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摘 要:本文根据实际总结,在导致混凝土结构裂缝的形成机理和造成原因方面,简要做出以下分析,并提出具体预防混凝土结构裂缝的措施,希望能在今后的生产实践工作中保证混凝土的质量,尽可能的减少裂缝事件发生的可能性。
关键词:混凝土结构;裂缝原因;形成机制;应对措施
中图分类号:TU528.571 文献标识码:A 文章编号:1671-3362(2013)10-0087-01
1 裂缝产生因素分析
在设计方案与施工阶段产生的结构次应力,从而造成的裂缝;在施工过程超出应力常规应力预算,致使外部荷载,出现应力性差异,导致了结构性裂缝;由温度差、收缩、膨胀、不均匀沉降等内外部因素,混凝土相应做出的形变引发的裂缝;混凝土一般体积较大,在导热性、排水性、伸缩性等方面指标较低,通常都会造成大体积混凝土产生裂缝。
温度应力有3个形成阶段:初期,从浇筑混凝土开始,到水泥放热基本结束,一般约需30d;中期,从水泥放热作用基本结束时开始,到混凝土冷却到稳定温度时结束;后期,混凝土完全冷却以后的运转时期。
混凝土一般都体积比较大,相应的横截面尺寸也就大,在项目施工过程当中,水泥和水会产生大量热,这些热量会使得体积巨大混凝土,吸收热量而不易散发,根据热胀冷缩原理,混凝土相应出现膨胀状态。
湿度变化对混凝土的影响,则是会造成混凝土内部各单元体之间相互约束,产生干缩应力。因为混凝土内、外散热条件的不同,会有一定的温度梯度,这是形成内部受压、表面受拉,这种干缩应力会使得两重力在混凝土内部不断变换。当力量出现数值巨大悬殊,混凝土整个截面相应产生贯穿裂缝。
2 裂缝控制原理及措施方案
控制混凝土结构裂缝产生的原则:不允许出现有害的裂缝;尽可能的减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。
裂缝控制方法:温差与温度应力双控制方法,避免结构物出现温度裂缝;调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。
结构裂缝产生的主要原因:收缩和降温。
2.1 原料组成方面的控制
在原材料的选择上应坚持优选多选,采用水化热低的水泥配制大体积混凝土,如火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。在施工当中选择原料,则应当避免使用含泥量高的集料,而要采用降低水泥用量的方法,以求降低混凝土的绝对温升值。这样,可以获得使混凝土浇筑后的内外差和降温速度控制难度降低效果。
为了科学有效地将裂缝控制在允许范围内,我们从混凝土产生裂缝的几个主要原因着手:
2.1.1 砂石率质量控制
应当尽可能选取粒径较大、级配良好的粗骨料,如果大体积的混凝土内部特点是厚大无筋或少筋,砂石的掺总量将严格控制在19%以下,并适当降低混凝土的用量,这样可以降低水化热和节省水泥。
2.1.2 水泥原料质量控制
水化热低的水泥,在拌和过程中才能释放较小水化热,从而降低混凝土的热量,建议选用材料可以为:火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。
2.1.3 掺入适量其他混合物
掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响,采用混凝土双掺技术手段,将优质粉煤灰掺入混凝土,粉煤灰的量要控制在水泥总用量的19%左右;外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂,缓凝型减水剂的掺入量控制在水泥总用量的0.9%左右;UEA或AEA膨胀剂的用量要控制在水泥总用量的13%左右,这种掺入之后的混凝土,不仅在凝固过程中避免收缩,而且还能提高混凝土自身的防水性能。
2.2 构造设计方面的控制
2.2.1 伸缩缝和后浇带合理设置
当同一材料的膨胀收缩线性系数固定为某个值时,体形随着面积的变化而变化,这时收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。有鉴于此,我们行之有效的措施是合理设置大型建筑的伸缩缝,严格控制混凝土温差变形裂缝。
后浇带是建筑体上的预防产生裂缝的一种混凝土结构,形成因素:由于建筑体形较大,形状不规则,并且高度差较大,这种情形之下十分不便设置伸缩缝,于是为防止混凝土变形产生裂缝,在整体建筑成型之后,补浇上去的缝合带。
