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1裂缝的基本情况
建筑工程结构的裂缝,按形式一般可划分为表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄的、下宽上窄的、枣形的、对角线的、斜向的,外宽内窄的、纵深的等。一般裂缝的方向同主应力方向垂直,但在砌块结构中及建筑物的变截面处,剪应力可能同裂缝平行。裂缝宽度在一条裂缝上是不均匀的,控制裂缝宽度是较宽区段的平均宽度,一般取该裂缝长度的10%~20%为较宽区段,一般以Wmax表示裂缝宽度。同样,可在裂缝长度的10%~20%的较窄区段内,确定平均宽度为最小裂缝宽度,一般用Wmin表示。在最大和最小之间,有平均裂缝宽度,一般以W表示。最大裂缝、最小裂缝和平均裂缝的间距分别Lmax、Lmin和L表示。为了描述某一工程结构的裂缝程度,常将裂缝的条数除以结构的长度或者除以结构的面积称为“裂缝密度”或“裂缝率”,即:e=N/M(1)式中:e—裂缝密度(裂缝率),条/m(或条/m2);N—裂缝条数,条;M—结构长度(或面积),m(或m2)。裂缝分愈合的、闭合的、运动的、稳定的和不稳定的。结构的初始裂缝有可能在后期荷载产生的压应力作用下闭合,裂缝闭合后比较稳定。
2建筑工程裂缝产生的原因
房屋产生裂缝的主要原因是静荷载、动荷载及其他外荷载和变形荷载。裂缝产生的具体原因有以下几种。
2.1由结构的次应力所引起的裂缝
许多房屋结构的实际工作状态同常规计算模式有出入。如钢筋混凝土屋架,其节点一般是按铰设计计算的,而实际的屋架节点却承受着较显著的弯矩和剪力,即次应力,他们常会引起节点出现裂缝。
2.2由结构变形变化所引起的裂缝
结构由温度变形、不均匀沉降等因素引起裂缝。当变形得不到满足才引起应力,应力超过一定数值才引起裂缝,裂缝出现后变形得到满足或部分满足,应力就发生松弛。结构材料韧性良好可适应变形要求。
2.3由特殊情况所引起的裂缝
地震引起的裂缝可看成地基的“动态变形变化”。滑坡引起房屋裂缝,也可以说是由于地基变形所引起,该变形可能是蠕变变形,也可能是突然失稳变形。
2.4由材料质量低劣所引起的裂缝
这种情况常造成的后果是房屋承受能力相当低、刚度相当差、空间稳定性差、隐患容易恶化等。据调查,在工程实践中房屋裂缝的原因中,由变形变化引起的裂缝占80%~85%,由荷载引起的裂缝占15%~20%,变形变化是主要原因。
3建筑工程裂缝的防治措施
从裂缝的基本情况和产生原因的分析中,可以看出裂缝是有害的,是可以控制的,主要从设计和施工2个主要方面入手。
3.1在设计上采取的措施
1)工业与民用建筑的各种底板、立墙、顶板及地下箱形基础与其他特殊构筑物,都可能遇到各种形状的空洞,如圆孔、方孔、矩形孔等,有一些结构,在长方向遇到有截面突变情况,在空洞及变截面的转角部位,由于温度收缩作用,也会引起应力集中,导致裂缝产生。当板的边界受到全约束,板承受均匀降温或均匀收缩作用,无孔板内将产生均匀拉应力,拉应力轨迹线是均匀分布的,若板内存在圆孔、方孔、矩形孔,力线将产生绕射现象,在孔附近密集和集中,应力增高。在空洞的转角处,主拉应力线呈斜向,该处应力值最大,超过弹性均布拉应力约3倍以上。由于钢筋混凝土具有塑性和徐变的性质,空洞角部具有一定的圆滑性,使得该处应力集中较小于理论值,但对混凝土的抗拉能力来说,亦足以引起开裂,在建筑物空洞转角处常出现斜向裂缝,因此,在设计上必须控制应力集中裂缝。
2)对于水池类现浇钢筋混凝土结构一般厚度不大,高度也不高(4~5m)。这类结构最容易从池壁上部出现边缘效应引起的裂缝,裂缝上宽下窄。对此,可在水池纵、横断面的4角及施工逢上、下各配置4根较粗钢筋予以加强,即“暗梁”;处理后,易裂的薄弱部位含钢率增大,混凝土的极限拉伸提高,结构抗裂性得到增强。
3)预防砖砌体的冻胀裂缝,最根本的措施是在设计时,将基础底面埋设在冰冻线以下。对考虑室内有取暖条件而将冻结深度乘以折减系数的建筑物,应注意该建筑物是否在土壤冻结前交付使用,否则,要考虑施工期间无取暖条件,实际冻深比设计冻深大的情况。在设计中还有设置滑动逢和压缩层、提高混凝土材料的韧性、做后浇带、从构造上提高混凝土的极限拉伸及抗拉强度等措施。
3.2在施工中采取的措施
1)严格控制混凝土原材料的质量和技术标准。粗、细骨料的含泥量应尽量减少,细致分析混凝土骨料的配合比,当强度等级、水化热及收缩有矛盾时,应根据工程所处条件,如防水、防渗、防射线等进行最优方案选择,混凝土的水灰比应在满足强度条件下尽可能降低一些,可以掺入减水剂。根据工程特点,利用混凝土后期强度达到设计强度,以减少水泥用量、水化热及收缩。提高浇灌、振捣混凝土的技术,提高混凝土的密实度。
2)对于薄壁结构,控制裂缝的主要措施是防止混凝土收缩,混凝土应分层散热浇灌,然后保湿养护,预防强烈的湿度变化和温度变化,并设法保证混凝土浇灌、振捣的密实性。根据工程具体条件,确定混凝土拆模实践,混凝土应尽可能多养护一段时间,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,拆模时混凝土的现场试块强度不宜低于设计强度的70%。
3)较冷、较暖季节施工比炎热季节好,但如施工组织好,技术措施可靠,在最高气温32℃左右情况下施工,也可保证工程质量。采用二次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。即混凝土浇筑后将要凝固时,在适当时间予以再振捣,其作用是增加混凝土密实度,减少内部的微裂缝,提高混凝土强度及抗渗性能。
4结语
对于建筑工程容易出现的一些裂缝现象,经国内外众多专家的分析研究,以及实际工程中的防治、处理案例,已经积累了比较丰富的经验。但要彻底消除裂缝现象,还有待提高施工技术并积累经验,进行技术创新,采用更为科学的解决方法。