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    混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫原因及措施

    時間:2022-07-25 09:17:36

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    混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫原因及措施

    1裂縫形成的機(jī)理

    作為一種多相非均勻脆性材料,水泥、骨料等是構(gòu)成混凝土的主要材料。相關(guān)研究分析表明,如環(huán)境溫度、濕度等產(chǎn)生相應(yīng)改變,混凝土體積也會隨之改變,且其內(nèi)部極易發(fā)生變形現(xiàn)象。因混凝土內(nèi)材料較多,且性能各不相同,因此變形呈現(xiàn)出不均勻性。其中水泥石與骨料之間的收縮成相反趨勢發(fā)展,也就是說當(dāng)水泥石具有較大收縮時,則骨料具有較小收縮。與此同時,各類材料間的變形又相互制約,并不具備自由性,因此有細(xì)微裂縫產(chǎn)生于混凝土內(nèi)部,此類裂縫主要存在于骨料粘結(jié)水泥的面上,順著骨料周圍產(chǎn)生。根據(jù)裂縫產(chǎn)生情況,一般可將裂縫產(chǎn)生機(jī)理歸結(jié)為以下2點(diǎn):

    (一)素混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生機(jī)理。以混凝土自身來講,往往認(rèn)為裂縫產(chǎn)生的機(jī)理在于混凝土材料變形受約束所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力在材料抗拉強(qiáng)度以上。在拉應(yīng)力作用下,混凝土裂縫的寬度、長度等都有所增加。相比混凝土自身抗拉強(qiáng)度,當(dāng)拉應(yīng)力過大時,此類裂縫則會出現(xiàn)貫通現(xiàn)象,且寬度快速增加。

    (二)鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生機(jī)理。如混凝土構(gòu)件內(nèi)配置了相應(yīng)的鋼筋材料,兩者材料共同受力,且相互制約,此時可通過“粘結(jié)-滑動”原理理解混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理。換言之,此類裂縫的出現(xiàn),主要原因在于兩者間變形不再協(xié)調(diào),進(jìn)而產(chǎn)生相對滑動現(xiàn)象。

    2混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

    2.1材料問題

    (一)干燥收縮。據(jù)大量實(shí)踐表明,將水添加到水泥內(nèi)后,極易形成水泥硬化體,此時將降低其絕對體積。水由毛細(xì)孔縫內(nèi)滲出,形成毛細(xì)壓力促使混凝土出現(xiàn)毛細(xì)收縮現(xiàn)象。這種情況下,0.1%~0.2%則為水泥砂漿的干縮值,0.04%~0.06%則為混凝土的干縮值,0.06%~8%則為泵送流態(tài)混凝土的干縮值,此時,0.01%~0.02%為混凝土極限拉伸值,因此極易產(chǎn)生干縮裂縫。

    (二)溫差收縮。一般情況下165~250J/g為水泥水化熱的范圍,在不斷增加混凝土內(nèi)水泥量的情況下,其絕熱溫升將不斷增加,最高可達(dá)到80℃左右。通過分析可見,如10℃為混凝土內(nèi)部與外部之間的溫差值,則0.01%為其冷縮值;如20~30℃之間為溫差范圍,則0.02%~0.03%為其冷縮值范圍,此時,相比混凝土極限拉伸值,其冷縮值較大,則易產(chǎn)生混凝土裂縫。

    2.2設(shè)計問題

    混凝土與鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)極限狀態(tài)承載力的主要承擔(dān)者,按照地基條件、環(huán)境因素等結(jié)構(gòu)設(shè)計時可進(jìn)行荷載裂縫的有效控制。針對結(jié)構(gòu)變形作用產(chǎn)生的裂縫,目前存在兩種看法,其一,設(shè)計規(guī)范規(guī)定不明確,具有一定靈活性,導(dǎo)致裂縫計算時缺乏相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定,設(shè)計方式選擇極為隨意;其二,設(shè)計規(guī)范規(guī)定較為明確,存在計算荷載裂縫的相應(yīng)公式,但有允許寬度限制,如無法全面考慮結(jié)構(gòu)變形裂縫,則同樣會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生,或數(shù)量增加。

    2.3施工管理問題

    在混凝土質(zhì)量影響因素中,如混凝土配合比設(shè)計不準(zhǔn)確、砂石級配不正確、澆筑及振搗混凝土不到位、施工縫設(shè)置不合理等,都是后期裂縫產(chǎn)生的直接因素。除此之外,如施工人員素質(zhì)低,施工時不認(rèn)真、馬馬虎虎等這些人為因素也會引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

    3混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

    3.1補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用

    作為一種適度膨脹的混凝土,補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用,可對混凝土的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行有效改善,能夠在無害裂縫允許范圍內(nèi)合理控制混凝土裂縫,避免裂縫擴(kuò)展。據(jù)相關(guān)技術(shù)要求表明,在濕養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r,0.8%為混凝土配筋率條件下,其可產(chǎn)生0.02%~0.03%的限制膨脹率,該值在0.015%以上。此時,0.2~0.7mpa為混凝土內(nèi)預(yù)壓應(yīng)力的范圍,這種情況下,致使混凝土裂縫產(chǎn)生的所有或大多數(shù)應(yīng)力都會被預(yù)壓應(yīng)力所抵消。除此之外,還能對混凝土收縮產(chǎn)生過程起到推延作用,在該階段混凝土抗拉強(qiáng)度增長幅度加大、待混凝土收縮進(jìn)行時,其不斷增長的抗拉力,將對收縮應(yīng)力產(chǎn)生有效抵抗作用,進(jìn)而避免裂縫產(chǎn)生。目前,常選用膨脹水泥、膨脹劑作為補(bǔ)償收縮材料。

