浅谈混凝土结构裂缝的重要原因

浅谈混凝土结构裂缝的重要原因

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1.蓬莱市东锋混凝土有限公司山东265600

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摘要:混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土设计、施工和本身变形、约束等一系列问题,在硬化成型的过程中容易产生裂缝。本文分析了混凝土结构裂缝产生的原因和机理,从各个环节提出了预防裂缝的综合措施,以确保混凝土质量,减少裂缝的发生。/view-3404495.htm

关键词:裂缝的原因;混凝土;后浇带

我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。

建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,裂缝的类型也很多,但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝则是工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层或大柱网建筑不断出现,混凝土强度等级的提高,施工中泵送混凝土工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。

一、混凝土结构裂缝的分类与成因?

大量研究和工程实践经验表明,混凝土结构物的裂缝是不可避免的。以下主要对裂缝的种类及成因进行论述。?

1、按大小分类?

微观裂缝小于0.05mm,数量多,固有裂缝,无害。主要存在于混凝土骨料与水泥的粘结面上和水泥浆中,微观裂缝的存在对混凝土的弹塑性、徐变、强度、变形、结构刚度、化学反应等性能有影响。宏观裂缝大于0.05mm,产生原因多,数量有限,应控制。宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果,混凝土结构中宏观裂缝的存在对混凝土的强?度、变形及结构刚度等性能有重要影响,特别是在有水或其他化学物?质存在的环境中,应重视该类裂缝的存在。?

2、混凝土建筑工程结构裂缝的成因??

如何准确地区分裂缝的种类及形成的原因,势必需要全面地掌握相关的判断方法,由现象推理到本质,从产生的根源着手,才能合理而正确地解决裂缝问题,处理好现场状况。?

(1)混凝土材料引起的裂缝。在湿度低的环境中浇筑的混凝土未进行合理的养护,而在混凝土中水分失去后还未终凝完毕,由于混凝土的收缩,将在混凝土中形成收缩裂缝。?

(2)预埋管线位置引起开裂。在多根管线集中布设的位置或是直径偏大的管线位置引起大开间楼面开裂。这些裂缝一般是沿着管线的走向形成且平行状分布。?

(3)温度开裂。在建筑平面长度超过规范允许值而未在设计中采取加强措施时,将在长方向的楼面中间部位的板带中由于温度应力超过混凝土中的拉应力,相应位置的板中将形成温度裂缝,一般垂直于建筑平面的长向。?

(4)结构平立面严重不规则引起的裂缝。出于功能需要及艺术造型,加上消费群体对建筑美观及样式的不断追求,产生了各种各样的建筑平、立面,在住宅建筑方面形成了跃层、错层及复式户型,在公共建筑方面,上部急剧收进下部大底盘的样式,多塔楼高低相差悬殊的建筑也层出不穷。对结构而言,这类建筑存在以下缺陷:①竖向刚度和质量突变;②平面质心和刚心严重偏离。从而在水平的风荷载和地震作用下,在平面转角部位、上下刚度或质量突变的楼层楼面因应力集中产生裂缝。?

(6)施工中支座负筋移位引起的裂缝。施工中,由于作业工种多,加上工人技术水平不一,在反复踩踏中,常常使得板或梁支座负筋下沉移位,造成上部受拉钢筋没有得到充分利用,混凝土保护层偏厚,由于混凝土抗拉强度很低,无法承担很大的拉力,从而在支座负筋上部的保护层中产生拉应力超限引起的裂缝。?

(7)碱集料反应引起的裂缝。由于材料选择不当发生碱集料反应。其特征是混凝土经拌和,水泥中的碱不断溶解,这种碱液与骨料中的活性氧化硅起化学反应,析出胶状的碱――硅胶,从周围介质中吸水膨胀,其体积增大2―3倍,使混凝土体胀裂。?

二、大体积混凝土的定义

自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变,新的定义是:“任意体量的混凝土,其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝,统称为大体积混凝土”,这是美国混凝土协会的定义。由此可见,在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下,即便是很薄的结构,虽然水化热很低,但是其收缩很大,控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此,泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝,特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利,收缩换算为当量降温。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大:混凝土浇注量大于100平方米;长、宽、高任意一边不小于1米。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝。其他因素也会导致大体积混凝土出现裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量。

三、防止和减轻混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议

1、设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的措施

后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法,它利用了混凝土早期收缩量大的特性,其设计思路是“以放为主”。主要作用是释放早期混凝土收缩应力,减小以收缩为主的变形。高规虽然对后浇带的间距、宽度、钢筋处理、浇筑时间有较明确要求,不少资料对此也有所介绍。

2、设计措施

(1)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

(2)增配构造筋提高抗裂性能。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。

(3)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

(4)在易裂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。

(5)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,保留时间一般不小于60天。

综上所述,混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的,混凝土裂缝的防治重点在于“防”,而不在于“治”。在采取了上述综合性控制措施后,由于各种原因仍可能有少量的混凝土裂缝发生。当这些裂缝发生后,必须先查明裂缝产生的原因,判明裂缝的类型,才能选择正确的处理方法,同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平,这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生,把裂缝宽度控制在设计范围内,尽量减少裂缝造成的危害。

参考文献?

[1]王铁梦、工程结构裂缝控制.北京:中国建筑业出版社,?

[2]牛紫龙,混凝土施工中温度裂缝的分析与控制,工程建设,?

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