广西建工集团第四建筑工程有限责任公司广西桂林市541003
摘要:建筑工程中很重要的问题之一是钢筋混凝土的裂缝控制问题,特别是近几年来,在泵送商品混凝土得到广泛应用之后,混凝土均质性有了很大改善的同时,裂缝控制技术难度大大增加了。本文主要针对工民建中钢混凝土结构裂缝在民建中的形成的原因进行全面的剖析,并提出了控制钢筋混凝土结构裂缝的应对措施及裂缝处理的建议,具有定实际的借鉴意义。
关键词:钢筋混凝土;结构裂缝;控制措施
钢筋混凝土结构会出现裂缝的现象已经被大量的科学研究和实践证明是不可避免的,但事实上,我们可以把这些裂缝所造成的危害程度控制在一定的范围内,这就要求我们要对裂缝产生的原因、种类、危害以及应采取怎样的有效措施以应对等等问题有相当的了解。
1工民建中钢筋混凝土结构裂缝出现的原因
在一般的建筑工程项目中,钢筋混凝土结构的裂缝较为普遍,在这些裂缝的类型也很多,但按其行成原因可归结为由荷载(包括施工和使用阶段的动荷载、静荷载)引起的裂缝和变形(包括湿度变形、不均匀沉降、温度等)引起的裂缝。这些裂缝其中由温度变形和混凝土收缩共同引起的温度缝,一旦发生这类裂缝,则发展非常之快。在施工中基岩基础不均匀,实际工程中最常见的裂缝是强度较高的收缩裂缝。在荷载作用下的钢筋混凝土构件,当混凝土抗拉强度小于拉应力时即产生裂缝。此裂缝会沿着主拉应力方向延伸开去,主拉应力方向与走向垂直。
1.1荷载引起的裂缝
所谓荷载裂缝,是指钢筋混凝土在静、动荷载及次应力作用下产生的裂缝,主要有直接次应力裂缝和应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。次应力裂缝是指由于外荷载引起的次生应力产生的裂缝形式。
1.2顾名思义,钢筋混凝土主要是由钢筋及混凝土这两种不同性质的材料所组成,它们共同承受着荷载作用,在浇筑过程中混凝土表现其塑性,其自身就存在一些微裂缝,随着温度而变形、收缩,约束以及粘结应力共同作用导致混凝土内部拉应力的产生,当超出混凝土所能承受的极限抗拉强度的时候,会使得微裂缝扩大成裂缝。据有关资料显示,裂缝产生的原因主要分两大类,由变形引起的占约80%,由荷载引起的占20%,因此控制钢筋混凝土结构裂缝的关键在于解决变形所引起的开裂。
2工民建中钢筋混凝土结构裂缝的种类及形式
2.1计阶段
引起设计阶段引起裂缝的原因有:实际受力与结构受力假设不符:钢筋混凝土结构安全系数远远偏低:结构设计时不考虑具体实际施工的可通性:结构刚度不够;钢筋设置量偏少等。而且,在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作形式同一般的计算有参差或计算不考虑。那么,在某些位置会引起次应力导致结构开裂。比如在实际的施工中,两铰拱桥设计时常采用布置"X"形钢筋,同时用采用将该处断面被削减尺寸的办法去设计铰,按照理论计算该处不会存在弯矩,但在实际上该铰仍然会被能够抗弯,以至出现裂缝。这样将导致钢筋锈蚀。
2.2汽车坡道
现代建筑物经常具有车辆直接进入二层的汽车坡道,一层为车库。车道一端与一层楼面连接,另一端位于室外自然基础或地下室顶板上,。由于车道的斜向布置使其具有极强的约束,特别是另一端位于地下室顶板上的情况,使车道产生平行于横向的裂缝,裂缝经常为贯穿性的。
2.3回字形结构
有些工程由于使用的需要,设计成“回”字形的内外两个钢筋混凝土简体,两简体间采用梁板连接。当内外两个简体间距较近时,梁板受到的变形约束极大,容易在楼面产生裂缝。某工程为地下一层结构,由内外两个简体构成,中间为无顶板水池,四周为走道有顶板,混凝土强度等级为C30。内外简体墙板厚度分别为250mm、300mm,顶板厚度为120mm,顶板配筋为上下双层双向10mm@150mm。顶板刚度相对简体很弱,受到的约束很大。
