高层建筑混凝土结构裂缝产生原因与防治对策研究

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。凝固后坚硬如石,受压能力好,但受拉能力差,容易因受拉而断裂。比如混凝土裂缝对钢筋的保护降低,导致破坏加速,从而寿命大大降低。建筑物要有人定期进行检查,发现隐患要进行一定的处理,早发现早处理,才能使寿命提高。为此具体探讨了高层建筑钢筋混凝土结构裂缝产生的原因,提出了相应的治理对策。

关键词:高层建筑;钢筋混凝土结构;裂缝

中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)15-0341-02

1 高层建筑钢筋混凝土结构裂缝产生的原因分析

1.1 材料原因

水、砂、石、水泥等原材料选用质量不合格,从而引起混凝土出现裂缝。砂率偏大或细砂含量偏大,采用含泥量大的细砂配制的混凝土收缩大、抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝。水泥的异常凝结和异常膨胀,其安定性很差,在混凝土浇筑后达到一定的强度以前,在凝结硬化阶段会产生小裂缝。水泥生产商由于采用新工艺、新方法,生产出满足当前工程建设需要的高早强、优质新型水泥。它的显著特征就是硅酸三钙和铝酸钙的含量比过去有较大幅度的提高,粉磨后的比表面积加大。就混凝土而言,采用硅酸三钙和铝酸三钙含量大以及比表面积大的水泥,将会使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。大量工程实践证明,目前建筑工程施工中,尤其采用早强型水泥工程更容易产生裂缝。骨料颗粒级配不当或采用不恰当的间断级配,使混凝土的收缩增大,从而引起混凝土出现裂缝,水泥用量大、水灰比小、坍落度过大、砂率过高、石子粒径太大等原因引起混凝土出现裂缝。据有关资料说明对于低水灰比的混凝土,水灰比每增加0.05,强度将降低10MPa,同时增大混凝土的收缩性。1.2 设计原因

结构设计不合理,忽略了结构约束,忽略构造钢筋的重要性,因而经常出现构造性裂缝。房屋建筑标准对采光、通风、装饰的要求,对于设计时建筑平面不规则、转角布局比较普遍。建筑专业设计人员在设计时,一般只注重建筑功能而忽视结构问题,因此建筑布置不规则造成建筑物局部出现应力集中,形成较薄弱部位,受到混凝土收缩及温度差距大的影响,引起结构开裂。结构在不同的荷载作用下受到剪力、拉力及各各种荷载组合,对混凝土产生破坏,地基的不均匀沉降等形成不同的裂缝。地基基础处理不当,基础设计不合理,将使房屋产生较大的不均匀沉降,也容易使结构产生裂缝,这种裂缝的出现一般伴随出现墙体及楼板裂缝。

1.3 施工原因

施工现场措施不到位引起的裂缝。混凝土浇筑时原基底过干,未浇水湿润,使混凝土早期脱水引起收缩裂缝;混凝土浇筑后环境温差过大使混凝土产生温度裂缝。混凝土养护未及时或养护不到位引起裂缝。混凝土早期的合理养护对其性能的发挥和强度的增加是十分重要的。它可以避免表面脱水的现象。在工程实际施工中,由于许多的施工人员对此不够重视,不能严格按规范进行执行,养护时间不足,养护方法不当。形成了楼面混凝土缺乏较足够的浇水养护时间及足够的养护水量。未做好养护记录,空就浇没空就不浇,随意性太大。钢筋保护层偏大、钢筋搭接、锚固不良、保护层厚度不够等方面引起的裂缝。施工浇筑混凝土时为铺设架板,施工人员在钢筋上踩踏致使板面负筋下沉造成混凝土保护层偏大。混凝土材料结构是非均质的,承受拉力作用时,截面中各质点受力是不均匀的,有大量的不规则的应力集中点,由于应力首先达到抗拉强度极限,引起了局部塑性变形,如配筋不均,在继续受力的情况下,便会在应力集中处出现裂缝。