2.2.2 板厚和构件配筋率
钢筋是在控制和阻止钢筋混凝土结构中,收缩和温差变形因素所产生的裂缝的主导因子。根据我们现行的钢材料使用规范当中可以看出,在混凝土结构当中的钢筋配比是至关重要的因素。
通常来说,屋面板、楼面板的厚度都会影响产生混凝土结构的收缩和温差裂缝,因此,我们在最初设计的时候,就要考虑不仅仅计算竖向荷载的影响,而且还要考虑到温差和收缩变形对楼板的影响,注重点应当放在对屋面板和框架平面以外板件的设计和检测中,故而我们如果采用较薄的板件,则会不可避免的会出现温差和收缩应力反复作用下,从而使得混凝土结构产生裂缝。
两排建筑之间的楼梯平板面刚度如果较小的话,很容易会造成裂缝的出现。裂缝出现如下特点:平行于板的长边并贯通梁侧。那么为了避免这种情形的出现,我们就要在设计方案上做出相应的调整,我们提出的建议是在该处加厚楼板的厚度,增加钢筋的硬度及配给率,板面的负筋不仅要满足计算配筋要求,而且还应当配置数值≥Φ8×200双向通长钢筋,在建筑顶梁的两侧加设纵向构造腰筋以防结构纵向的垮塌。
3 浇筑时的控制措施
在制作加工混凝土过程中,注重浇灌振捣的把握,提高混凝土的密实度;加强混凝土的养护及测温工作;切实做好混凝土的搅拌、运输、浇筑及养护等细节性工作;混凝土在成型后不可太早拆模,时间可以往后退,不能提前。拆模后,混凝土的表面温度不能与原温度环境相差15℃以上,以防出现隐形裂缝;可应用国内通行的二次振捣技术,不仅可以改善混凝土强度,而且还能提高抗裂性;严格把关材料质量和配比关系;重视后浇带的施工。
4 结语
混凝土结构裂缝的出现是不可避免的工程惯例,但是我们可以把握其裂缝形成的原因特性,在混凝土裂缝方面做出总结,更好的在今后的工作当中进行防治,制作出更好结构的混凝土。总的来说,在混凝土防治重点方面最主要的还是“防”,防范于未然;而不在于裂缝出现之后,采取弥补措施进行“治”,治理于已然。
参考文献
[1] 季日臣,夏修身,陈尧隆.承台大体积混凝土温度场计算与温控防裂措施[J].混凝土,2006.
[2] 肖兴海.大体积混凝土裂缝原因分析及控制[J].科技信息,2009.
[3] 王顶堂.大体积混凝土基础早期裂缝控制技术的应用[J].工业建筑,2010.
[4] 庄宇,等.浅析大体积混凝土施工裂缝控制[J].佳木斯大学学报,2006.
关键词:混凝土结构;裂缝原因;形成机制;应对措施
中图分类号:TU528.571 文献标识码:A 文章编号:1671-3362(2013)10-0087-01
1 裂缝产生因素分析
在设计方案与施工阶段产生的结构次应力,从而造成的裂缝;在施工过程超出应力常规应力预算,致使外部荷载,出现应力性差异,导致了结构性裂缝;由温度差、收缩、膨胀、不均匀沉降等内外部因素,混凝土相应做出的形变引发的裂缝;混凝土一般体积较大,在导热性、排水性、伸缩性等方面指标较低,通常都会造成大体积混凝土产生裂缝。
温度应力有3个形成阶段:初期,从浇筑混凝土开始,到水泥放热基本结束,一般约需30d;中期,从水泥放热作用基本结束时开始,到混凝土冷却到稳定温度时结束;后期,混凝土完全冷却以后的运转时期。
混凝土一般都体积比较大,相应的横截面尺寸也就大,在项目施工过程当中,水泥和水会产生大量热,这些热量会使得体积巨大混凝土,吸收热量而不易散发,根据热胀冷缩原理,混凝土相应出现膨胀状态。
湿度变化对混凝土的影响,则是会造成混凝土内部各单元体之间相互约束,产生干缩应力。因为混凝土内、外散热条件的不同,会有一定的温度梯度,这是形成内部受压、表面受拉,这种干缩应力会使得两重力在混凝土内部不断变换。当力量出现数值巨大悬殊,混凝土整个截面相应产生贯穿裂缝。
2 裂缝控制原理及措施方案
控制混凝土结构裂缝产生的原则:不允许出现有害的裂缝;尽可能的减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。
裂缝控制方法:温差与温度应力双控制方法,避免结构物出现温度裂缝;调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。
结构裂缝产生的主要原因:收缩和降温。
2.1 原料组成方面的控制