    3.2UEA膨脹劑的應(yīng)用

    (一)用于結(jié)構(gòu)自防水。膨脹劑是補(bǔ)償混凝土收縮的主要方式,在水泥內(nèi)適量添加UEA膨脹劑,可進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土制作。據(jù)大量實(shí)踐表明,其抗裂性能良好,抗?jié)B等級在S30以上,相比UEA不摻加的混凝土材料,其后期強(qiáng)度增長幅度較大,作為一種良好的抗裂防滲材料,在混凝土建筑結(jié)構(gòu)自防水中應(yīng)用較廣。

    (二)UEA無縫設(shè)計。因混凝土存在收縮變形現(xiàn)象,為更好提高工程質(zhì)量,避免結(jié)構(gòu)開裂,可將一道后澆帶以間隔30m左右距離設(shè)置到指定位置,隨后填縫,可選用的材料為膨脹混凝土。但這種施工方式過于復(fù)雜,且極易存在滲水問題。為此,可取消后澆帶設(shè)置,選用UEA膨脹加強(qiáng)帶,滿足混凝土連續(xù)澆筑超長結(jié)構(gòu)設(shè)計施工要求,如圖1所示。該施工方式需將一定膨脹應(yīng)力施加到結(jié)構(gòu)最大收縮應(yīng)力位置,并將密孔鐵絲網(wǎng)設(shè)置到加強(qiáng)帶兩側(cè),避免加強(qiáng)帶內(nèi)滲入各類配比的混凝土。施工過程中,可先進(jìn)行帶外低膨脹混凝土澆筑,隨后進(jìn)行加強(qiáng)帶澆筑,此時應(yīng)選取高膨脹混凝土用于加強(qiáng)帶,與兩側(cè)混凝土強(qiáng)度等級相比,此位置的混凝土等級需高出一些,以此不斷澆筑施工,直至達(dá)到無縫施工要求。

    3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計措施

    因環(huán)境因素、施工條件等影響,墻體極易產(chǎn)生縱向收縮裂縫,特別是高混凝土強(qiáng)度等級的材料,裂縫產(chǎn)生幾率更高。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,可在0.4%~0.6%之間合理控制墻體水平構(gòu)造鋼筋配筋率,宜在150mm以內(nèi)控制水平筋間距。因底板、樓板對墻體約束極強(qiáng),進(jìn)而出現(xiàn)混凝土脹縮不均勻現(xiàn)象。為此,可將一道水平筋安設(shè)到墻體中間位置,以此有效避免墻體裂縫產(chǎn)生。在墻體連接柱子的結(jié)構(gòu)內(nèi),因墻、柱兩者之間具有相差懸殊的配筋率,且因應(yīng)力過于集中,極易有縱向收縮裂縫產(chǎn)生于和柱子相距1m左右的墻體內(nèi)。此時,可將水平附加筋設(shè)置到墻柱連接位置,2000mm為附加筋最大長度,可向柱子內(nèi)埋入300mm左右,向墻體內(nèi)埋入1600mm左右,且有效提升該位置的配筋率,以此實(shí)現(xiàn)墻柱之間應(yīng)力分散的目的,防止產(chǎn)生縱向裂縫。

    3.4施工措施

    合理確定混凝土配合比設(shè)計,保證滿足施工要求。準(zhǔn)確確定各類混凝土材料用量,保證級配正確。澆筑混凝土結(jié)構(gòu)之后,需及時做好地下室柔性防水層及保護(hù)層。針對地上結(jié)構(gòu),則需及時完成外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。且將防水層、保溫層設(shè)置到屋面工程,做好各項施工工作。在施工的各個環(huán)節(jié),應(yīng)加大人工施工力度,做好施工人員質(zhì)量、安全培訓(xùn)工作,避免施工事故發(fā)生,做好人身安全保障工作,最大限度提升工程質(zhì)量及安全性。

    4結(jié)束語

    綜上所述,長久以來,混凝土裂縫問題一直都是建筑工程行業(yè)研究的主要課題。據(jù)大量工程實(shí)踐表明,混凝土裂縫的存在具有絕對性,無裂縫則屬于相對的。所有建筑物都存在裂縫產(chǎn)生的幾率,且其具有活動性,時時變化。裂縫往往被看做是建筑物損壞的開端,人們普遍認(rèn)為裂縫是建筑工程危險的先兆。為此,如何防治混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫,如何有效控制裂縫擴(kuò)展顯得尤為關(guān)鍵。基于此,必須充分掌握混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生原因,往往認(rèn)為設(shè)計、施工等各個環(huán)節(jié)施工不到位,或材料質(zhì)量不合格等都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫,為此,必須有針對性地選擇應(yīng)對措施,才能真正控制裂縫發(fā)展,才能降低裂縫危害。