摘要:凝土裂縫已成為混凝土工程質(zhì)量通病,如何防治混凝土裂縫是工程技術(shù)人員迫切希望解決的技術(shù)難題。文章對鋼筋混凝土梁板早期裂縫成因和預(yù)防措施作了詳細(xì)的分析。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土梁;裂縫;熱脹冷縮
1.前言
鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下,引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過程中受年溫差的長期作用,當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時就會裂縫。構(gòu)件裂縫的因素是多方面的,包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等,無論何種原因產(chǎn)生的裂縫,都會給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。
2.裂縫成因分析
從施工角度來說,可能會影響樓板開裂的主要因素有:混凝土的組成材料、混凝土配合比控制、混凝土的養(yǎng)護(hù)、鋼筋安裝、早期堆載及拆模等。
2.1骨料對樓板混凝土收縮開裂的影響
混凝土收縮是造成樓板開裂的一個重要原因,而影響混凝土收縮的因素很多,主要是骨料品種及含量。粗骨料本身尺寸、形狀及級配并不影響混凝土收縮量;而粗骨料的彈性模量卻對混凝土收縮量影響很大:彈性模量越大,對混凝土收縮所起的抑制作用越大。
2.2混凝土配合比對樓板混凝土收縮開裂的影響
在原材料相同的條件下,混凝土配合比如單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率等,對干縮有很大的影響。它們對干縮影響依次為:單位用水量>單位水泥用量>水灰比>砂率。其中隨著用水量的增大,同一條件下的混凝土收縮量直線上升;而在用水量相同的條件下,混凝土干縮隨水泥用量的增加而加大,但加大的幅度較??;在骨灰比相同條件下,混凝土干縮隨水灰比的增大而明顯增大;在強(qiáng)度等級相同條件下,混凝土干縮隨砂率的增大而加大,但加大幅度較小。
2.3樓板混凝土養(yǎng)護(hù)情況對其收縮開裂的影響
延長初期潮濕養(yǎng)護(hù)僅能推遲干縮的時間,并不能減小混凝土短期的干縮,但對于干縮終值有一定影響。若前期(摻粉煤灰的為14d)及時養(yǎng)護(hù),可以有效地提高混凝土的抗拉強(qiáng)度及減小混凝土外表面的碳化深度,從而減小因混凝土碳化而產(chǎn)生的收縮,保證混凝土的使用壽命,因此,從防止碳化角度出發(fā),及時、足夠時間的樓板養(yǎng)護(hù)是必要的。
2.4鋼筋綁扎安裝質(zhì)量對樓板開裂的影響
對于樓板混凝土開裂,鋼筋起限制和約束的作用。鋼筋對混凝土的限制約束,主要通過它們之間膠結(jié)力和摩擦力的作用。
1)間距均勻的鋼筋所提供的約束作用是最佳的,且能有效防止裂縫寬度在個別處增大。但從日常的施工檢查情況看,由于鋼筋綁扎得不牢固,造成混凝土振搗后,鋼筋分布的偏位現(xiàn)象比較普遍,從而削弱了鋼筋的約束作用。
2)對于變形鋼筋,其相對保護(hù)層厚度越大,其平均粘結(jié)強(qiáng)度也就越大而在實際工程施工中,由于鋼筋保護(hù)層墊塊是呈梅花型布置的,因此混凝土澆筑后,底筋的許多部位保護(hù)層難以達(dá)到15mm的設(shè)計要求,從而削弱了鋼筋對混凝土開裂的約束作用。
2.5早期堆載對樓板混凝土開裂的影響
眾所周知,大部分房地產(chǎn)開發(fā)商都非常強(qiáng)調(diào)施工工期,對于很形象、直觀的主體結(jié)構(gòu)更是如此。由于施工工期安排緊,工序技術(shù)間歇時間被取消,這樣必然會造成早期堆載(如鋼筋、模板材料的堆放)的不良影響。
1)樓板混凝土剛終凝不久(一般為24h),施工中又堆放上一層柱鋼筋、模板材料,施工堆載又為不均勻(即集中力)和瞬時動荷載,其必然對混凝土的固結(jié)構(gòu)成內(nèi)在影響(即造成“內(nèi)傷”),也加大了混凝土內(nèi)部早期微裂縫。
2)由于在早期,混凝土強(qiáng)度低(一般在1.2MPa左右),不能承擔(dān)堆料荷載。雖然從理論上講,此時樓板的堆載全由其模板支撐體系受力,但在實際中,由于樓板模板龍骨的布置是在考慮允許模板面板存在1/250變形的情況下設(shè)計的(且對堆載集中力不予以考慮),因此在較大集中堆載作用下,勢必造成樓板混凝土底部開裂或“內(nèi)傷”。2.6樓板拆模對樓板混凝土的影響
如跨度≤2m、混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為c20的樓板,按規(guī)定當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到c20的一半時,即可拆模。而此時間一般為樓板混凝土澆筑后5~7d,此時樓板正承受由模板支撐體系傳來的上一層樓板的施工荷載(甚至結(jié)構(gòu)荷載),且該荷載幾乎為集中荷載。因此,當(dāng)樓板厚度較小或荷載較大時,2m范圍的樓板混凝土帶裂縫工作成為必然。而在實際工程施工中,又很少對拆模時樓板結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行抗裂驗算,僅是孤立地按滿足上述條件與否決定是否拆模,這樣就助長了后期的樓板開裂程度。
3.混凝土裂縫發(fā)生的控制措施
混凝土裂縫發(fā)生與組成混凝土的水泥、凈砂、石子、摻加劑等原材料有關(guān),也與澆筑后混凝土的保溫保濕的養(yǎng)護(hù)措施有關(guān)。
3.1原材料的質(zhì)量控制
?。?)水泥:在混凝土路面及大體積混凝土施中,水化熱引起的溫升較高,降溫幅度大,容易引起溫度裂縫。為此,在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥,盡量降低單位水泥使用量。