1.4 保养原因

在设计以外的荷载作用下,从而在某些部位引起次应力导致结构裂缝;建筑结构在凿槽、开洞等,在孔洞边产生集中的应力,这些结构的转角处或构件形状突变处易出现裂缝。建筑物、构筑物基础不均匀沉降,产生的沉降裂缝。沉降裂缝多属惯穿性裂缝。使用过程中结构受力状态发生改变。在使用过程中随意拆除承重墙或凿洞,在设计不考虑隔墙的位置上增加隔墙,使荷载增加。导致钢筋混凝土结构产生裂缝。外部环境温度变化引起混凝土出现裂缝。主要是因为环境温度下降使混凝土受拉而引起的裂缝。偶然因素引起的裂缝。如发生地震、火灾、爆炸等。

2 高层钢筋混凝土结构裂缝的防治措施

2.1 材料措施

在选择砂子、石子等骨料时,应根据结构的要求增加粗骨料的比例并保证骨料有良好的级配,减少骨料的孔隙率及胶结材料数量,降低水化热,提高混凝土的抗裂缝性能,防止裂缝出现。混凝土浇筑用的砂子严格使用中、粗砂,不允许使用细砂。砂子在使用前要按规定要求进行检验,其颗粒级配、含泥量、有害物质含量、风化岩含量、反应性骨料含量、坚固性等应符合使用要求。水泥品种的选用和水泥用量的控制,对于混凝土工程中所使用的水泥应根据工程的特点,选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热,减少混凝土内外温差而出现裂缝的有效途径。比如选择矿渣硅酸盐、普通硅酸盐等低水化热水泥。水泥进场时必须有生产厂家的出厂质量合格证,进场后严格按规定进行送检,应有3天及28天的强度报告。不符合要求的严禁使用。

2.2 设计措施

设计中应尽量避免结构突变带来的集中应力,例如截面突变,刻槽、开洞等,若因建筑结构或其他方面原因必须做时,应充分考虑采取突变处做成渐变过渡及加强构造配筋等给以结构加强。建筑平面有凹口时,凹口处外横墙应与内横墙拉通对齐,并应在凹口外缘设置拉梁,其截面及配筋不能太小,凹口处的楼板应适当加厚并加强配筋,这样能较好的抵抗集中应力及混凝土的收缩力。设计中应重视对钢筋的配置,特别是针对不同受力假设采用不同的计算简图时,受力钢筋和构造配筋的确定应予以高度重视。

2.3 施工措施

在施工过程中,严格按配合比要求下料,混凝土搅拌均匀,保证混凝土强度的稳定性;严格控制混凝土水灰比及坍落定;施工时要求振动密实,防止出现混凝土漏振和过振现象。从而提高混凝土的抗裂性能。注意拆模时间和顺序,要使混凝土强度达到规范要求后方可拆模。否则拆模过早可直接造成混凝土楼板的弹性变形,致使混凝土早期强度低时受到应力作用下引起混凝土开裂。要加强养护,刚浇筑完的混凝土尚处于凝固化状态,水化速度快,须采取保湿措施防止表面脱水而产生裂缝。在考虑作为施工材料堆放的场地范围,应在模板制安时就预先考虑采用加密立杆和搁栅增加模板支撑的强度,以减少变形来加强该范围的抗冲击振动荷载。但是楼板上堆放的材料不得超过模板设计的荷载。防止楼板裂缝的产生。安装及拆除模板时一定要轻拿轻放,不得撞击楼层混凝土或支撑结构,拆下的模板应及时进行转运,不要集中且大量的堆放在楼板上。避免混凝土结构过早的受到较大、较集中的施工荷载而产生裂缝。

2.4 保养措施

常温情况下应严格按规定及时对混凝土浇水养护,高温、低温环境下,浇水后应适当覆盖,使混凝土不致受风吹、曝晒,以保持混凝土足够的湿润状态,避免混凝土过早干裂;避免因过大的变形应力超过混凝土拉应力而出现裂缝。混凝土浇水养护的次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为宜。对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土应不少于7天,对于抗渗混凝土及掺缓凝剂的混凝土,不少于14天。

总之,钢筋混凝土结构裂缝的控制是一个综合性的课题,工程使用的材料、设计、施工等方面因素对钢筋混凝土结构裂缝的影响是相互联系、相互制约的,必须全面的考虑。随着当今对混凝土结构研究的发展,建筑技术水平的不断提高,钢筋混凝土结构裂缝问题将会渐渐的得到解决。

参考文献

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