建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施淺析

王 東 劉曉娟 李恒偉

在建筑工程中,混凝土裂縫是當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)中普遍存在的主要問(wèn)題,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題始終為工程設(shè)計(jì)所關(guān)注,大量的工程實(shí)踐分析表明,大多數(shù)的鋼筋混凝土構(gòu)件都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫屬于微觀裂縫,當(dāng)外荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)荷載時(shí),一般對(duì)結(jié)構(gòu)的使用無(wú)大的危害,根據(jù)規(guī)范允許其在一定范圍內(nèi)存在。有些裂縫在長(zhǎng)期的荷載或外界物理及化學(xué)因素作用下不斷產(chǎn)生和發(fā)展,引起混凝土保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋混凝土強(qiáng)度和剛度削弱、耐久性降低,甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)的正常使用,此時(shí)控制混凝土裂縫開(kāi)展是非常必要的。然而,引起混凝土裂縫的原因很多,其裂縫控制措施也就不同,主要有以下幾個(gè)方面。

1 材料和配合比方面的控制措施

1.1 材料

1)水泥。應(yīng)選用水化熱較低的水泥,嚴(yán)禁使用安全性不合格水泥。如:硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥;對(duì)大體積混凝土,宜選用中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥。對(duì)防裂抗?jié)B要求高的混凝土,所用水泥的鋁酸三鈣(C3A)含量應(yīng)不大于8%。使用時(shí)水泥的溫度不超過(guò)60℃。2)骨料。對(duì)于骨料的選用應(yīng)優(yōu)選潔凈、級(jí)配良好、含泥量較低的中砂和級(jí)配良好、空隙率較小的粗骨料。還應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)混凝土用骨料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。骨料宜堆放于棚內(nèi),防止日曬雨雪淋濕,以免影響混凝土拌合物溫度或水膠比。3)摻合料。為改善混凝土性能應(yīng)在其中摻入礦物摻合料,所用摻合料應(yīng)符合GB 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰、GB/T 18046用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉等規(guī)定。4)外加劑。宜采用減水劑改善工作性能,降低用水量,減少收縮。

1.2 配合比

1)配合比設(shè)計(jì):采用低水灰比、低用水量,以減少混凝土的收縮。2)禁止任意增加用水量。應(yīng)根據(jù)原材料的含水率,決定用水量,嚴(yán)禁隨意調(diào)整。3)配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,攪拌要均勻,離析的混凝土必須重新拌勻后,方可澆灌。

2 設(shè)計(jì)方面的控制措施

1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開(kāi)洞、留槽引起應(yīng)力集中;構(gòu)造處理不當(dāng),現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒(méi)有設(shè)附加箍筋或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開(kāi)裂。2)工程裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土的變形。如溫度變形、堿骨料反應(yīng)、環(huán)境腐蝕、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等,此類因變形引起的裂縫幾乎占到全部裂縫的85%以上。在變形作用下,結(jié)構(gòu)抗力取決于混凝土的抗拉性能,當(dāng)抗拉應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),應(yīng)驗(yàn)算裂縫間距,再根據(jù)裂縫間距驗(yàn)算裂縫寬度,當(dāng)不滿足時(shí)應(yīng)增設(shè)附加鋼筋或?qū)?gòu)件采取加強(qiáng)措施。3)適當(dāng)控制建筑物長(zhǎng)度,根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》為避免結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起的開(kāi)裂,宜采取設(shè)置伸縮縫,伸縮縫間距為30 m～50 m。多層住宅建筑控制長(zhǎng)度建議不大于50 m,高層應(yīng)控制在45 m以內(nèi)。如果超過(guò)此長(zhǎng)度,應(yīng)設(shè)置伸縮縫。超長(zhǎng)量不大時(shí),可采用設(shè)置后澆帶的方法,以減少混凝土樓板收縮開(kāi)裂。4)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。5)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位的配筋率,提高混凝土的極限拉伸。對(duì)水平構(gòu)件梁、板在滿足強(qiáng)度計(jì)算的情況下盡量采用中低強(qiáng)度混凝土。6)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征,合理設(shè)置后澆帶,在正常施工條件下,后澆帶間距20 m～30 m,保留時(shí)間一般不少于60 d。后澆帶混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí),且采用微膨脹混凝土,以防止新老混凝土界面產(chǎn)生裂縫。