(2)粗骨料:在鋼筋混凝土施工中,粗骨料的最大尺寸與結(jié)構(gòu)物的配筋、混凝土的澆灌工藝有關(guān),增大骨料粒徑可減少用水量,混凝土的收縮和泌水隨之減少,但骨料粒徑增大容易引起混凝土的離析,因此,必須調(diào)整好級配設(shè)計。并在施工中加強(qiáng)振搗。
(3)細(xì)骨料:采用中粗砂比采用細(xì)砂每立方米混凝土減少用水量20kg左右,水泥相應(yīng)減少28kg左右,從而降低混凝土的干縮。
?。?)砂石料的含泥量控制:砂石含泥量超標(biāo),不僅增加混凝土的干縮,同時降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度,對混凝土的抗裂十分不利,因此,在路面混凝土及大體積混凝土施工中。石子含泥量應(yīng)
?。?)摻加塊石:在大體積混凝土基礎(chǔ)施工中,摻加無裂縫的、沖洗干凈、規(guī)格為l50~250mm的堅固大石塊,不僅可減少混凝土的總用量,又可減少單位水泥用量,從而降低水化熱。同時。石塊本身也吸收熱量,使水化熱進(jìn)一步降低,對控制裂縫有利。如在濱河路防洪堤施工中,基礎(chǔ)混凝土摻人15%的塊石。使得基礎(chǔ)混凝土裂縫出現(xiàn)極少。
3.2混凝土配合比的選定
混凝土原料的配合比應(yīng)根據(jù)工程的要求,如防水、防滲、防氣、防射線等進(jìn)行認(rèn)真分析,選擇最優(yōu)方案?;炷恋乃冶葢?yīng)在滿足強(qiáng)度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低。
?。?)摻合料:混凝土中摻人粉煤灰不僅能替代部分水泥。而且粉煤灰顆粒成球狀,可起潤滑作用,能改善混凝土的工作性和可泵性,且可明顯降低混凝土水化熱。
?。?)外加劑:為了滿足送到現(xiàn)場的混凝土具有l(wèi)1~l3cm坍落度,若只增加水泥使用量,則會加劇混凝土干燥收縮,明顯增大混凝土水化熱,易引起開裂。因此,除了調(diào)整級配外,可摻入適量的減水劑。
3.3利用混凝土的后期強(qiáng)度
對于大體積混凝土可以利用后期強(qiáng)度,如60d、90d、120d強(qiáng)度,即允許工程在60d、90d或120d達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。這樣可以減少水泥用量,減少水化熱和收縮,從而減少裂縫。
3.4混凝土的澆灌振搗技術(shù)
混凝土的澆灌振搗技術(shù)對混凝土密實度很重要,最宜振搗時間為10~30s.泵送流態(tài)混凝土同樣需要振搗,大體積混凝土在澆灌振搗中會產(chǎn)生大量的泌水,應(yīng)及時排除,有利于提高混凝土質(zhì)量和混凝土抗裂性。
4.裂縫的處理
根據(jù)裂縫的成因情況,可將裂縫分為兩種類型:一類是由于材料、氣候等造成的一般塑性收縮裂縫、干縮裂縫等。這類裂縫一般對承載力影響小,可作一般處理或不處理;另一類裂縫明顯影響了梁的承載能力,隨著裂縫的擴(kuò)展和延伸,鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度,受壓區(qū)混凝土應(yīng)變量增大,梁剛度大大降低,構(gòu)件趨向破壞。此類縫必須及早采取加固補(bǔ)強(qiáng),以滿足結(jié)構(gòu)安全需要。對于裂縫的處理,首先要重視對裂縫的調(diào)查分析,確定裂縫的種類、程度、危害及加固的依據(jù)。調(diào)查可從裂縫的寬度、長度、是否貫通、是否達(dá)到彈性極限應(yīng)力的位置、有無潮氣或漏水、工程地點環(huán)境以及施工圖紙設(shè)計情況等多處入手,分析裂縫產(chǎn)生的本質(zhì)原因,以采取相應(yīng)的措施?!。?)表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所采用,常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料,一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。施工時先將混凝土表面用鋼絲刷打毛,清水洗凈干燥,將混凝土表面氣孔由油灰狀樹脂填平,然后在其上鋪設(shè)薄膜,如果單純以防水為目的,也可采用涂刷瀝青的方法。
(2)充填法。當(dāng)裂縫較寬時,可沿裂縫混凝土表面鑿成V形或U形槽,使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充,也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。施工時,先將槽內(nèi)碎片清除,必要時涂底層結(jié)合料,填充后待填充料充分硬化,再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。
?。?)注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時,可采用將修補(bǔ)材料注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法,首先裂縫處安設(shè)注入用管,其它部位用表面處理法封住,使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料,用電動泵或手動泵注入修補(bǔ),此法在裂縫寬大于0.2mm時,效果較好。
5.結(jié)語
鋼筋混凝土梁裂縫應(yīng)針對成因、貫徹預(yù)防為主的原則、加強(qiáng)設(shè)計施工及使用等方面的管理,確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。一旦產(chǎn)生裂縫,應(yīng)全面調(diào)查分析,查明原因,取得加固依據(jù),在選擇處理方法上,應(yīng)比較論證、綜合考慮,以求施工方便、經(jīng)濟(jì)高效。
混凝土 裂縫 樓板
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