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混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施

2009-12-25 11:09    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  1、前言

  混凝土的應(yīng)用是建筑史上的一次翻天覆地的變革,在現(xiàn)代的工程建設(shè)中,混凝土的應(yīng)用極其廣泛。而在施工中混凝土的裂縫灰飛煙滅困擾我們施工質(zhì)量的重要問題,盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施,小心謹(jǐn)慎,但裂縫仍然有出現(xiàn)。混凝土出現(xiàn)裂縫的原因主要有濕度變化、溫度變化、徐變影響、應(yīng)力作用和施工操作等因素,F(xiàn)主要介紹施工中對(duì)幾種常見混凝土裂縫的控制及裂縫的處理方法。

  2、裂縫成因

  在施工中,混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性以及結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))、模板變形、亞歐大陸不均勻沉降等;炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力;后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力;氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),就會(huì)出現(xiàn)裂縫。另外,當(dāng)混凝土表面濕度變化較大或發(fā)生劇烈變化(如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束),也往往導(dǎo)致裂縫;由于原材料不均勻,水灰質(zhì)量比不穩(wěn)定及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓力,一般設(shè)計(jì)均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其他外荷載所引起的應(yīng)力。因此,掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

  3、溫度控制與防止裂縫的措施

  為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

  3.1控制溫度的措施如下:

  3.1.1采用改善骨料級(jí)配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中水泥用量;

  3.1.2拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

  3.1.3熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;

  3.1.4在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;

  3.1.5規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;

  3.1.6施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

  3.2改善約束條件的措施是:

  3.2.1合理地分縫分塊;

  3.2.2避免基礎(chǔ)過大起伏;

  3.2.3合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

  此外,改善混凝土的性能提高抗裂能力,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

  在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉(zhuǎn)率,往往要求新澆筑的混凝土心早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間,以免引起混凝土表面的早期裂縫新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高,此時(shí)拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值,就在導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn),但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著效果。

  加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7—15倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力過到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí),鋼筋的應(yīng)力將不超過100—200kg/cm .因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與嘗試較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí),對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫,其中大多數(shù)量屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

  4、混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

  實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同濃度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。

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