高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因與防治對(duì)策研究

摘要:混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后堅(jiān)硬如石，受壓能力好，但受拉能力差，容易因受拉而斷裂。比如混凝土裂縫對(duì)鋼筋的保護(hù)降低，導(dǎo)致破壞加速，從而壽命大大降低。建筑物要有人定期進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患要進(jìn)行一定的處理，早發(fā)現(xiàn)早處理，才能使壽命提高。為此具體探討了高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的治理對(duì)策。

關(guān)鍵詞:高層建筑;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);裂縫

中圖分類號(hào):TU

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)15-0341-02

1 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 材料原因

水、砂、石、水泥等原材料選用質(zhì)量不合格，從而引起混凝土出現(xiàn)裂縫。砂率偏大或細(xì)砂含量偏大，采用含泥量大的細(xì)砂配制的混凝土收縮大、抗拉強(qiáng)度低，容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫。水泥的異常凝結(jié)和異常膨脹，其安定性很差，在混凝土澆筑后達(dá)到一定的強(qiáng)度以前，在凝結(jié)硬化階段會(huì)產(chǎn)生小裂縫。水泥生產(chǎn)商由于采用新工藝、新方法，生產(chǎn)出滿足當(dāng)前工程建設(shè)需要的高早強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)新型水泥。它的顯著特征就是硅酸三鈣和鋁酸鈣的含量比過去有較大幅度的提高，粉磨后的比表面積加大。就混凝土而言，采用硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量大以及比表面積大的水泥，將會(huì)使水泥水化熱升高和混凝土的收縮變形加大。大量工程實(shí)踐證明，目前建筑工程施工中，尤其采用早強(qiáng)型水泥工程更容易產(chǎn)生裂縫。骨料顆粒級(jí)配不當(dāng)或采用不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，使混凝土的收縮增大，從而引起混凝土出現(xiàn)裂縫，水泥用量大、水灰比小、坍落度過大、砂率過高、石子粒徑太大等原因引起混凝土出現(xiàn)裂縫。據(jù)有關(guān)資料說明對(duì)于低水灰比的混凝土，水灰比每增加0.05，強(qiáng)度將降低10MPa，同時(shí)增大混凝土的收縮性。1.2 設(shè)計(jì)原因

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，忽略了結(jié)構(gòu)約束，忽略構(gòu)造鋼筋的重要性，因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。房屋建筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)采光、通風(fēng)、裝飾的要求，對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)建筑平面不規(guī)則、轉(zhuǎn)角布局比較普遍。建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，一般只注重建筑功能而忽視結(jié)構(gòu)問題，因此建筑布置不規(guī)則造成建筑物局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，形成較薄弱部位，受到混凝土收縮及溫度差距大的影響，引起結(jié)構(gòu)開裂。結(jié)構(gòu)在不同的荷載作用下受到剪力、拉力及各各種荷載組合，對(duì)混凝土產(chǎn)生破壞，地基的不均勻沉降等形成不同的裂縫。地基基礎(chǔ)處理不當(dāng)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理，將使房屋產(chǎn)生較大的不均勻沉降，也容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫的出現(xiàn)一般伴隨出現(xiàn)墻體及樓板裂縫。

1.3 施工原因

施工現(xiàn)場措施不到位引起的裂縫。混凝土澆筑時(shí)原基底過干，未澆水濕潤，使混凝土早期脫水引起收縮裂縫;混凝土澆筑后環(huán)境溫差過大使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。混凝土養(yǎng)護(hù)未及時(shí)或養(yǎng)護(hù)不到位引起裂縫。混凝土早期的合理養(yǎng)護(hù)對(duì)其性能的發(fā)揮和強(qiáng)度的增加是十分重要的。它可以避免表面脫水的現(xiàn)象。在工程實(shí)際施工中，由于許多的施工人員對(duì)此不夠重視，不能嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行執(zhí)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)。形成了樓面混凝土缺乏較足夠的澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間及足夠的養(yǎng)護(hù)水量。未做好養(yǎng)護(hù)記錄，空就澆沒空就不澆，隨意性太大。鋼筋保護(hù)層偏大、鋼筋搭接、錨固不良、保護(hù)層厚度不夠等方面引起的裂縫。施工澆筑混凝土?xí)r為鋪設(shè)架板，施工人員在鋼筋上踩踏致使板面負(fù)筋下沉造成混凝土保護(hù)層偏大。混凝土材料結(jié)構(gòu)是非均質(zhì)的，承受拉力作用時(shí)，截面中各質(zhì)點(diǎn)受力是不均勻的，有大量的不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn)，由于應(yīng)力首先達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限，引起了局部塑性變形，如配筋不均，在繼續(xù)受力的情況下，便會(huì)在應(yīng)力集中處出現(xiàn)裂縫。

1.4 保養(yǎng)原因

在設(shè)計(jì)以外的荷載作用下，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫;建筑結(jié)構(gòu)在鑿槽、開洞等，在孔洞邊產(chǎn)生集中的應(yīng)力，這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處易出現(xiàn)裂縫。建筑物、構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生的沉降裂縫。沉降裂縫多屬慣穿性裂縫。使用過程中結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生改變。在使用過程中隨意拆除承重墻或鑿洞，在設(shè)計(jì)不考慮隔墻的位置上增加隔墻，使荷載增加。導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。外部環(huán)境溫度變化引起混凝土出現(xiàn)裂縫。主要是因?yàn)榄h(huán)境溫度下降使混凝土受拉而引起的裂縫。偶然因素引起的裂縫。如發(fā)生地震、火災(zāi)、爆炸等。

