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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-02 15:19 熱度:
摘要:裂縫是建筑施工混凝土結構中相當普遍的現象,是長期困擾著建筑工程技術人員的一個技術難題。實踐證明,裂縫是不可避免的,但可以把它控制在無害范圍之內。本文分析、總結了在混凝土結構施工中常見的裂縫產生的主要原因,并根據實際采取有效措施。
關鍵詞:混凝土,裂縫,施工
鋼筋混凝土結構是一種耐久性較好的結構體系,但是由于混凝土的均質性較差,抗拉強度較低,又有膨脹收縮、徐變等特性,加之在實際工程中,往往由于施工過程控制不嚴、設計考慮不周、使用不當等原因,致使混凝土結構出現不同程度的裂縫,給結構造成一定的損傷,影響建筑物的正常使用,有些裂縫則危及結構的安全,甚至造成建筑物的嚴重破壞或倒塌。防止和減輕混凝土裂縫對建筑物的損害,正確“診斷”混凝土裂縫形成的原因,提出切實有效的“防治”方法,是至關重要的。
一、產生裂縫的主要原因分析
1.1水泥水化熱
水化熱裂縫多在大體積混凝土或高強混凝土中發生,一般多在大體積或高強混凝土施工過程中,由于混凝土水化熱很高,在凝固過程中釋放出大量的水化熱,致使混凝土內部溫度與混凝土表面溫度以外部環境的溫度相差較大,加之有結構自身約束存在,從而產生溫度和收縮應力,導致水化熱裂縫的產生。通常情況下,大體積混凝土當混凝土內部與表面溫度超過25℃,混凝土表面溫度與環境溫度超過15℃時,最高澆筑溫度大于28℃且混凝土斷面溫度變化梯度較大時,則易出現水化熱裂縫。由于混凝土結構表面可以自然散熱,實際上內部的最高溫度,多數發生在澆筑后的最初3-5天。
1.2塑性塌落裂縫
一般多在混凝土澆筑過程中或澆筑成型后,在混凝土初凝前發生,由于混凝土拌合物中的骨料在在自重作用下緩慢下沉,水向上浮,即所謂的泌水。若是素混凝土,混凝土內部下沉是均勻的。若是鋼筋混凝土,鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂,而鋼筋兩側及下方的混凝土產生下沉,則混凝土沿鋼筋表面產生順筋裂縫。這種塑性塌落裂縫,對于大流動性混凝土或水灰比較大的混凝土尤為嚴重,一般情況,塑性塌落裂縫深度多達鋼筋的表面。
另一種塑性塌落裂縫發生在梁板交接的陰角處,澆筑初凝以前梁內混凝土粗骨料下沉,灰漿上浮,灰漿自身收縮性比較大,這樣就會形成沿板根分布的裂縫,這種裂縫寬達1~3mm,長達幾十公分。這種塌落性裂縫與混凝土的坍落度的大小和細骨料的含量有著直接的關系,水灰比越大,細骨料含量越大,混凝土的流動性也就越大,就越容易產生塌落性裂縫。
1.3外界氣溫變化
混凝土在施工階段,它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會大大增加內外層混凝土溫差,這對混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的;溫差愈大,溫度應力也愈大。同時,在高溫條件下,混凝土不易散熱,混凝土內部的最高溫度一般可達60-65℃,并且有較長的延續時間。因此,應采取溫度控制措施,防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。
混凝土結構的溫度裂縫由于其約束程度不同將產生較大的差異混凝土約束大致可分為“外約束”和“內約束”兩大類:“外約束”是指一個物體受到其它物體的阻礙,一個結構變形受到另一個結構的阻礙,這種物體與物體之間,結構與結構之間的相互牽制作用稱作“外約束”;“內約束”是指一個物體或一個物體本身各質點之間的相互約束作用成為“內約束”。混凝土結構產生的溫度裂縫,絕大部分與“外約束”有關,少部分是由于“內約束”所造成。
1.4混凝土的收縮
一般在混凝土硬化過程中或使用一段時間后產生,這種裂縫是在有約束的條件下,由于混凝土的體積收縮、外界溫度變化共同作用導致混凝土產生收縮和溫度應力及變形,當其收縮和溫度應力達到混凝土抗拉強度極限值或硅變形極限值時,混凝土即產生收縮溫度裂縫。由于這種裂縫是由于收縮和溫度共同作用所引起,因此其裂縫形態比較復雜。如混凝土結構首先是由于混凝土收縮引起的裂縫,則其裂縫規律一般為每隔一段距離有一條裂縫,且具有溫度低時裂縫開展寬度較大,溫度高時,裂縫開展寬度較小的規律。如果硅結構裂縫首先是由于溫度應力所引起,則這種裂縫不僅隨著溫度變化而變化,而且還隨著混凝土收縮的增大而增大。
通常情況下,如果導致產生溫度應力的根源未進行徹底治理的情況下,收縮溫度裂縫將隨時間的推移而逐漸發展。
二、混凝土裂縫控制措施
混凝土裂縫產生的主要原因是溫度和濕度的,混凝土在施工階段常受外界氣溫變化的影響。混凝內部溫度為水泥水化熱的絕熱溫度和澆筑溫度二者的疊加值,其中澆筑溫度與外界溫有直接關系。一般而言,外界氣溫愈高,混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱,混凝土的澆筑溫度也愈高,當氣溫下降,會大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度,造成溫差和溫度應力,使大體積混凝土出現裂縫。為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
2.1控制溫度
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5)規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;
(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施;
2.2改善約束條件
①合理地分縫分塊;
②避免基礎過大起伏;
③合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;
此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。
在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當混凝土溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應力,出現“溫度沖擊”現象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對于防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。
混凝土的早期養護,主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到兩個方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行,以期達到設計的強度和抗裂能力。
三、結束語
混凝土結構施工過程中常見的裂縫盡管有十幾種類型,但其特點和形成規律各不相同,在實際工程中,往往裂縫形成的原因是多種因素造成的,實際施工過程中混凝土出現的開裂,絕大多數都是由干縮、冷縮、溫度應力、早期塑性收縮和自生收縮等多種收縮疊加所致。其中有主要因素,也有次要因素,因此分清主次因素,對混凝土結構裂縫原因給出科學正確的“診斷”,對于防止混凝土結構裂縫才是至關重要的,才能對癥下藥,減少或避免有害裂縫的發生。
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文章標題:混凝土施工中裂縫控制分析
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