淺談鋼筋混凝土裂縫處理及防治對策
白金明
【摘 要】本文根據現場實際情況分析了鋼筋砼結構裂縫產生的原因及就這些原因給出了預防措施。
【關鍵詞】鋼筋混凝土 裂縫 產生原因 預防措施
2008年6月,我擔任109國道黑馬河至格爾木段病害整治工程項目經理,進駐工地后會同項目部技術人員根據設計圖紙對全線病害進行核實調查,在調查中對照設計圖紙,對所有工程量進行了核實。整個調查中最深有感觸的是鋼筋混凝土構件有不少裂縫,下面我就通過探討鋼筋混凝土裂縫產生的原因提出一點防治對策,和同行們一起切磋。
一、鋼筋砼常見裂縫原因分析
1.設計原因
設計中考慮不周到,或者由于計算錯誤,受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當、節點不合理、截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小,結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中,構造處理不當,現澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋,或附加吊筋以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致砼開裂。
2.材料質量
材料質量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質量不好,若工程上用了不合格的材料就會產生“豆腐渣工程”。所以說只有材料的質量關把好了,工程質量才會在根本上得到保證。
3.結構受荷
結構受荷后產生裂縫的因素很多,施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構件,在使用荷載作用下往往會出現不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構件在承受了30%-40%的設計荷載時,就可能出現裂縫,肉眼一般不易察覺,而構件的極限破壞荷載往往是在設計荷載的1.5倍以上,所以在一般情況下鋼筋砼構件是允許帶裂縫工作的。
4.各種原因造成的變形
在鋼筋砼結構中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況,由于地基變形造成的應力相對較大,使得裂縫一般是貫穿性的。砼具有熱脹冷縮的性質,其線膨脹系數一般為1×10-5/℃。當環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過砼的抗拉強度時,就會產生裂縫。砼在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,收縮裂縫較普遍,常見于現澆墻板式結構、現澆框架結構等,通常是因為養護不良造成。
5.混凝土的運輸造成離析
混凝土的運輸,特別是對預拌混凝土的運輸,因為混凝土從預拌完成后到澆筑現場有一定的距離,而這段運輸時間往往是控制混凝土塌落度和易性的關鍵,同樣其亦受一定的隱患因素制約,高溫天氣混凝土攪拌車尾部的混凝土水份蒸發較快。容易給人造成錯覺混凝土塌落度損失大;雨水天氣,混凝土攪拌車尾部的混凝土水份較大,容易產生離析。此外,攪拌車車鼓轉動的快慢,亦對混凝土有影響。車鼓轉得快,混凝土在運輸過程中被攪拌加劇,分子因磨擦產生的熱運動亦加劇,水分子碰撞水泥顆粒機會增大,水化程度加大,混凝土塌落度損失增大,和易性變差快;車鼓轉得慢,甚至停轉,混凝土容易受行車的顛簸,而產生漿石分離,沉降等不良現象。
6.施工工藝
(1)模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成砼開裂。施工過程中,鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大,澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫,施工控制不嚴,超載堆荷,也可能導致出現裂縫。
(2)砼是一種人造混合材料,其質量好壞的一個重要標志是成型后砼的均勻性和密實程度。因此砼的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產生的直接或間接原因。
(3)砼養護,特別是早期養護質量與裂縫的關系密切,混凝土尚處于未完全硬化狀態時,如干燥過快,則產生收縮裂縫,通常發生在表面上,裂縫不規則,寬度小,另外水泥在水化及硬化過程中,散發大量熱量,使砼內外部產生溫差,超過一定值時,因砼的收縮不一致而產生裂縫。 二、防治對策
1.配合比設計
(1)配合比設計:應采用低水灰比、低用水量,以減少水泥用量。
(2)禁止任意增加水泥用量。
(3)配制砼時計量應準確,要嚴格控制水灰比和水泥用量,攪拌均勻,離析的砼必須重新拌勻后,方可澆筑。
2.材料選用
(1)水泥:應選用水化熱較低的水泥,嚴禁使用安定性不合格的水泥。
(2)粗骨料:宜用表面粗糙、質地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿性反應;有害物質及粘土含量不超過規定。
(3)細骨料:宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。
3.砼澆筑
(1)砼澆筑時應防止離析現象,振搗應均勻、適度。
(2)加強砼的早期養護,并適度延長養護時間,在氣溫高、濕度低或風速大的條件下,更應及早進行噴水養護,在澆水養護有因難時,或者不能保證其充分濕潤時,可采用覆蓋保濕材料等方法。
4.模板工程
鋼筋砼結構裂縫的預防,在模板工程中應注意以下幾點:
(1)模板構造要合理,以防止模板各桿件間的變形不同而導致砼裂縫。
(2)模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載(特別是動荷載)作用下,模板變形過大造成開裂。
(3)合理掌握拆模時機,拆模時間過早,應保證早齡期砼不損壞或不開裂,但也不能太晚,盡可能不要錯過砼水化熱峰值,即不要錯過最佳養護介入時機。
5.設計構造
(1)控制結構有長高比,長高比越小,整體剛度越大,調整不均勻沉降的能力越強。
(2)合理地調整各部分承重結構的受力情況,使荷載分布均勻,盡量防止受力過于集中。
(3)減少地基的不均勻沉降,除了前述的措施外,在基礎設計中可以采取調整基礎的埋深度,不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法,來調整地基的不均勻變形。
(4)適當加強基礎有剛度和強度。
(5)正確地設置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應合適,構造要合理,可以和其結構縫合并設置。
(6)限制伸縮縫間距。對體形復雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應嚴格控制,同樣,也可以和其它結構縫合并使用。
6.施工技術
(1)加強地基的檢查與驗收工作,基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到現場驗收,對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探,當探出有不利的地質情況時,必須先對其加固處理,并經驗收合格后,方可進行下一步施工。
(2)開挖基槽時,要注意不擾動其原狀結構。
(3)合理安排施工順序。當相鄰建(構)筑物間距較近時,一般應先施工較深的基礎,以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建(構)筑物各部分荷載相差較大時,一般應施工重、高部分,后施工輕、低部分。
三、結束語
綜上分析,鋼筋砼結構裂縫應針對成因,貫徹預防為主的原則,加強設計施工及使用等方面的管理,確保結構安全和避免不必要的損失。