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1.1原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。
1.2砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿地方较为多见。
1.3拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
1.4施工违反操作规程
常见因素有搅拌、运输时间过长;振捣不良;浇筑速度过快;塑性混凝土下沉;施工缝接茬处理不好;初期养护不当,早期受冻;钢筋骨架构造不当(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件问题等);乱踩配筋致使保护层减小;模型板刚度不足;模板支架下沉或失稳;过早拆模等;其中多数属物理性缺陷。
1.5构件受力、变形使内应力超越材料强度
常见的受力有拉伸(中、偏拉)、压缩(中、偏压局压)、弯曲(少筋、适筋、超筋)、剪切(少箍、适箍、超箍、冲切)、扭转等状态;常见的变形有因过大不均匀沉降、因收缩和温度变形受到约束待状态。它们所造成的缺陷均属物理性缺陷。
1.6温度变形
混凝土具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。在工程中,这类裂缝较多见,譬如现浇屋面板上的裂缝,大体积混凝土的裂缝等。
1.7湿度变形
混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2~0.4‰。其发展规律是早期快,后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是每隔20~40m设置一道后浇带,或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩。
2预防措施
2.1材料选用
水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好,空隙率小,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。细骨料:宜用颗粒较粗、空隙较小,含泥量较低的中砂。外掺料:宜采用碱水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减少收缩。
2.2配料
配合比设计:应采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩;禁止任意增加水泥用量;配制混凝土时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。
2.3模板工程
钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。例题掌握拆模时机,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机。
2.4混凝土浇筑
混凝土浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度。加强混凝土的早期养护,并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温材料等方法。
2.5施工技术
加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。
开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。
合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深的基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。当建(构)筑物各部份荷载相差较大时,一般应先施工重、高部分,后施工轻、低部分。
2.6对因使用及环境条件变化而发生的裂缝,要根据其不同性质区别采用不同的防治措施。
2.7设计构造
建筑平面选型在满足使用要求的前提下,力求简单。平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。
合理布置纵横墙,纵墙开洞应尽可能小。控制建筑物的长高比。长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。减少地基的不均匀沉降。除了前述的措施外,在基础设计中还可以采取调整基础的埋置深度、不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形。层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝。即使出现了裂缝,也能阻止其进一步发展。
正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定合适,构造要合理,可以和其它结构缝合并设置。
论文摘要:混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,本文对混凝土工程因施工过程中产生的裂缝问题进行了探讨分析,并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。
