钢筋砼结构变形裂缝的成因及其控制

来源:公路造价师    发布时间:2013-04-02    公路造价师辅导视频    评论

  在钢筋砼结构领域,存在着一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题。由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌都是从裂缝扩展开始的,因此人们对裂缝隙往往产生一种建筑破坏的恐惧感。混凝土是粗集料、细集料、水泥、石、水和气体所组成的非均质堆聚结构,在成型后随温度、湿度等环境条件的影响会形成肉眼看不到的微裂缝。由于混凝土的组成材料和微观构造不同以及受环境影响的不同,混凝土产生裂缝的原因很复杂。钢筋砼结构的裂缝是不可避免的,但其有害程度却是可以控制的,有害与无害的界限由结构的使用功能决定,裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。
  现我就个人在工程实践中所遇到的情况进行分析钢筋混凝土变形作用引起裂缝的原因,并提出应如何进行裂缝控制的相关措施。
  一、变形裂缝的成因分析
  (一)温度裂缝
  水泥水化过程中产生大量的热量,每克水泥放出50.2J的热量,如果以水泥用量350~550kg/m3来计算,每m3混凝土将放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升高,通常在浇筑温度的基础上升高35℃左右。对大体积混凝土施工时应对其内部温度进行跟踪测定,因为水泥水化热在1~3天可放出热量的50%,由于热量的传递、积存,混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后3~5天,因为混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度低,形成温度梯形,产生温度变形和温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束力(包括混凝土抗拉强度)时,就会产生裂缝。这种裂缝一般出现在混泥土浇筑后的3~5天,初期出现的裂缝很细,随着时间的推移而继续扩大,甚至达到贯穿的情况。
  (二)沉陷(塑性)收缩裂缝
  这种裂缝产生的原因是流动性过大和流动性不足以及不均匀,在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1~3h出现,裂缝的深度通常达到钢筋上表面。
  (三)干缩裂缝
  干燥收缩的主要原因是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小,因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里,逐渐发展的,由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有时甚至一年半载,而且裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微。但是应当特别注意,由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积的混凝土的表面裂缝发展为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。
  二、对钢筋混凝土结构变形作用引起的裂缝可采取的控制措施
  (一)温度裂缝的控制措施
  混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚,水泥用量越大,水化热越高的水泥,其内部温度越高,温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。因此控制大体积混凝土温度裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温差。
  1.宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸水泥,充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。大量试验研究和实践表明,每m3混凝土的水泥用量增减10kg,其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。
  2.掺加粉煤灰和外加剂。在满足强度等设计指标要求的情况下,掺加原状或磨细粉煤灰,可以降低混凝土中水化热,减少绝热条件下的温升,提高混凝土的后期强度及抗裂能力,效果非常显著。试验表明:掺加20%粉煤灰的水泥混凝土,其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加剂由于其减水作用和分散作用,在降低用水量和提高强度的同时,还可以降低水化热,推迟放热峰出现的时间,从而减少温度裂缝发生的可能性。
  3.控制混凝土出机温度和浇筑温度。最有效的办法是降低石子温度,混凝土中石子比热最小,但每m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时,为了防止太阳直接照射,可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚,必要时可向集料喷淋雾状水,或者在使用前用冷水冲洗集料。

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