2 高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

2.1 材料措施

在選擇砂子、石子等骨料時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求增加粗骨料的比例并保證骨料有良好的級(jí)配，減少骨料的孔隙率及膠結(jié)材料數(shù)量，降低水化熱，提高混凝土的抗裂縫性能，防止裂縫出現(xiàn)。混凝土澆筑用的砂子嚴(yán)格使用中、粗砂，不允許使用細(xì)砂。砂子在使用前要按規(guī)定要求進(jìn)行檢驗(yàn)，其顆粒級(jí)配、含泥量、有害物質(zhì)含量、風(fēng)化巖含量、反應(yīng)性骨料含量、堅(jiān)固性等應(yīng)符合使用要求。水泥品種的選用和水泥用量的控制，對(duì)于混凝土工程中所使用的水泥應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)，選擇低水化熱水泥和在保證混凝土強(qiáng)度的前提下盡量減少水泥用量是有效降低水化熱，減少混凝土內(nèi)外溫差而出現(xiàn)裂縫的有效途徑。比如選擇礦渣硅酸鹽、普通硅酸鹽等低水化熱水泥。水泥進(jìn)場時(shí)必須有生產(chǎn)廠家的出廠質(zhì)量合格證，進(jìn)場后嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行送檢，應(yīng)有3天及28天的強(qiáng)度報(bào)告。不符合要求的嚴(yán)禁使用。

2.2 設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)突變帶來的集中應(yīng)力，例如截面突變，刻槽、開洞等，若因建筑結(jié)構(gòu)或其他方面原因必須做時(shí)，應(yīng)充分考慮采取突變處做成漸變過渡及加強(qiáng)構(gòu)造配筋等給以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。建筑平面有凹口時(shí)，凹口處外橫墻應(yīng)與內(nèi)橫墻拉通對(duì)齊，并應(yīng)在凹口外緣設(shè)置拉梁，其截面及配筋不能太小，凹口處的樓板應(yīng)適當(dāng)加厚并加強(qiáng)配筋，這樣能較好的抵抗集中應(yīng)力及混凝土的收縮力。設(shè)計(jì)中應(yīng)重視對(duì)鋼筋的配置，特別是針對(duì)不同受力假設(shè)采用不同的計(jì)算簡圖時(shí)，受力鋼筋和構(gòu)造配筋的確定應(yīng)予以高度重視。

2.3 施工措施

在施工過程中，嚴(yán)格按配合比要求下料，混凝土攪拌均勻，保證混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定性;嚴(yán)格控制混凝土水灰比及坍落定;施工時(shí)要求振動(dòng)密實(shí)，防止出現(xiàn)混凝土漏振和過振現(xiàn)象。從而提高混凝土的抗裂性能。注意拆模時(shí)間和順序，要使混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后方可拆模。否則拆模過早可直接造成混凝土樓板的彈性變形，致使混凝土早期強(qiáng)度低時(shí)受到應(yīng)力作用下引起混凝土開裂。要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，剛澆筑完的混凝土尚處于凝固化狀態(tài)，水化速度快，須采取保濕措施防止表面脫水而產(chǎn)生裂縫。在考慮作為施工材料堆放的場地范圍，應(yīng)在模板制安時(shí)就預(yù)先考慮采用加密立桿和擱柵增加模板支撐的強(qiáng)度，以減少變形來加強(qiáng)該范圍的抗沖擊振動(dòng)荷載。但是樓板上堆放的材料不得超過模板設(shè)計(jì)的荷載。防止樓板裂縫的產(chǎn)生。安裝及拆除模板時(shí)一定要輕拿輕放，不得撞擊樓層混凝土或支撐結(jié)構(gòu)，拆下的模板應(yīng)及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，不要集中且大量的堆放在樓板上。避免混凝土結(jié)構(gòu)過早的受到較大、較集中的施工荷載而產(chǎn)生裂縫。

2.4 保養(yǎng)措施

常溫情況下應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定及時(shí)對(duì)混凝土澆水養(yǎng)護(hù)，高溫、低溫環(huán)境下，澆水后應(yīng)適當(dāng)覆蓋，使混凝土不致受風(fēng)吹、曝曬，以保持混凝土足夠的濕潤狀態(tài)，避免混凝土過早干裂;避免因過大的變形應(yīng)力超過混凝土拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的次數(shù)以能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態(tài)為宜。對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土應(yīng)不少于7天，對(duì)于抗?jié)B混凝土及摻緩凝劑的混凝土，不少于14天。

總之，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制是一個(gè)綜合性的課題，工程使用的材料、設(shè)計(jì)、施工等方面因素對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的影響是相互聯(lián)系、相互制約的，必須全面的考慮。隨著當(dāng)今對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展，建筑技術(shù)水平的不斷提高，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題將會(huì)漸漸的得到解決。

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