由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命等。因而防止楼板开裂已经成为大家共同关心的课题,本文试从施工的角度出发,探讨楼板裂缝产生的原因以及防治措施。
一、楼板裂缝的开展大多有以下几种情况
(一)裂缝在板面沿楼板支座边300mm范围内平行于支座开展,甚至板的四周都出现裂缝并且连续;
(二)在板角处裂缝与相邻两支座成45度角展开;
(三)与施工井架位置相接的楼板常出现裂缝。
这些裂缝大多在工程竣工后一段时间才被发现,往往这时楼板还几乎没有使用荷载。有时裂缝宽度在水泥沙浆找平层表面被放大了,实际上在混凝土楼板的裂缝宽度大多在0.3mm以下,裂缝的深度在15mm左右。
二、楼板裂缝的原因主要有以下几种
(一)干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、骨料的性质和用量、外加剂的用量等有关。硬化混凝土在约束条件下的干缩是楼板产生裂缝的一个比较常见的原因。水泥的水化或混凝土中水分的蒸发会引起混凝土干缩。此外,楼板混凝土的收缩也受到结构的另一部分(如混凝土梁、柱)的约束而引起拉应力,拉应力超过混凝土抗拉强度时混凝土将会产生裂缝,并且能够在比开裂应力小得多的应力作用下扩展延伸。
(二)塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。
(三)支撑沉陷裂缝
新浇混凝土楼板容易在模板、支撑变形的情况下产生裂缝。由于支撑的刚度不足或梁板支撑刚度差异较大,在荷载作用下变形沉陷,施工期间的过度震动使支撑刚度变异部位多次瞬间相对位移以及过早拆模等等都可能使混凝土在发展足够强度以支撑其自身重量之前产生裂缝。沉陷变形也是混凝土楼板裂缝开展的另一个常见原因。
(四)温度裂缝
混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝。
(五)化学反应引起的裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。
就施工因素来说,楼板的模板、支撑变形或沉陷,混凝土的制作和捣实工艺等许多方面的施工质量问题以及缺乏养护都会增加产生裂缝或引致裂缝发展的可能性。因此,裂缝的发生和延伸开展与混凝土内在的特性和多种施工因素可能同时存在某种关系。也就是说,同一条裂缝的开展往往由多个原因所造成。[三、针对裂缝产生的原因,在施工因素方面采取相应措施,以减少楼板裂缝的产生。为此,在混凝土施工中,在工序和工艺方面应当注意下列几个问题
(一)严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量,混凝土应使用设计允许的最小水泥用量和能满足和易性要求的最小用水量,设备允许情况下,不要用过大的塌落度。使用各种外加剂时要注意,尽量不要选用增加混凝土干缩的外加剂;选择合适的水泥品种,使混凝土收缩减少,凝固时间合适;混凝土内砂石水泥的级配力求最优。[(二)浇筑混凝土之前,将模板浇水均匀湿透。
(三)模板及其支撑系统要有足够的刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。楼板模板支撑的间距要适宜,使楼板模板刚度与梁模板刚度不至于相差太大。在与施工井架相接的或施工运输频繁经过的楼板模板中适当加强模板支撑系统。
(四)了解预拌混凝土的级配情况,对某些级配的混凝土,不要过度振捣楼板混凝土,过度的振捣会使混凝土产生离析和泌水,使混凝土楼板表面形成水泥含量较多的沙浆层和水泥浆层,容易产生干缩裂缝。由于一般楼板的厚度不大,使用平板振动器匀速拖过一次就可使楼板的混凝土成型密实。要在混凝土沉淀收缩基本完成后才开始楼板的最终抹面。
(五)在楼板的混凝土施工完成后,要等楼板混凝土有一定的强度后才进行下一道工序的施工。在混凝土终凝初期应避免施工荷载对楼板产生较大的震动。特别是与施工井架相接的楼板,其混凝土施工完成是最后的,而上施工荷载受震动是最早和最频繁的。有些施工单位为了抢工期,在楼板混凝土捣制完成后第二天就上人上材料进行下一道工序施工,往往导致这位置的楼板多处产生裂缝。
(六)施工期间不要过早拆除楼板的模板支架,且要注意拆模的先后次序。必要时可在拆除模板后在适当位置上安装回头顶。施工机具和材料不要集中堆放在一块楼板上,避免造成较大的荷载使还未达到强度的混凝土楼板产生裂缝。
(七)了解预拌混凝土的收缩曲线,加强混凝土养护,保持混凝土楼板表面湿润。在常温下养护不少于两周,特别是在混凝土终凝初期,要严格按要求进行浇水养护。养护期后,在施工期间特别干燥的时候也应进行浇水养护。
四、裂缝的处理
修补前需要对楼板裂缝进行检测与研究以确定裂缝部位、开裂程度和裂缝产生的原因等。根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法等。
五、结束语
楼板裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土楼板裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献:
[1]钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.
[2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展.混凝土,2002.5.
