浅析建筑物主体结构裂缝产生的原因及防治措施

2019-05-29 版权声明 举报文章

摘要:要控制建筑物主体结构的裂缝,除了在设计中采取相应的措施外,施工过程也很关键,只有两者同时结合,双管齐下,建筑物主体结构裂缝的控制才能取得满意的效果。

关键词:建筑物主体结构;裂缝;原因;防治措施

Abstract: To control the cracks of the main building structure, the process is also critical to take the appropriate measures in the design, construction, only the two combined two-pronged approach, building the main structure of crack control in order to obtain satisfactory results.Keywords: building the main structure; cracks; reason; control measures

中图分类号:G267文献标识码:A 文章编号:

建筑物主体结构的裂缝影响建筑结构的整体性和使用功能,也会给观者造成不安全感,但是只要裂缝在不立即危及结构安全和使用时却容易被施工人员不重视。然而在关键部分有裂缝的建筑物在地震荷载等随机荷载的作用下,往往容易引起提前破坏,因此在建筑设计和施工过程中应提前采取相应的预防措施,才能使重要部位的裂缝得到有效的控制。下面我们讨论一下建筑物主体结构裂缝产生的原因及防治措施。

一、建筑主体结构裂缝的成因

1、设计产生的原因

钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力的结构体系,结构设计人员根据地基情况,静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。参考有关规范可知,对结构变形作用引起的裂缝问题,客观上有两种处理方法:第一,灵活掌握设计规范,没有验算裂缝的明确规定,设计方法留给设计人员自由处理。基本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的实际处理手法。第二,设计规范有明确规定时,对于荷载裂缝按照计算公式严格控制的允许宽度。对于变形裂缝没有计算规定的,只按规范留伸缩缝。但是,大量工程实践证明,建筑物主体结构是否变形开裂并不完全取决于留缝与否,还与其他许多因素有关。我们认为,控制裂缝应该防患于未然。现代社会,建筑物逐渐向长大化、复杂化发展,混凝土设计强度等级向高强化发展,设计师往往只注重结构安全,而对变形、裂缝控制考虑不周,这也是结构裂缝发生增多的原因之一。

2、材料原因

混凝土结构在变形裂缝中收缩裂缝占有80% 的比例,这要从混凝土的性质来说:

(1)干燥收缩

研究表明,水泥加水后变成水泥硬化体,其绝对体积要减小。每100 克水泥水化后的化学减缩值为7 ~ 9ml,如混凝土水泥用量为350kg /m3 ,则形成孔缝体积约25 ~ 30. l /m3。这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明,每100g 水泥浆体可蒸发水约6ml,如混凝土水泥用量为350kg /m3 ,当混凝土在干燥条件下,则蒸发水量达21.l /m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力,使混凝土产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0. 1% ~ 0. 2%; 混凝土的干缩值为0. 04% ~ 0. 06%。而混凝土的极限拉伸值只有0. 01% ~0.02%,故易引起干缩裂缝。

(2)温差收缩

水泥水化是个放热过程,其水化热为165 ~ 250 焦尔/克,随混凝土水泥用量提高,其绝热温升可达50 ~ 80℃。研究表明,当混凝土内外温差10℃ 时,产生的冷缩值εc = Tα =10110 - 5 = 0. 01%,如温差为20 ~ 30℃时,其冷缩值为0. 02 ~0. 03%,当其大于混凝土的极限拉伸值时,则引起结构开裂。

(3)塑性收缩

混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形,它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在混凝土表面上,特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂,宽度达1 ~ 2mm,属表面裂缝。水灰比过大,水泥用量大,外加剂保水性差,粗骨料少,振捣不良,环境温度高,表面失水大等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。

