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树先生
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2017-07-12 10:45:31 | 分类:结构专业 | 标签:结构专业

    针对钢筋混凝土结构裂缝是建设工程中常见的通病这一现状,结合实践和理论研究,对钢筋混凝土结构裂缝的危害性表现、形成原因及治理措施进行了论述,指出从设计到施工及材料选购各环节都应采取预防措施,对不同的裂缝采取相对应的措施,及时治理,减少裂缝的出现。

    裂缝可以说是混凝土建筑物的“多发病”和“长发病”,而且随着结构服役时间的增长,裂缝的数目和宽度有逐渐增大的趋势。而产生裂缝的原因众多,大致可划分为荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、施工材料质量以及施工工艺引起的裂缝等。

    1.裂缝的危害

    混凝土由骨料、水泥、水分以及存留其中的气体组成的非均质脆性材料。在温度、湿度变化的条件下,混凝土硬化产生体积变形,由于各组分材料的线膨胀系数不同,使各种材料变形不一致,产生相互约束应力,骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝(微观裂缝),且分布不规则、不连贯。但在荷载作用下或进一步温差、干缩情况下,这些裂缝开始扩展,其长度、宽度及数量均有所增加,并逐渐互相贯通,出现肉眼可见的缝宽大于等于0.03mm~0.05mm的裂缝。

    在一般工业与民用建筑中,宽度小于等于0.05mm的裂缝对使用无多大危害,且微细裂缝在混凝土中是不可避免的。因此,GB 50010混凝土结构设计规范规定,按结构所处条件的不同,除对裂缝有严格要求的构件外,对一般构件允许存在一定宽度的裂缝,应对宽度进行验算,对最大宽度允许存在一定宽度的裂缝,应进行宽度验算,由最大宽度值控制。过宽的裂缝对结构有较大的危害,主要表现在如下几方面:

中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范 Code for design of concrete structures GB 50010-2010 (2015年版) 主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期:2011年7月1日 中华人民共和国住房和城乡建设部 公 告 第919号 住房城乡建设部关于发布国家标准 混凝土结构设计规范局部修订的公告

混凝土结构设计规范[附条文说明] GB50010-2010(2015年版)


    1.1 冰冻的影响

    混凝土有了裂缝,水可渗入,当气温降到-2℃以下时,水分就会结成冰,结成冰的水分膨胀,会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次,这种散裂现象就会发生一次,这样裂缝将逐渐加宽。

    1.2 钢筋锈蚀

    由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的硬度降低,丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时,若钢筋上有水溶液。氧和电位差,就会发生电化学腐蚀,使受力钢筋截面积不断削弱。另外,锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍~3倍,这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,致使混凝土裂缝继续扩张,影响钢筋和混凝土的粘结力。

    1.3 破坏结构整体性,降低结构刚度、结构承载力、耐久性,发生渗漏。

    1.4 加快混凝土碳化剥落,降低抗疲劳能力。

    2. 混凝土裂缝原因分析

    裂缝是建筑施工中材料由于某种原因或几种原因共同引起的结构中产生不连续的现象。而混凝土裂缝是指混凝土在温度和湿度变化的条件下,硬化并产生体积变形,由于各种材料变形不一致,互相约束而产生初始应力,造成在骨料与水泥石粘结面或水泥石本身之间出现肉眼看不见的微观裂缝。其分布是不规则、不连贯的,但是在荷载作用下或进一步产生温差、收缩的情况下,裂缝开始发展,并逐渐互相串通,从而出现较大的连贯的肉眼可以看见的裂缝,称为宏观裂缝。

    混凝土搅拌后是一种不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增强的主要胶结材料。水泥的化学收缩与水泥的品种、标号、细度、用量及施工工艺有关。一般来说,水泥的标号越高、细度愈大、用量愈多,混凝土的收缩率也就随之增加。混凝土在经过收缩阶段后,总的收缩率应在0.05%左右。混凝土收缩是其固有的物理特性,也是混凝土出现裂缝的根本原因。一般地在工程中出现裂缝的部位不同,产生裂缝的原因也不同。特别是泵送混凝土出现裂缝一般是难以避免的。关键在于正确认识、及时处理,将工程质量控制在允许的范围内。