【论文摘要】:在建筑施工中,现场浇注的混凝土楼板常常会出现大小不等,深浅不一的裂缝现象,文章通过分析现浇混凝土楼板常见裂缝的表现状况,揭示了裂缝产生的原因,并且提出了如何控制预防和处理的根本性措施。
钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一,现浇混凝土楼板裂缝是公认的建筑施工中最难解决的问题之一,这些裂缝不仅影响建筑物的美观,而且影响建筑物的使用功能,大大降低了房屋结构的耐久性;破坏结构的整体性、降低其刚度;引起钢筋腐蚀。因此如何解决这种常见的混凝土裂缝,是设计者和施工者都不可忽视的问题。
一、裂缝表现
斜向裂缝:多分布在房屋外墙转角所在房间的楼板上,裂缝一般成45o斜向,有时一只角同时出现两条裂缝,裂缝基本上为上下贯通。如某七层框架商住楼工程,结构总长度约为100m,设有两道温度缝,其基础一侧为条形基础,其余为独立承台基础。在工程交接时后两个月左右突然发现在靠其中一条温度缝的一跨柱角楼板有45。裂缝,从三层至六层楼板每层均有3条,但均未贯穿楼板。
纵横向裂缝:主要表现为纵横向裂缝。如某教学楼,其现浇钢筋混凝土楼板大面积出现宽度0.1-0.3mm不等的纵横向裂缝。
表面龟裂:此类裂缝主要表现在施工过程中产生的裂缝,容易控制与处理。如某在建工程,因板面面积大,在晚上浇混凝土,第二天早上派人浇水,但前面浇,后面就干掉,到中午时板面出现龟裂缝,用肉眼可辩识。
二、混凝土楼板裂缝产生的原因
1.混凝土组成材料的影响
(1)水泥方面的影响:水泥的收缩值般取决于C3A、SO3、石膏的含量及水泥细度等。即C3A含量大,细度较细的水泥收缩较大。石膏含量不足的水泥,具有较大的收缩,而SO3的含量对混凝土收缩的影响显著。
(2)骨料方面的影响:混凝土收缩随骨料含量的增加而减小,随骨料弹性模量的增加而减小,同时,又随骨料中粘土含量的增加而增大。另外,在预拌混凝土中,其骨料的级配不十分合理也是造成混凝土出现裂缝的主要因素。
(3)混凝土配合比方面的影响:包括单位用水量,单位水泥用量,水灰比,砂率及灰浆比等参数。混凝土收缩主要取决于单位用水量和水泥用量,而用水量的影响比水泥用量大;在用水量一定的条件下,混凝土干缩随水泥用量的增大而增加,但增大的幅度较小;在骨灰比一定条件下,混凝土干缩随水灰比的增加而明显增大;在配合比相同条件下,混凝土干缩随砂率的增大而加大,但增大的幅度较小。
(4)外加剂的种类和掺量方面的影响:掺用化学外加剂会使混凝土收缩有不同程度的增大。掺减水剂用于改善混凝土和易性,增大坍落度时,掺减水剂的混凝土收缩略大于不掺的收缩值;掺减水剂用于减水,提高强度或节约水泥时,掺减水剂混凝土的收缩接近或小于不掺的收缩值。
2.施工方面的原因
(1)水灰比的变化对混凝上强度值的影响十分明显,基本上分别是水和水泥量变动对强度影响的叠加,故此,水、水泥、外加剂的计量变化,将直接影响混凝土的强度。对于大流动性的混凝土,其塑性收缩值为200×l0-4,中等流动性混凝土,其塑性收缩值约为(60~100)×l0-4。表现较明显的是:满足坍落度大、流动性好的泵送条件的泵送混凝土,较易产生粗骨料少、砂浆多的现象,混凝土脱水凝固时,就会较易产生塑性收缩裂缝。
(2)混凝土是由砂、石、水泥等粗细骨料按一定的配合比,经过水化反应而形成的水硬性胶凝材料,如果混凝土材料中的砂、石颗粒级配不好,则浇灌出的混凝土强度将降低,抵抗外界应力的能力也同时减弱,极易造成混凝土裂缝。
