地下空间结构裂缝控制与防水新技术探讨

来源:注册建筑师    发布时间:2013-04-04    注册建筑师辅导视频    评论

  5.减水剂的影响
  人们发现,自八十年代中期推广商品(泵送)砼以来,结构裂缝普遍增多,这是为什么呢?除了与砼的水泥用量和砂率提高有关外,人们忽视了减水剂引起的负面影响。例如过去干硬性及预制砼的收缩变形约为4~6×10-4,而现在泵送砼收缩变形约为6~8×10-4,使得砼裂缝控制的技术难度大大增加。研究表明,在砼配合比相同情况下,掺入减水剂的坍落度可增加100~150mm,但是它与基准砼的收缩值相比,却增加120~130%。所以,在《砼减水剂》规范GB138076-97中规定掺减水剂的砼与基准砼的收缩比≤135%。研究表明,掺入不同类型的减水剂砼的收缩比是不相同的,一般是:木钙减水剂>萘磺酸盐减水剂>三聚氰胺减水剂>氨基磺酸减水剂>聚丙烯酸减水剂。这说明商品砼浇筑的结构开裂机率大与减水剂带来负面影响有关。
  以上是从水泥砼物理化学特性分析其各种收缩现象,早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝,砼进入硬化阶段后,砼水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩(包括自干收缩),这是诱发裂缝的主要原因。近十年大量使用商品砼开裂增加,除与单方砼水泥和掺合料用量增加外,减水剂增加砼收缩值变形的负面影响也是一个重要因素。
  6.砼后期膨胀出现裂缝,主要是:
  (1)水泥中游离CaO过高,Ca(OH)2体积膨胀所致;
  (2)水泥中MgO过高,Mg(OH)2体积膨胀所致;
  (3)水泥和外加剂碱含量过高,与集料中活性硅等发生碱-集料反应所致;
  (4)有害离子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼内部,导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。
  7.结构物在任意内应力作用下,除瞬间弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。砼拉徐变时对抗裂有利,一般可以提高钢筋砼极限拉伸值50%左右。而砼压徐变很小,一般把收缩变形与徐变变形的计算一并加以考虑。砼收缩经验公式很多,但是,实际工程所处条件变化较多。一般采用如下任意时间砼收缩计算公式。
  εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn
  式中M1.M2……Mn-为水泥品种、骨料,水灰比、温度、养护和不同配筋率等修正系数。
  其中不同配筋率有不同的修正系数。也即限制收缩与自由收缩之比,随配筋率提高而减小。
  (二)设计问题
  钢筋砼结构是由砼和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师根据地基情况,静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。这里不作讨论。从国内外有关规范可知,对结构变形作用引起的裂缝问题,客观上存在两类学派:
  第一类,设计规范规定很灵活,没有验算裂缝的明确规定,设计方法留给设计人员自由处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的实际处理手法。
  第二类,设计规范有明确规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形裂缝没有计算规定,只按规范留伸缩缝,即留缝就不裂的设计原则。
  大量工程实践证明,留缝与否,并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件,留缝不一定不裂,不留缝不一定裂,是否开裂与许多因素有关。我们认为,控制裂缝应该防患于未然,首先尽量预防有害裂缝,重点在防。我国结构工程向长大化、复杂化发展,砼设计强度等级向C40~C60发展,设计师多注重结构安全,而对变形裂缝控制考虑不周,这也是结构裂缝发生增多的原因之一。
  (三)施工管理问题
  砼配合比设计是否科学合理,水泥与外加剂是否相适应,砂石级配及其含泥量是否符合规范要求,砼坍落度控制是否合理,这些都影响到砼的质量及其收缩变形。
  砼浇筑震捣不均匀密实,施工缝和细部处理马虎,会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚,抹压又不及时,则砼表面出现塑性裂缝,十分难看。
  边墙拆摸板过早(1~3d),砼水化热正处于高峰,内外温差最大;砼易“感冒”开裂。
  砼养护十分重要,但许多施工单位忽视这一环节,尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位,容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大,但由于吹风影响,加速了砼水分蒸发速度,亦即增加干缩速度,容易引起早期表面裂缝,风速对水分蒸发速度的影响见表2.这也许是夏季比秋冬季,南方比北方出现结构裂缝较多的原因。
  从已建工程调查中发现,底板养护较好,出现裂缝概率较低,而底板上外墙裂缝概率很高约占80%,这与保温保湿养护不足有很大关系。
  除上述技术因素外,施工管理不严,赶进度,偷工减料,工人素质差,施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。

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