    混凝土裂缝一般可以分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝又可以分为外荷载裂缝和荷载次应力裂缝;变形裂缝也可以分为材料自身变形裂缝和结构变形裂缝。

    2.1在荷载作用下,结构的强度、刚度或稳定性不够而出现的裂缝称为荷载裂缝。这类裂缝主要是由于混凝土早期抗拉强度和弹性模量低,在外部荷载的作用下导致结构变形,从而出现裂缝。

    2.2由于温度、收缩、不均匀沉降等所引起的裂缝称为变形裂缝。这类裂缝是混凝土开裂的主要原因,具体原因如下:

    2.2.1 混凝土的收缩

    收缩是混凝土的一个主要特征,对混凝土的性能有很大影响。由收缩而产生的微观裂缝一旦发展,则有可能引起结构的开裂、变形甚至破坏。

    2.2.2温度应力

    混凝土内的水泥在水化反应过程中散发出大量热量,使混凝土升温,并与外部气温形成一定的温差,从而产生温度应力,其大小与温差有关,并直接影响到混凝土的开裂及裂缝的宽度。

    2.2.3配筋不足

    配筋间距大,配筋率小的混凝土结构开裂多。无筋混凝土比有筋混凝土开裂多,钢筋的位置也要正确,保护层过大或过小都有可能导致混凝土开裂。

    2.2.4混凝土材料及配合比

    配合比设计不当,直接影响混凝土的抗拉强度,是造成混凝土开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等,这几个因素也是互相影响的。

    2.2.5养护条件

    养护是使混凝土正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下,混凝土硬化正常,不会开裂,但是只适应于试块或是工厂的预制件生产,现场施工中不可能拥有这种条件。现场混凝土养护越接近标准条件,混凝土开裂的可能性就越小。

    2.2.6施工质量

    混凝土浇筑施工中,振捣不均匀或是漏振等情况,会造成混凝土离析、密实度差,降低结构的整体强度。混凝土内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低混凝土与钢筋的粘结力。钢筋若受至过多振动,则水泥浆在钢筋周围密集,也在降低粘结力。

    3 钢筋混凝土裂缝的处理措施

    钢筋混凝土结构不可能不出现微观裂缝,而即使出现宏观裂缝,我们也希望将其控制在规范规定的允许范围之内。这就需要从设计到施工及材料选购等各个环节采取有效预防措施。裂缝,则应对裂缝的形态、规律性、发生部位和分布区域进行调查、描述,测量其宽度、长度和深度及其稳定性,并对裂缝产生的原因进行分析,然后根据裂缝产生的原因、性质、程度、部位、受力情况及使用要求等,采取相应有效措施,及时治理。一般有以下几种方法:

    3.1对承载能力无影响的表面裂缝和大面积细裂缝,防渗水处理时可采用表面修补方法,如表面涂抹砂浆法、表面涂抹环氧胶泥法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。

    3.2当裂缝对结构整体性有影响时,或者结构有防渗防水要求时,可采用内部修补法,如水泥灌浆法和化学灌浆法。

    3.3对结构整体性和承载能力有较大影响的裂缝,采用结构加固方法。有围套加固、钢箍加固、预应力加固、粘结钢板加固和喷浆加固等办法。

    3.4对结构耐久性有影响的纵向钢筋锈蚀裂缝,应把主筋周围含盐混凝土凿除,用喷砂法清除铁锈,然后用灌浆或加围套方法修补。

    4.结语

    钢筋混凝土结构裂缝是影响建筑物满足安全性、适用性和耐久性的一个非常重要的方面,建筑物的结构或构件常常由于各种不同的原因导致各种裂缝出现,其有害程度是可以控制的。因此加强钢筋混凝土结构出现裂缝原因的分析是非常重要的,设计、施工、材料等方面因素对钢筋混凝土结构开裂的影响是相互联系、相互制约的,必须全面系统的考虑。从裂缝的分类入手,弄清裂缝出现的原因,对裂缝采取措施加以正确的处理,钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到圆满的解决。

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