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混凝土裂缝产生的原因及控制
作者:石 鹰 来源:武汉市政工程设计研究院有限责任公司 日期: 2006-4-19
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混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝,从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的,相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但随着裂缝的发展变化,结构构件的耐久性和适用性会不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件的破坏。所以分析裂缝产生的原因并加以控制是一个十分重要的课题。

一、裂缝产生的原因:

()设计原因

1.结构中经常需要凿槽、开洞。孔洞附近会产生巨大的应力集中,若设计处理不当,会在断面突变处产生应力集中从而产生构件裂缝。

2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)

3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)

4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形,混凝土配合比设计不当或材料选择不当。

()材料原因

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能导致结构出现裂缝。

1.水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标;水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,这些因素都可能使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂。

2.砂、石骨料含泥量过大,造成混凝土收缩增大;骨料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。

3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。

() 施工及现场养护原因

1.混凝土保护层过厚,导至构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

2.混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,混凝土搅拌、运输时间过长或浇铸过快,现场养护措施不到位,这些都是产生不规则的收缩裂缝的原因。   

3.混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

4.现场模板拆除不当,拆模过早,混凝土强度不足,在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

5.现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。

6.施工时模板或支架刚度不足,在浇筑混凝土时,发生模板变形,导致混凝土出现裂缝。

7.对于装配式结构,安装顺序不对,吊装方式不正确,都会导致裂缝产生。

8.施工质量控制差。任意套用混凝土配合比,水、砂石、水泥材料计量不准,结果造成混凝土强度不足和其他性能(和易性、密实度)下降,导致结构开裂。

()使用原因(外界因素)

1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。

2.使用荷载超负。

3.野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。

4.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。

5.意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

二、裂缝的控制措施

()设计措施:

1.结构设计中,设计人员应重视对于构造钢筋的配置,特别是对于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.30.5%之间。

2.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。

3.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。

4.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,在正常施工条件下,后浇缝间距2030m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。

5.对于大体积混凝土,采取各种措施减少混凝土单方用灰量,并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

()材料选择和混凝土配合比的选择

1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。

2.选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。

3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

()施工措施

1.严格控制混凝土原材料的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(11.5%以下)

2.细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减水剂。

3.浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水

4.根据工程特点,可以利用混凝土后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。

5.加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。

6.混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,混凝土的现场试块强度不低于C5

7.采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。

8.避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

9.对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。

综上所述,对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题,需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入,材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高,相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。

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