土的碳化和氯离子的侵入会使混凝土中钢筋发生腐蚀,而锈蚀产物的体积比钢筋被侵蚀的体积大2~3倍。这种效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,引起保护层混凝土胀裂,导致出现沿钢筋的纵向裂缝。混凝土孔隙中的碱溶液与含有二氧化硅的骨料产生碱—硅酸盐凝胶,这种化学反应称为碱骨料反应。凝胶吸水后使骨料发生破环性膨胀,体积增大3~4倍。最初观察到的混凝土损害为表面不规则的鸡爪状裂缝,随着时间的发展,最终将导致表层混凝土的完全碎裂。3裂缝的治理方法裂缝的治理方法应从实际出发。在安全可靠的基础上,还要考虑技术上和施工条件的可行性。应根据混凝土裂缝发生的原因、性质、大小、部位、结构受力情况和使用要求。区别情况,及时认真地进行治理。对于一般的混凝土的楼板表面较细的裂缝,可先将裂缝处清洗干净,待干燥后用水泥浆或环氧浆液进行修补,当裂缝较宽时,应先沿缝凿在八字形凹槽,再用1:2水泥砂浆或环氧胶泥嵌补;当裂缝较深时应进行设计加固。
3 混凝土工程中常见的裂缝加固方法
3.1 加大截面加固法
用增大结构构件截面面积,以提高其承载力和满足正常使用的传统加固方法。加固效果好、经济、适用面广,但施工复杂,湿作业工作量大,工期长,对房屋的净空和美观也会有一定影响。
3.2 外包鋼加固法
在结构构件四角(或两角)包以型钢的一种传统加固方法。受力可靠、施工简便、工期短,但耗钢量较大,维护费较高。
3.3 预应力加固法
采用外加预应力的钢拉杆、钢绞线或型钢撑杆是卸荷、加固及改变结构受力三者合一的加固方法。材料简便快捷,施工时不影响使用,但要有一套施工预应力的工序及设备机具,要求环境温度不超过60℃,否则应采取有效防护措施。
3.4 增设支点加固法
通过增设支点,减小结构跨度和内力,提高结构承载力的加固方法。受力明确、简单可靠、效果好,但使用空间受到一定影响。
3.5 粘钢加固法
用结构胶把钢板贴在构件外部以提高结构承载力和满足正常使用的加固方法。施工工艺简单、速度快,对生产和生活影响小。要求环境温度不超过60℃、相对湿度不超过70%及无化学腐蚀的使用条件,否则应采取有效防护措施,对混凝土强度等级低于C15的构件不宜采用。
3.6 碳纤维加固法
利用树脂胶结材料将碳纤维布或碳纤维板粘贴于构件表面,从而提高结构承载力的加固方法。材料轻质高强、施工方便,适用面广。要求环境温度不超过60℃,否则应采取有效防护措施,对混凝土强度等级低于C15的构件不宜采用。
参考文献;
[1]建筑抗震鉴定标准与加固技术手册 国振喜 北京 中国建筑工业出版社,2010
【关键词】裂缝;商品混凝土;系统控制;收缩
商品砼普遍应用,钢筋混凝土裂缝问题成为工程结构一个普遍的质量问题,且日趋增多的趋势。通过大量的工程实践从裂缝形状来分析裂缝产生的原因,从源头着手以达到控制裂缝目的。商品混凝土系统控制收缩应为混凝土商品化生产为建筑工程节省水泥、提高工程质量改进施工组织、减轻劳动强度、降低成本等提供可能,同时也为节省施工用地、改善劳动条件,环境污染而使人类受益,同时还为推广散装水泥铺开道路。但商品砼普遍应用,裂缝问题也成为工程结构一个普遍的质量问题,且日趋增多的趋,因扰着每一个工程技术人员。钢筋混凝土结构的裂缝影响到结构的美观,也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时,还可能危及结构的安全。因此,裂缝问题是一个人们普遍关心的问题。大量科研和实践都证明了混凝土结构出现裂缝是不可避免的。裂缝对于钢筋混凝土来说是一种可以接受的材料特性,问题是如何使其有害程度控制在允许范围之内。裂缝的控制应是一个系统的科学,涉及材料、生产、设计、施工、维护等各个方面。通过工程实践出现的裂缝来谈谈如何有效控制裂缝。