(4)自生收缩

密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低,称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压,因而引起混凝土的自生收缩。高水灰比的普通混凝土( OPC)由于毛细孔隙中贮存大量水分,自干燥引起的收缩压力较小,所以自生收缩值较低而不被注意。但是,低水灰比的高性能混凝土( HPC) 则不同,早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快,以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密,外界水泥很难渗入补充,在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明,龄期2个月水胶比为0. 4的HPC,自干收缩率为0. 01%,水胶比为0. 3的HPC,自干收缩率为0. 02%。HPC 的总收缩中干缩和自收缩几乎相等,水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知,HPC的收缩性与OPC完全不同,OPC以干缩为主,而HPC 以自干收缩为主。问题的要害是: HPC 自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天,湿度梯度首先引发表面裂缝,随后引发内部微裂缝,若混凝土变形受到约束,则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。

以上是从水泥混凝土物理化学特性分析其各种收缩现象,早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝,混凝土进入硬化阶段后,混凝土水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩( 包括自干收缩) ,这是诱发裂缝的主要原因。

3、 施工管理原因

建筑物主体结构产生裂缝有很大一方面和施工管理有关,混凝土浇筑不均匀密实,施工缝和细部处理马虎,会带来结构开裂的后患; 振捣过量则使浮浆过厚,抹压又不及时,则混凝土表面出现塑性裂缝,影响观感。墙拆摸板过早,混凝土水化热正处于高峰,内外温差最大; 混凝土容易开裂。混凝土养护也十分重要,但许多施工单位忽视这一环节,尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位,很容易产生收缩裂缝。当然,混凝土配合比设计是否科学合理,水泥与外加剂是否相适应,砂石级配及其含泥量是否符合规范要求,混凝土坍落度控制是否合理,这些都影响到混凝土的质量及其收缩变形的。

二、建筑主体结构裂缝的主要防治措施

1、针对混凝土离析与收缩所采取的防治措施

混凝土离析与其材料质量有着非常密切的联系,为此若想有效避免离析裂缝的出现,就必须尽量缩短混凝土的运输时间,保障混凝土内的水分适量,不被流失掉。同时还要确保混凝土振捣均匀,防止漏振,影响混凝土和易性以及过渡振捣导致混凝土出现离析分层。对混凝土收缩裂缝进行有效预防关键要做好混凝土浇筑过程中的养护工作,在夜间要对浇筑的混凝土结构进行覆盖养护,控制混凝土内部水分的蒸发。

2、对温度裂缝进行预防的措施

采用改善骨料级配、掺混合料、或加引气剂塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量,在混凝土拌合时可在水中加冰块(但注意水的用量),或将碎石冷却后再拌合以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑时应减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。可在混凝土中埋入冷却管,通入冷水降温。合理规定拆模时间,不得为赶工期而提前拆模;当气温降低幅度大时应进行表面保温,防止混凝土内外温差过大。

3、施工质量控制的具体措施

加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后及时通知勘察及设计单位到现场核查验收。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,必须先对其采取加固处理,并经验收后,方可进行下一步施工。开挖基槽时,要注意不扰动其原有基底结构。合理安排施工顺序。相邻建筑物间距较近时,一般应先施工较深基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。

4、 设计措施

要做好建筑结构设计的前期工作,综合分析建筑物的结构类型、基础类型及地基类型,使结构布置尽量合理。结构主体高度、荷载差异较大的部位或地基土承载力有变化,容易产生由于地基的不均匀沉降导致的裂缝,因此在适当的部位应设置沉降缝。为了避免温度裂缝的产生,也要从设计上采取预防措施,严格按照规范规定的不同结构体系设置温度伸缩缝;屋面承受的温度变化最大,产生温度应力也最大的,也应在设计过程应采取加强措施。

减少地基的不均匀沉降,除了前述的措施外,在基础设计中可以采取调整基础的埋深度,不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,调整地基的不均匀变形。限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制,同样,也可以和其它结构缝合并使用。合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中。

综上所述,要想要控制建筑物的裂缝,一定要重视建筑物裂缝,遇到裂缝细致分析,当然更重要的是提前预防,除了在设计中采取相应的措施外,施工过程也很关键,只有两者同时结合,建筑物裂缝的控制才能取得满意的效果。

参考文献:

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