淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分析及控制
摘 要:就混凝土施工中容易產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析,并從施工角度提出裂縫的控制措施。
關(guān)鍵詞:混凝土;裂縫;分析;控制;限制標(biāo)準(zhǔn)
混凝土工程中材料的特性決定了結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫,從實踐中來看施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的,相當(dāng)一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害,但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性,會對鋼筋產(chǎn)生腐蝕,是受力使用期應(yīng)力集中的隱患,應(yīng)當(dāng)盡量在各方面給予重視,以避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)。
1 高層建筑施工中幾個特殊部位的裂縫分析
1.1大體積基礎(chǔ)混凝土板
高層建筑中隨著高度的不斷增加,地下室愈做愈深,底板也愈來愈厚,厚度在3m以上的底板已屢見不鮮。高層建筑中基礎(chǔ)底板為主要的受力結(jié)構(gòu),整體要求高,一般一次性整體澆筑。國內(nèi)外大量實踐證明,各種大體積混凝土裂縫主要是溫度變化引起。大體積混凝土澆筑后在升溫階段由于體積大,集聚在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高,這樣在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,在外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,由于此時混凝土的強(qiáng)度低,有可能產(chǎn)生表面裂縫。在降溫階段新澆混凝土收縮因存在較強(qiáng)的地基或基礎(chǔ)的約束而不能自由收縮。升溫階段快,混凝土彈性模量低,徐變的影響大,所以降溫時產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于升溫時產(chǎn)生的壓應(yīng)力。差值過大時,將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫,最后有可能形成貫穿裂縫。為解決上述二類裂縫問題,必須進(jìn)行合理的溫度控制。
混凝土溫度控制的主要目的是使因溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于同期混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值,并有一定的安全系數(shù)。為計算溫差,就要事先計算混凝土內(nèi)部的最高溫度,它是混凝土澆筑溫度、實際水化熱溫升和混凝土散熱溫度的總和?;炷羶?nèi)部的最高溫度大多發(fā)生在澆筑后的3~7天。
通過大量實際施工案例,經(jīng)分析后,為避免裂縫出現(xiàn),可采用合理選用材料,降低水泥水化熱,優(yōu)化混凝土集料的配合比,控制水灰比,減少混凝土的干縮等措施加以控制。如有可能,減少澆筑長度,增加養(yǎng)護(hù)時間,減少降溫速率對控制貫穿裂縫也有一定的意義。
1.2地下室混凝土墻板及樓板的裂縫分析
地下室墻板的裂縫產(chǎn)生與基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有相同之處,即混凝土在硬化過程中由于失水會產(chǎn)生收縮應(yīng)變,在水泥水化熱產(chǎn)生的升溫達(dá)到最高點(diǎn)以后的降溫過程會產(chǎn)生溫度應(yīng)變。但又有其特點(diǎn):一是墻板受到基礎(chǔ)、外圍樓板受到地下室外墻的極大約束,這種約束遠(yuǎn)大于樁基對基礎(chǔ)的約束,產(chǎn)生貫穿裂縫的機(jī)率大。二是內(nèi)墻板及樓板受環(huán)境溫度影響較大。三是內(nèi)外溫差小,產(chǎn)生表面裂縫的機(jī)率小。四是養(yǎng)護(hù)困難,散熱快、降溫速率大,混凝土的松馳徐變優(yōu)勢難以利用,在氣溫驟變季節(jié)尤應(yīng)注意。
2 裂縫的控制措施
2.1嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),選用低水化熱水泥,粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1%~1.5%以下)。
2.2細(xì)致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,減少混凝土的坍落度,合理摻加塑化劑和減少劑。
2.3澆筑時間盡量安排在夜間,最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置,或用濕麻袋覆蓋,必要時向骨料噴冷水?;炷帘盟蜁r,在水平及垂直泵管上加蓋草袋,并噴冷水。
2.4根據(jù)工程特點(diǎn),可以利用混凝土后期強(qiáng)度,這樣可以減少用水量,減少水化熱和收縮。
2.5加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實度。
2.6混凝土盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。
2.7采用兩次振搗技術(shù),改善混凝土強(qiáng)度,提高抗裂性。
2.8對于高強(qiáng)混凝土,應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥,摻超細(xì)礦粉和膨脹劑,使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰,摻量15%~50%。
3 混凝土裂縫限制標(biāo)準(zhǔn)
混凝土裂縫是不可避免的,其微觀裂縫是本身物理力學(xué)性質(zhì)決定的,但它的有害程度是可以控制的。有害程度的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)使用條件決定的,如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求,最嚴(yán)格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來,許多國家已根據(jù)大量試驗與泵送混凝土的經(jīng)驗將其放寬到0.2mm。
如果結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常,保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求,無侵蝕介質(zhì),那么混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm;在溫氣及土封號為0.3mm;在海水及干濕交替中為0.15mm。當(dāng)沿裂縫有害程度高時,必須處理。
近年來,由于房屋產(chǎn)權(quán)體制的改變及生活水平的提高,對房屋質(zhì)量要求更加嚴(yán)格,雖然經(jīng)鑒定認(rèn)為沒有影響安全的有害裂縫,但從美觀和精神作用的要求,應(yīng)用適當(dāng)?shù)脑试S范圍;當(dāng)觀察人距離結(jié)構(gòu)20~50cm時,可看清0.05mm寬度的裂縫,是最嚴(yán)格的要求;距離1~2cm時可看清0.1~0.2mm的裂縫,是一般要求;距離5~10cm時可看清0.5~1.0mm的裂縫,是必須修補(bǔ)的裂縫,有時雖然裂縫不寬,但是呈網(wǎng)狀密布,給人一種精神上的不愉快的感覺,需要修補(bǔ);對有滲水的任何寬度裂縫必須處理。上述這類裂縫經(jīng)處理后滿足正常使用要求,不應(yīng)據(jù)此降低評定等級。
結(jié)語
混凝土結(jié)構(gòu)的施工,絕對安全是不可能達(dá)到的,但在可接受的概率水平上可以得到保證,該水平可以通過可靠性理論的應(yīng)用得到。當(dāng)前,可靠性理論應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)施工期質(zhì)量控制的基礎(chǔ)工作,是開展與施工期荷載、抗力有關(guān)的參量統(tǒng)計參數(shù)的觀測調(diào)查和統(tǒng)計分析,以獲取基于全國范圍數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
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