1 裂篷的原因混凝土抵抗拉伸的能力比抗压能力小很多,当混凝土结构中的拉应变超过了混凝土的极限拉应变时将出现裂缝。使混凝土产生裂缝的原因有很多,主要包括收缩变形(塑性收缩、塑性沉降、干燥收缩)、温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)、荷载的作用及地基不均匀沉降。
2 混凝土工程中常见的裂缝
2.1 塑性收缩裂缝和塑性沉降塑性裂缝是指混凝土尚未硬化而处于塑性阶段,浇注后的2~16小时内常出现。这种裂缝在工程中很普遍。一般在干热或大风的天气,在混凝土表面出现,形状很不规则,互不连贯,长短不等,类似干燥的泥浆面,通常称为龟裂。塑性收缩裂缝,常出现在楼板、路面等表面失水较快的平面结构中,典型的是板角部45度的平行裂缝和无规则的鸡爪或地图状裂缝。塑性沉降是新浇筑的混凝土经震捣压实后,由于重力作用,重的固体颗粒下沉引起的。这类裂缝主要发生在梁、厚板表面。裂缝通常为钢筋纵向平行方向,且产生这类裂缝的梁体钢筋保护层过小。这二类裂缝可以通过改善混凝土组成配比,尤其注意选择骨料的级配,减小泌水,加强二次抹压来防止。试验也表明,保护层厚度是影响这种裂缝的主要因素。虽然减小坍落度和采用较小直径钢筋可使塑性裂缝出现的机率减少,但不如增加保护层厚度的效果明显。温度裂缝温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或环境。混凝土浇筑后,由于水泥的水化反应,在凝结和硬化阶段,温度上升。这种内部蓄热不能很快通过混凝土表面散发到外围空气中去,因此形成从构件核心到混凝土表面的温度梯度。这种温度分布使混凝土产生一种自应力状态,外层受拉,中间受压。因混凝土抗拉强度和抵抗受拉变形能力很低,产生的拉应力超过混凝土的实际抗拉强度时。便会出现裂缝,特别是在施工中后期。表面温度裂缝走向无一定规律性,梁板类或长度尺寸较大的结构构件,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。大面积结构裂缝常纵横交错。裂缝宽度大小不一,一般在0.5mm以下,沿全长变化不大。裂缝沿截面高度一般是上宽下窄状,但个别也有下宽上窄。采用低水化热水泥(如矿渣水泥),减少水泥用量,降低搅拌时混凝土温度,以及采取控制硬化化过程的施工工艺可减少裂缝出现的机率。
2.2 干缩裂缝干缩裂缝通常出现在混凝土浇筑后一周左右或混凝土养护结束后的一段时间。混凝土中多余水分蒸发,体积随温度变化而产生的收缩是不可逆的。混凝土内外水分蒸发程度不同,表面游离水分蒸发较快体积收缩大,而内部收缩小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,会产生较大的拉应力而产生裂缝。构件长期露天堆放.表面温湿度经常剧烈变化也会产生干缩裂缝。商品混凝土往往添加减水剂,这也增加了混凝土干缩。干缩裂缝在大体积混凝土中平面部位、整体结构的变截面处、预制构件的箍筋位置经常可见。一般为表面性的平行线状或网状浅细裂纹.宽度一般在0.05mm~0.2mm,并随温度和湿度的变化逐渐发展。减小混凝土水灰比,加强养护,减少混凝土水份蒸发,采用补偿收缩砼是防止干缩裂缝的有效措施。
