浅谈钢筋混凝土结构施工裂缝的原因及预防措施

浅谈钢筋混凝土结构施工裂缝的原因及预防措施

摘要 对混凝土结构施工中因多种原因造成的非正常裂缝进行分析,并提出裂缝控制的技术措施方法,成果可供相关工程人员参考。

关键词 钢筋混凝土;裂缝;预防

从理论上说,混凝土结构尤其是受弯构件总是带裂缝工作的,在使用荷载不大的情况下,没有裂缝隙或这类结构性裂缝隙非常细微,不易为肉眼所察觉。但在现实的建筑中,混凝土结构会出现各种各样的裂缝。从实际应用来看相当一部缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,而且产生使用期应力集中现象,故而应在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在允许的范围之内。

1 钢筋混凝土裂缝原因

1)材料质量。材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好,若工程上用了这等不合格的材料就会产生“豆腐渣工程”。所以说只有把好材料质量关,工程质量才能得到保证。

2)施工工艺。施工工艺涉及的面很广,一般常涉及到的有:①水分蒸发、水泥结石的混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,在极端天气条件下施工等都可能是裂缝产生的直接或间接原因。②模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染、混凝土保护层太小或太大,施工控制不严,超载堆荷,浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。③混凝土养护:特别是早期养护质量与裂缝的关系密切,混凝土尚处于未完全硬化状态时,如干燥过快,则产生收缩裂缝,通常发生在表面上,裂缝不规则,宽度小,另外水泥在水化及硬化过程中,散发大量热量,使混凝土内外部产生温差,超过一定值时,因混凝土的收缩不一致而产生裂缝。

3)地基变形。在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。

4)温度变形。混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。在工程中,这类裂缝较多见,譬如现浇屋面板上的裂缝,大体积混凝土的裂缝等。

5)湿度变形。混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。

混凝土的收缩值一般为0.2‰～0.4‰,其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩问题。

6)结构受荷。结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板受弯构件,在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30～40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的1.5倍以上,所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的。在使用过程中,改变原来使用功能,如将办公室改为仓库、屋面加层、使用不当、增大荷载等均可能会引起出现裂缝。

7)设计欠周全。如截面不够、梁的跨度过大、高度偏小,或者由于计算错误,受力钢筋截面偏小或板太薄、配筋位置不当、节点不合理、结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋,或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

8)徐变。混凝土徐变造成开裂或裂缝发展盼例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变,可以使构件变形增大2～3倍,预应力结构因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。

2 裂缝的控制措施

1)设计措施:①按规范配置构造筋提高抗裂性能,构件配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间。在使用小直径钢筋的情况下,适当提高配筋率,可提高混凝土的极限拉伸应变。②避免应力集中,在孔洞周围、变断面转角部位、转角处等由于温度变化和混凝土收缩,会产生应力集中而导致裂缝。为此,可在孔洞四周增配料斜向钢筋、钢筋网片;在变断面处避免断面突变,可作局部处理是断面逐渐过渡,同时增配抗裂钢筋。③在易产生裂缝的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸性能。④在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇带,在正常施工条件下,后浇缝间距25～30m,保留时间一般不小于60d。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。

2)施工措施:①严格控制混凝土原材料的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量控制在1%～1.5%以下。②细致分析混凝土骨料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减水剂。③浇筑时间尽量安排在夜间或气温较低的时候,最大限度降低混凝土的初凝温度。气温较高施工时要在砂、石堆场搭设简易遮阳设施,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。④加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度;采用多次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。⑤混凝土拆模时间尽量安排晚一些且拆模后混凝土表面温度不应下降10℃以上。⑥根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。⑦对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超

细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。

3 裂缝的处理

1)表面修补法。表面修补法主要适用于稳定和对结构承载能力影响不大的表面裂缝的处理。通常的处理方法是在裂缝的表面涂抹环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,也可以在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布。

2)灌浆法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用空气压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

3)嵌缝封堵法。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

4)结构加固法。对于因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构加固法。结构加固法包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

4 结论

随着钢筋混凝土结构的长大化和复杂化,以及商品混凝土的大量推广和混凝土强度等级的提高,结构裂缝出现机率大大增加。根据科学研究和大量工程实践,提出钢筋混凝土结构裂缝控制措施,供工程界参考。