2.3(1)收缩裂缝。混凝土在现场浇注振捣后,需要一段时间的凝结,当混凝土凝结硬化后,它就会达到一定的强度,在混凝土凝结硬化的过程中会因失水而收缩。收缩会产生裂缝,裂缝多在炎热的夏季出现,裂缝多细小无规则。一般认为在施工阶段混凝土表面失水过快,混凝土体积迅速干缩,混凝土自身的抗拉强度较低,无法抵抗其收缩产生的拉应力,产生细小无规则的龟裂缝。同时,水泥水化热的作用引起砼收缩。收缩裂缝多发生在大体积砼中,梁、板、柱等小块体构件。砼收缩裂缝危害较大,尤其是暴露在大气中的构筑物,影响更大。如不加以防止,可能会造成严重后果。影响混凝土收缩开裂的主要因素有混凝土骨料原材料及配合比、外界环境温度、湿度等等。(2)沉降裂缝。任何新建建筑,都会产生一定的沉降,前期沉降速率和沉降量较大,后期逐渐趋于稳定。基础的沉降将使混凝土结构产生一定的沉降差异,进而使混凝土结构产生沉降裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其发展方向与沉陷情况有关,一般出现在跨度较大刚度较小处,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。(3)施工质量隐患产生的裂缝。施工过程是建筑设计思想转化为工程实物的过程,其施工质量的好坏直接反应在建筑实体中。在混凝土施工中,较易忽视的工作环节导致的结构裂缝主要原因有:①混凝土浇注振捣时,漏振、过振或振捣不密实。②高空浇注混凝土,骨料在坠落过程中发生离析。
3工民建中钢筋混凝土结构裂缝的防治措施
3.1大体积混凝土的防治控制措施
首先通过温度控制来防止产生裂缝,或者争取将裂缝控制在某一界限内,然后再综合以其他措施辅助。设计和施工部门则应该最大限度的利用有限的财力物力,达到降低温度收缩和应力、应变,同时提高混凝土抗拉强度、极限拉伸,从而到达到预防大体积混凝土工程中裂缝的出现。
3.2温度以及湿度的控制
夏季时,应尽量不要在每天中午气温最高的时候,比如当遇上大面积浇灌时,而又无法避开不利时段时,则应该采取喷洒、覆盖、洒水等多种应对措施来进行板面的降温。
3.3地下室混凝土的裂缝防治措施
地下室墙板的混凝土施工中的裂缝的控制与上面大体积混凝土极其相似,都是通过提高混凝土强度、极限拉伸、减小温度的收缩应力值等等,但具体的操作方法却各有特点:①利用混凝土的后期强度。利用60d,90d,180d的强度代替28d的强度的混凝土底板,以减少水泥的用量等,但要注意的是此方法需要谨慎使用。②设置“后浇缝”。结构的长度会影响温度应力,结构长度越小则温度应力的减小越明显。在施工的前期,用尽可能小的后浇缝与施工缝接合,有效减少温度的收缩应力。
3.4及时的空载时期
当钢筋混凝土浇注完成后,钢筋混凝土面层强度有可能达到1.2Mpa时才能进行人为的施工。所以,空载时期应该大于1天,并且施工荷载不可以过早、过大地硬性的施加,超过钢筋混凝土承载能力的施工荷载能力,或者过早拆除结构底部支撑,会使整体结构过早受到负荷,这样会出现混凝土内部环境产生不能愈合的局部裂缝。总之,近年来随着我国建筑行业的迅猛发展,钢筋混凝土结构将会得到更为广泛的发展与利用。而钢筋混凝土相对于广为发展的砖混结构,钢筋混凝土结构具有很多优点,比如在耐久性、整体性和可塑性上具备了更加大的竞争力。
结语
综上所述,我们可以看出工民建中钢筋混凝土结构的裂缝现象是工程中不可避免的,虽然它们的成因比较复杂,影响因素也多,但是,我们也完全可以通过针对成因、预防为主、加强设计施工的管理等方面的综合考虑,并严格遵守相关的设计规范和准则,以减少裂缝的产生,从而确保结构的安全、避免不必要的损失。因此,做好钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制工作,是我们长期而重要的任务。
参考文献:
[1]张雄.混凝土结构裂缝防治技术[M].北京:化学工业出版社,2007.
[2]景毅钢筋混凝土结构的裂缝控制[J].建筑工程,2008.