2.3 沉降裂缝沉降裂缝主要与结构地基土质不匀、松软或回填土不实以及侵水等情况有关。构件模板刚度、强度不足,支撑间距过大或底部松动、过早拆模等也常导致不均匀沉降裂缝的出现。这类裂缝大部分为深进或贯穿性裂缝,上下部都有,一般与基层垂直或呈30~45度角方向发展。裂缝宽度与不均匀沉降量成比例,而受温度变化影响较小。这种裂缝为施工责任,完全可以避免,出现机率也较小。
2.4 荷载作用产生的裂缝由于荷载的直接作用产生的裂缝。钢筋混凝土轴心受拉构件,贯穿整个截面宽度的裂缝为“主裂缝”,用变形钢筋配筋的构件,在主裂缝之间位于钢筋附近还会出现裂缝宽度很细的短的“次裂缝”。在一般梁中,主裂缝首先在最大弯矩截面出现,从受拉边缘向中和轴发展,同样在主裂缝之间纵筋处可以看到短而细的次裂缝。梁高较大的T形或工形梁中纵向钢筋处的次裂缝可发展成与主裂缝相交的枝状裂缝。枝状裂缝在梁腹处的裂缝宽度要比钢筋处裂缝宽度大得多。同沉降裂缝一样,这类裂缝不属变形引起的裂缝,工程中出现较少。
2.5 其他裂缝由于保护混凝土的碳化和氯离子的侵入会使混凝土中钢筋发生腐蚀,而锈蚀产物的体积比钢筋被侵蚀的体积大2~3倍。这种效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,引起保护层混凝土胀裂,导致出现沿钢筋的纵向裂缝。混凝土孔隙中的碱溶液与含有二氧化硅的骨料产生碱—硅酸盐凝胶,这种化学反应称为碱骨料反应。凝胶吸水后使骨料发生破环性膨胀,体积增大3~4倍。最初观察到的混凝土损害为表面不规则的鸡爪状裂缝,随着时间的发展,最终将导致表层混凝土的完全碎裂。3裂缝的治理方法裂缝的治理方法应从实际出发。在安全可靠的基础上,还要考虑技术上和施工条件的可行性。应根据混凝土裂缝发生的原因、性质、大小、部位、结构受力情况和使用要求。区别情况,及时认真地进行治理。对于一般的混凝土的楼板表面较细的裂缝,可先将裂缝处清洗干净,待干燥后用水泥浆或环氧浆液进行修补,当裂缝较宽时,应先沿缝凿在八字形凹槽,再用1:2水泥砂浆或环氧胶泥嵌补;当裂缝较深时应进行设计加固。
3 混凝土工程中常见的裂缝加固方法
3.1 加大截面加固法
用增大结构构件截面面积,以提高其承载力和满足正常使用的传统加固方法。加固效果好、经济、适用面广,但施工复杂,湿作业工作量大,工期长,对房屋的净空和美观也会有一定影响。
3.2 外包鋼加固法
在结构构件四角(或两角)包以型钢的一种传统加固方法。受力可靠、施工简便、工期短,但耗钢量较大,维护费较高。
3.3 预应力加固法
采用外加预应力的钢拉杆、钢绞线或型钢撑杆是卸荷、加固及改变结构受力三者合一的加固方法。材料简便快捷,施工时不影响使用,但要有一套施工预应力的工序及设备机具,要求环境温度不超过60℃,否则应采取有效防护措施。
3.4 增设支点加固法
通过增设支点,减小结构跨度和内力,提高结构承载力的加固方法。受力明确、简单可靠、效果好,但使用空间受到一定影响。
3.5 粘钢加固法
用结构胶把钢板贴在构件外部以提高结构承载力和满足正常使用的加固方法。施工工艺简单、速度快,对生产和生活影响小。要求环境温度不超过60℃、相对湿度不超过70%及无化学腐蚀的使用条件,否则应采取有效防护措施,对混凝土强度等级低于C15的构件不宜采用。
3.6 碳纤维加固法
利用树脂胶结材料将碳纤维布或碳纤维板粘贴于构件表面,从而提高结构承载力的加固方法。材料轻质高强、施工方便,适用面广。要求环境温度不超过60℃,否则应采取有效防护措施,对混凝土强度等级低于C15的构件不宜采用。
参考文献;
[1]建筑抗震鉴定标准与加固技术手册 国振喜 北京 中国建筑工业出版社,2010