在原材料的选择上应坚持优选多选,采用水化热低的水泥配制大体积混凝土,如火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。在施工当中选择原料,则应当避免使用含泥量高的集料,而要采用降低水泥用量的方法,以求降低混凝土的绝对温升值。这样,可以获得使混凝土浇筑后的内外差和降温速度控制难度降低效果。
为了科学有效地将裂缝控制在允许范围内,我们从混凝土产生裂缝的几个主要原因着手:
2.1.1 砂石率质量控制
应当尽可能选取粒径较大、级配良好的粗骨料,如果大体积的混凝土内部特点是厚大无筋或少筋,砂石的掺总量将严格控制在19%以下,并适当降低混凝土的用量,这样可以降低水化热和节省水泥。
2.1.2 水泥原料质量控制
水化热低的水泥,在拌和过程中才能释放较小水化热,从而降低混凝土的热量,建议选用材料可以为:火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。
2.1.3 掺入适量其他混合物
掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响,采用混凝土双掺技术手段,将优质粉煤灰掺入混凝土,粉煤灰的量要控制在水泥总用量的19%左右;外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂,缓凝型减水剂的掺入量控制在水泥总用量的0.9%左右;UEA或AEA膨胀剂的用量要控制在水泥总用量的13%左右,这种掺入之后的混凝土,不仅在凝固过程中避免收缩,而且还能提高混凝土自身的防水性能。
2.2 构造设计方面的控制
2.2.1 伸缩缝和后浇带合理设置
当同一材料的膨胀收缩线性系数固定为某个值时,体形随着面积的变化而变化,这时收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。有鉴于此,我们行之有效的措施是合理设置大型建筑的伸缩缝,严格控制混凝土温差变形裂缝。
后浇带是建筑体上的预防产生裂缝的一种混凝土结构,形成因素:由于建筑体形较大,形状不规则,并且高度差较大,这种情形之下十分不便设置伸缩缝,于是为防止混凝土变形产生裂缝,在整体建筑成型之后,补浇上去的缝合带。
2.2.2 板厚和构件配筋率
钢筋是在控制和阻止钢筋混凝土结构中,收缩和温差变形因素所产生的裂缝的主导因子。根据我们现行的钢材料使用规范当中可以看出,在混凝土结构当中的钢筋配比是至关重要的因素。
通常来说,屋面板、楼面板的厚度都会影响产生混凝土结构的收缩和温差裂缝,因此,我们在最初设计的时候,就要考虑不仅仅计算竖向荷载的影响,而且还要考虑到温差和收缩变形对楼板的影响,注重点应当放在对屋面板和框架平面以外板件的设计和检测中,故而我们如果采用较薄的板件,则会不可避免的会出现温差和收缩应力反复作用下,从而使得混凝土结构产生裂缝。
两排建筑之间的楼梯平板面刚度如果较小的话,很容易会造成裂缝的出现。裂缝出现如下特点:平行于板的长边并贯通梁侧。那么为了避免这种情形的出现,我们就要在设计方案上做出相应的调整,我们提出的建议是在该处加厚楼板的厚度,增加钢筋的硬度及配给率,板面的负筋不仅要满足计算配筋要求,而且还应当配置数值≥Φ8×200双向通长钢筋,在建筑顶梁的两侧加设纵向构造腰筋以防结构纵向的垮塌。
3 浇筑时的控制措施
在制作加工混凝土过程中,注重浇灌振捣的把握,提高混凝土的密实度;加强混凝土的养护及测温工作;切实做好混凝土的搅拌、运输、浇筑及养护等细节性工作;混凝土在成型后不可太早拆模,时间可以往后退,不能提前。拆模后,混凝土的表面温度不能与原温度环境相差15℃以上,以防出现隐形裂缝;可应用国内通行的二次振捣技术,不仅可以改善混凝土强度,而且还能提高抗裂性;严格把关材料质量和配比关系;重视后浇带的施工。
4 结语
混凝土结构裂缝的出现是不可避免的工程惯例,但是我们可以把握其裂缝形成的原因特性,在混凝土裂缝方面做出总结,更好的在今后的工作当中进行防治,制作出更好结构的混凝土。总的来说,在混凝土防治重点方面最主要的还是“防”,防范于未然;而不在于裂缝出现之后,采取弥补措施进行“治”,治理于已然。
参考文献
[1] 季日臣,夏修身,陈尧隆.承台大体积混凝土温度场计算与温控防裂措施[J].混凝土,2006.
[2] 肖兴海.大体积混凝土裂缝原因分析及控制[J].科技信息,2009.
[3] 王顶堂.大体积混凝土基础早期裂缝控制技术的应用[J].工业建筑,2010.
[4] 庄宇,等.浅析大体积混凝土施工裂缝控制[J].佳木斯大学学报,2006.