浅谈建筑混凝土结构中常见的裂缝问题

  混凝土结构裂缝是建筑工程存在的普遍现象,本文分析其裂缝的原因,并提出相应的预防措施
  关键词混凝土结构;裂缝;原因;预防措施
  Abstract The cracks in concrete structures is a common phenomenon in construction projects, this paper analyzes the reasons for the cracks, and the corresponding preventive measuresKey words concrete structure; cracks; reason; preventive measures
  中图分类号TU37文献标识码A文章编号2095-2104(2012)05-0020-02
   建筑混凝土结构裂缝是极为普遍的现象,其中较多的出现在钢筋混凝土构件。实践证明,建筑混凝土结构裂缝可以通过设计手段、施工措施来克服,笔者就常见的几个问题及引发裂缝的原因进行归纳,并提出相应的预防措施。
   1常见混凝土裂缝原因分析
   在施工和使用过程中,引起建筑混凝土结构开裂的原因很多,当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时,都非常容易产生裂缝,具体原因有以下几方面
   (1)设计构造在设计时考虑不周,结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;在构造处理不当时,现浇主梁在搁次梁处如果没有设置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。
   (2)地基变形建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主原因房屋建于土质差别较大或软弱土质上;建筑物基础深浅不一;房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大;建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。
   (3)施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主原因。由于施工原因造成裂缝出现的因素很多,主有①水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。②混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重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、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。③水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重原因。混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。④模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
   (4)结构受荷在施工中和使用中由于结构受荷都可能出现裂缝。例如早期受震、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、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往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,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的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(这类裂缝也称为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm,对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的,需加以认真分析,慎重处理。
   (5)温湿度变化当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大,当屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时,产生温差裂缝。
   2预防措施
   (1)材料选用①水泥应选用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格水泥。②粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬的石料;级配良好,孔隙率小,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。③细骨料宜用颗粒较粗、孔隙较小,含泥量较低的中砂。④外掺料宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减少收缩。
   (2)混凝土的制备混凝土的制备就是根据混凝土的配合比,把水泥、砂、石、外加剂、矿物掺和料和水通过搅拌的手段使其成为均质的混凝土。水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查,并应对其强度、安定性进行复验。
   ①混凝土配合比。混凝土应根据实际采用的原材料进行配合比设计,并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行试验、试配,以满足混凝土强度、耐久性和工作性能(坍落度等)的求,不得采用经验配合比。严格控制水灰和水泥用量,选择级配良好的石子,减小、空隙率和砂率以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度。
   ②混凝土搅拌。为了拌制出均匀优质的混凝土,除合理地选择搅拌机外,还必须正确地确定搅拌制度,即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。一次投料量,不同类型的搅拌机都有一定的进料容量,搅拌机不宜超载过多,以免混凝土拌和物的均匀性。施工配料就是根据施工配合比以及施工现场搅拌机的型号,确定现场搅拌时原材料的一次投料量。搅拌混凝土时,根据出的各组成材料的一次投料量,按重量投料。投料顺序是影响混凝土质量及搅拌机生产率的重因素。按照原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同,常用的投料顺序有一次投料法,二次投料法,两次加水法。
   (3)模板工程①模板构造合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。②模板和支架有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。③合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不错过混凝土水化热峰值。④在保证合理工期的时候,采用3套模板。这是因为楼板裂缝主是在初期混凝土强度很低时,受力后产生,而用3套模板后,保证了施工荷载不是由其单独承受,而是4层楼板同时在承担,有效地减少了楼板的压力。
   (4)混凝土浇筑在混凝土浇筑前,应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合求;检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度,并将检查结果填入隐蔽工程记录表;清除模板内的杂物和钢筋的油污;对模板的缝隙和孔洞应堵严;对木模板清水湿润,但不得有积水。混凝土的浇筑,应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实、结构的配筋情况等因素确定。混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度。①在浇筑竖向结构混凝土前,应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。②浇筑中不得发生离析现象,当浇筑高度超过3m时,应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。③在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况,当发现有变形、移位时,应及时采取措施进行处理。④加强混凝土的早期养护时间。养护的目的是为混凝土硬化创造必的湿度、温度等条件。常采用的养护方法有标准养护、热养护、养护,根据具体施工情况采用相应的养护方法。⑤混凝土浇筑后,必须保证混凝土均匀密实,充满整个模板空间,新旧混凝土结合良好,拆模后,混凝土表面平整光洁。为保证混凝土的整体性,浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时,其间歇时间宜缩短,并应在前层混凝土凝结前将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
   (5)混凝土的捣实混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实的过程,从而保证混凝土结构构件外形正确,表面平整,混凝土的强度和其他性能符合设计的求。混凝土浇筑入模后应立即进行充分的振捣,使新入模的混凝土充满模板的每一角落,排出气泡,使混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性。混凝土的振捣分为人工振捣和机械振捣。人工振捣是利用捣棍或插钎等用人力对混凝土进行夯、插,使之成型。只有在采用塑性混凝土,而且缺少机械或工程量不大时才采用人工振捣。采用机械振实混凝土,早期强度高,可以加快模板的周转,提高生产率,并能获得高质量的混凝土,应尽可能采用。
   (6)基础的处理;①加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应求勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收后,方可进行下一步施工。②开挖基槽时,注意不扰动其原状结构。合理安排施工顺序。相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。③当房屋建于土质差别较大的地基上,或房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度等有显著差别时,应在差异部位设置沉降缝,将其划分成刚度较好、长度变化较小的几个单元,可以减少因基础不均匀沉降引起的应力,避免产生裂缝。④尽量避免用软弱土层做持力层,若无法避免,可调整上部结构刚度,或采用筏式基础,以减少建筑的沉降。
   3结论
   裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此对混凝土裂缝进行认真、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。