3 施工方面的措施

3.1 模板的安裝和拆除

1)模板及其支架應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工機(jī)具和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。模板及支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性,能可靠地承受施工時(shí)可能遇到的任何荷載。2)安裝的模板必須構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水,不影響混凝土均勻性及強(qiáng)度發(fā)展,并能保證構(gòu)件形狀均勻規(guī)則。3)模板的支撐立柱應(yīng)置于堅(jiān)實(shí)的地面上,并應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性,間距適度,防止支撐沉陷,引起模板變形。上下層模板的支撐立柱應(yīng)對(duì)準(zhǔn)。4)合理掌握拆模時(shí)間,拆模時(shí)間不能過(guò)早,應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或開(kāi)裂。但也不能太晚,盡可能不要錯(cuò)過(guò)混凝土水化熱峰值。

3.2 混凝土的拌制

1)優(yōu)先采用預(yù)拌混凝土,其質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 14902預(yù)拌混凝土的規(guī)定,并執(zhí)行有關(guān)措施。2)優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級(jí)配,盡量減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑、降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù),盡量利用混凝土后期強(qiáng)度。加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗,提高密實(shí)度。

3.3 混凝土的運(yùn)輸

1)運(yùn)輸混凝土?xí)r,應(yīng)能保證混凝土拌合物的均勻性,防止分層離析現(xiàn)象,運(yùn)送的容器應(yīng)能保證快速運(yùn)輸,而且其運(yùn)輸頻率應(yīng)能保證混凝土施工的連續(xù)性。2)運(yùn)輸車在裝料前應(yīng)將車內(nèi)殘余物質(zhì)排凈。當(dāng)需要在卸料前續(xù)摻外加劑時(shí),在外加劑摻入車后應(yīng)進(jìn)行快速攪拌,時(shí)間由試驗(yàn)確定。3)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)的混凝土坍落度應(yīng)符合要求,當(dāng)有離析現(xiàn)象時(shí),應(yīng)進(jìn)行二次攪拌,時(shí)間由試驗(yàn)確定。嚴(yán)禁向混凝土中任意加水。4)由攪拌、運(yùn)輸?shù)饺肽?當(dāng)氣溫不高于25℃時(shí),持續(xù)時(shí)間不宜大于90 min;高于25℃時(shí),持續(xù)時(shí)間不宜大于60 min。當(dāng)摻入外加劑或采用快硬水泥時(shí),持續(xù)時(shí)間由試驗(yàn)確定。

3.4 混凝土的澆筑

1)混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析出現(xiàn),振搗應(yīng)均勻、適度。

2)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下,更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難時(shí),或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí),可采用覆蓋保溫等方法。

3)當(dāng)樓板、梁、墻、柱一起澆筑時(shí),應(yīng)先墻柱后梁板。當(dāng)板和梁在一起時(shí),先澆筑梁,后澆筑板。

4)澆筑時(shí)要防止鋼筋、模板、定位筋等的移動(dòng)和變形。

5)施工縫處澆筑混凝土前,應(yīng)將接槎處剔鑿干凈,澆水濕潤(rùn),并在接槎處鋪水泥砂漿或涂混凝土界面劑,保證施工縫處結(jié)合良好。

3.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施,特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫關(guān)系密切。早期表面干燥可使其內(nèi)外溫差較大更容易產(chǎn)生裂縫。例如混凝土路面龜裂,也稱為塑性收縮裂縫,是指混凝土澆筑后仍處于塑性狀態(tài)時(shí),由于表面水分蒸發(fā)過(guò)快而產(chǎn)生的裂縫。預(yù)防這樣的裂縫,需要澆筑后進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù),并在初凝前進(jìn)行二次抹面。

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