混凝土結構裂縫是常見的、難以避免的質量缺陷,直接影響到結構的耐久性。長期以來,人們對建筑工程中的鋼筋混凝土結構質量僅要求和注重強度,而忽視了混凝土的耐久性,只對強度等級進行驗收(除特殊性能砼外)。隨著科學技術不斷發展,人們的生活水平和需求的提高,鋼筋混凝土技術的發展在建筑工程中,特別是近幾年,大體積、超長、超高等鋼筋混凝土結構設計越來越普遍。對大體積、超長、超高鋼筋混凝土結構的裂縫缺陷,應作為一個非常值得研究和討論的課題加以重視,以確保結構的安全性及外觀質量。
一、鋼筋混凝土結構裂縫類型,形態特征
1.溫差裂縫:水泥水化熱升溫或外界短期大幅降溫,導致混凝土結構內外溫差很大,一般超過25℃以上,引起溫度應力,導致混凝土出現溫差裂縫。
溫差裂縫一般均垂直構件截面,規律性的間隔出現,有些裂縫會貫穿整個構件截面。
2.收縮裂縫:混凝土澆筑完畢后,水分蒸發引起體積變化。由于水泥水化形成的混凝土內部空隙率產生的毛細管張力造成。
收縮裂縫一般垂直構件截面,裂縫較大,有規律,有些裂縫同樣會貫穿構件截面。
3.塑性收縮裂縫:混凝土在凝固前表面多余水分快速蒸發所導致表面塑性收縮裂縫。
塑性收縮裂縫,出現在構件表面,裂縫細小,無規律。
4.混凝土塑性沉降裂縫,主要是混凝土配合比不良,一般是混凝土配合比設計中,粗骨料級配不連續,數量不夠,砂率及水灰比過大所造成。
塑性沉降裂縫,寬度較寬、較深,一般沿水平方向開裂。
5.堿性骨料反應裂縫:水泥中的堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學反映產生裂縫。
這種裂縫較粗,呈不規則圖狀,表面有白色膠體。
6.建筑物基礎不均勻沉降裂縫,這種裂縫有規律,大小不一,裂縫隨沉降而不斷增大。
7.荷載裂縫:配筋不足,超荷載使用,或未達設計強度過早上荷載導致結構出現裂縫。
綜合上述鋼筋混凝土結構裂縫主要類型進行分析,導致結構裂縫歸納起來有以下四大因素:
1. 結構因素:結構變形主要分自由變形、約束變形和實際變形。
2. 材料因素:水泥品種、用量、骨料性能、級配、外加劑選用、砂石含泥量等。
3. 施工因素:澆筑、振搗、養護、混凝土坍落度。
4. 環境因素:氣溫、濕度、風速等。
二、預防措施
以上是關于鋼筋混凝土裂縫的粗淺認識及產生裂縫原因的簡要因素。為不斷提高混凝土工程質量,保證結構的耐久性、安全性,對超長、大體積混凝土結構的裂縫控制,應從以下幾方面采取措施。
1. 設計方面
① 結構體系的選型,結構平面形狀應盡量考慮剛度均勻對稱,平面長度及凹凸部位盡量控制,對外挑、內收等不規則結構設計,要求設計上作特殊處理。
② 超長結構設計,應考慮后澆帶、膨脹帶及膨脹混凝土、纖維混凝土等防裂措施。
③ 超長結構及大體積結構,從設計配筋上應考慮各種因素影響造成裂縫的補償配筋(一般按細直徑、密配筋原則)。
2. 混凝土材料使用方面
① 不同品種水泥自縮率各有差異,如鋁酸鹽水泥和早強水泥自縮率較大;中熱、低熱水泥自縮率較小(礦渣水泥后期自縮率較大,一般在21天齡期后大于普通水泥)。
另外與水泥細度有關,避免使用高細度的水泥和礦渣、硅灰等,特別是大體積及一些超長結構,對水泥選用應引起高度重視。
② 骨料性能、級配、外加劑的選用,特別是對堿性有反映的骨料應禁止使用。
③ 礦物摻合材料的選用,如礦渣、高齡土、硅灰等的選用,必須經試配、試驗,取得可靠數據后確定其摻量。
3. 施工因素
① 砼的配合比設計,嚴格控制每方砼水泥用量,適當摻粉煤灰,粗骨料級配連續合理到最佳狀態,以減少砂漿體積,增加粗骨用量。
② 摻用減水劑、緩凝劑、微膨脹劑、纖維素等,同時控制砼單位用水量,選擇最佳工作度。
③ 控制砼入模溫度,砼攪拌可加冰等降溫措施。
④ 控制澆筑時間,保持連續性,砼澆筑時澆筑厚度,振搗時間等均應嚴格控制,嚴禁施工中出現冷縫及超振現象。
⑤ 砼澆筑完畢后,關鍵是養護,一是要保證砼不早期失水;二是要保證構件內外溫差不大于25℃,對大體積砼一般可采用保溫覆蓋,冷卻循環水,噴淋養護等措施。
4. 環境因素:
主要考慮氣溫、濕度、風速,特別是澆筑完畢初凝、終凝以前的環境狀況,應采取一些防曬、防風、增大濕度等有效措施。
經過上述分析,對超長、大體積砼的裂縫控制,主要應從以下四個方面采取措施:1.從設計上,結構體系選型、配筋、變形、沉降等方面考慮;2.材料選用上,主要從水泥品種、外加劑、礦物摻合料等;3.施工上,砼配合設計,外加劑的選用控制,養護措施;4.施工環境溫度、濕度、風速等。
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