(3)施工过程中过分振捣混凝土后,粗骨料沉落,水、空气被挤出,混凝土表面因泌水而形成竖向体积缩小沉落,从而成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后,容易形成塑性收缩裂缝。
(4)模板、垫层在浇筑混凝土前淋水不足,过分干燥,浇筑混凝土后,因模板吸水量大,导致混凝土的收缩,产生塑性收缩裂缝。
(5)工程施工中各工种交叉作业,楼面负筋位置的正确性难以得到有效的保证,经踩踏后将令钢筋弯曲、变形,减低了部分板负筋的有效高度,使该位置钢筋混凝土楼板上部抗拉能力大幅降低,从而导致该部混凝土楼板出现裂缝。
(6)浇筑混凝土后过分抹平压光,会使较多的细骨料浮到混凝土表面,形成含水量很大的水泥浆层。空气中的二氧化碳与水泥浆中的氢氧化钙发生作用生成碳酸钙,其化学反应式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H20,于是浇筑硬化后期(56d后)引起混凝土明显收缩,即碳化收缩,导致混凝土楼板出现裂缝。(7)混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水,并大量减少混凝土初期收缩裂缝的产生。过早的养护会影响混凝土的胶结能力;而过迟的养护,混凝土会因受日晒风吹令其表面游离水分过快蒸发,水泥由于缺乏必要的水化水,从而产生急剧的体积收缩(据有关资料反映,当混凝土表面的水分蒸发率超过0.5kg/m2*h时,混凝土体积将急剧收缩),此时的混凝土早期强度低,未能抵抗该种收缩应力而产生开裂。特别是在夏、冬两季,因昼夜温差较大,养护不当最容易产生温差裂缝。
三、混凝土裂缝的控制措施
(1)优选水泥品种。混凝土结构引起裂缝的主要原因之一是由于水泥水化热的大量积聚致使混凝土出现早期升温及后期降温而产生的温差变化,为此,在施工中可采取一些措施,如选用矿渣水泥、粉煤灰水泥等低热水泥品种来配制混凝土。
(2)控制材料的使用。根据施工的具体条件降低水灰比,减少水的用量,提高混凝土的密实度,可以减少混凝土的泌水、离析等现象,使混凝土的收缩变形减小。施工时尽可能选用良好的颗粒级配方案,用颗粒级配大的粗中砂来拌制混凝土,严格控制砂、石中的含泥量。另外,还应控制施工工期,尽量不要在高温季节施工,可减少温差应力对混凝土变形的影响。
(3)提高操作水平。加强混凝土振捣,可以提高混凝土的密实性和抗拉强度;加强对混凝土成品的保护和养护,避免温差裂缝的产生;对已浇筑好的混凝土应在浇筑后lO到12小时内及时做好浇水养护,以使混凝土有足够的湿度保持水化反应,并且连续养护日期一般不少于半个月。这样,不仅有利于混凝土在规定龄期内达到设计要求的强度,而且还可以在养护时降低混凝土的表面温度,减少混凝土内部的约束作用,防止收缩裂缝的产生。
(4)控制钢筋位置。在绑扎构造钢筋时为防止钢筋走位,可以用一些技术措施进行控制,从而有效地控制和减少板面裂缝的发生。
四、混凝土裂缝处理
依据混凝土裂缝宽度,深度以及扩展情况,采取不同的处理方法。
(一)对于浅表面裂缝(沉缩裂缝,干缩裂缝),缝宽小于0.5m,可用下列方法:
1.裂缝表面清理干净,用水泥浆刮抹。
2.稍深一些的裂缝,沿裂缝凿去薄弱部分,用水冲洗后,用1:2水泥砂浆修补。
(二)裂缝较深(10mm以上)
1.注射环氧树脂黏合剂。注射前,用电吹风吹干裂缝,然后用注射器把黏合剂缓慢注入,至全部充满。
2.裂缝口扩成v型,用毛刷清除粉末,用电吹风吹干,在扩口内填入环氧树脂胶泥即可。