[摘要] 對(duì)鋼筋混凝土大梁產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行了分析, 提出了預(yù)防這種裂縫產(chǎn)生所采取的措施和建議, 給企業(yè)提高了很大的經(jīng)濟(jì)效益和聲譽(yù)。
[關(guān)鍵詞] 鋼筋混凝土大梁; 裂縫; 分析; 對(duì)策
[中圖分類號(hào)] TU3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673- 1093(2007)02- 0053- 02
1 概述
近幾年, 隨著城市建設(shè)的發(fā)展, 高層以及特殊功能的建筑日益增多, 要求滿足各項(xiàng)功能的大跨度、大開間的工程越來(lái)越多。但是, 鋼筋混凝土大梁施工因種種原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象, 這給企業(yè)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失, 也嚴(yán)重影響了企業(yè)的聲譽(yù)。本文就大梁裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析, 并提出了相應(yīng)的對(duì)策。
2 分析
2.1 由于受力較大產(chǎn)生的裂縫
( 1) 由外力造成的裂縫, 其中包括施工超載、設(shè)計(jì)承載力不夠、構(gòu)造措施不合理、各種外力沖擊等所造成的裂縫。此外, 在許多工程交付使用后, 使用者擅自更改建筑物的使用性質(zhì)造成設(shè)計(jì)承載力不足而引起混凝土梁裂縫的產(chǎn)生。其表現(xiàn)形式多為斜向裂縫, 而且是下寬上窄, 如圖1 所示。
( 2) 由混凝土內(nèi)力造成裂縫, 其中包括溫度變形裂縫,干縮變形裂縫。其表現(xiàn)形式一般為垂直方向的裂縫, 且多為中間寬, 上下兩端窄, 如圖2 所示。
2.2 由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的裂縫
( 1) 沉降縫設(shè)置不合理, 在豎向高差比較大, 基礎(chǔ)設(shè)置形式不同, 地基承載力發(fā)生突變部位均應(yīng)設(shè)置沉降縫, 不然
會(huì)因不均勻沉降產(chǎn)生裂縫
( 2) 由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生的混凝土梁裂縫, 如大型門廊的梁與主樓柱相錨接, 由于主樓沉降量與門廊沉降量不相等, 則在此錨接部位造成鋼筋混凝土梁扭裂。
( 3) 設(shè)計(jì)只設(shè)受力筋而構(gòu)造筋設(shè)置不足造成混凝土梁裂縫。如因空間限制而使混凝土大梁設(shè)計(jì)為h 近似等于b的混凝土梁, 則需考慮震配對(duì)混凝土變形的約束用筋而不加配制, 造成由于混凝土干縮變形而裂縫。
( 4) 設(shè)計(jì)概念不合理, 對(duì)構(gòu)造筋考慮不全, 而造成鋼筋混凝土大梁裂縫。如已構(gòu)成深梁的混凝土梁仍按普通梁配筋,不設(shè)抵抗由深梁特性而產(chǎn)生的水平剪力配筋, 如圖3 所示。
2.3 由于材料選擇不當(dāng)造成的裂縫
( 1) 由于水泥用量不當(dāng)引起的混凝土梁裂縫。因水泥的水化熱能引起混凝土發(fā)生內(nèi)部溫度應(yīng)力和溫度變形, 而且與水泥用量成正比。水泥在水化過(guò)程中, 產(chǎn)生大量的熱能使
混凝土內(nèi)部溫度升高, 當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫度差過(guò)大時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形, 當(dāng)混凝土內(nèi)部與外部溫度差≥25℃時(shí), 所產(chǎn)生的應(yīng)力值大于混凝土內(nèi)部的抗拉強(qiáng)度時(shí), 則混凝土就會(huì)抗裂。
在這里溫度應(yīng)力與溫度差成正比, 溫度差越大, 所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也就越大, 當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)外所有約束力時(shí), 就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
混凝土內(nèi)部溫度與混凝土的厚度及水泥用量有直接關(guān)系, 混凝土越厚, 水泥用量越大, 則所產(chǎn)生的內(nèi)部溫度也就越高, 引起的溫度裂縫也就越大。
( 2) 選用緩凝劑不當(dāng)。特別是氣溫高的夏季, 使用緩凝效果不好的緩凝劑, 不能起到延緩水泥水化速度的作用, 不能延緩混凝土的初凝時(shí)間, 不能延緩水化熱峰值的出現(xiàn), 不能達(dá)到減小混凝土坍落度的損失, 從而不利于減小混凝土的裂縫, 所以緩凝劑的選用是非常關(guān)鍵的, 而緩凝劑的選用又是施工單位或混凝土攪拌站不太重視或理論上認(rèn)識(shí)不夠的項(xiàng)目, 需特別引起注意。
( 3) 對(duì)散裝水泥本身的溫度控制不夠。當(dāng)前施工企業(yè)大部分用散裝水泥, 對(duì)散裝水泥本身的溫度控制不夠, 卻又是一個(gè)施工企業(yè)不太重視的要素。要知道425# 散裝硅酸鹽水泥, 夏季出廠溫度最好控制在80℃左右, 而在用攪拌混凝土的水泥溫度最好控制在≤50℃為好。所以剛出廠的散裝水泥如果不經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕禍鼐陀迷诨炷羶?nèi), 由于水泥溫度過(guò)高, 勢(shì)必就會(huì)加速水泥的水化速度, 使混凝土坍落度損失加快, 混凝土水化熱峰值也提前達(dá)到, 從而使混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大, 當(dāng)混凝土內(nèi)外應(yīng)力超過(guò)混凝土自身所具有的抗拉能力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂縫。
( 4) 為保證泵送混凝土的強(qiáng)度, 盲目增大水泥用量, 雖然混凝土強(qiáng)度等級(jí)保證了, 但在混凝土內(nèi)部形成水泥過(guò)剩,由于水的凝聚作用, 造成在同一個(gè)構(gòu)件內(nèi)形成多個(gè)凝聚中心, 則凝聚中心與凝聚中心之間產(chǎn)生拉力, 從而造成鋼筋混凝土的裂縫如圖4 所示。
( 5) 現(xiàn)場(chǎng)或混凝土攪拌站為混凝土可泵性好, 不重視或不研究如何增強(qiáng)混凝土的和易性, 從而達(dá)到混凝土優(yōu)良的可泵性, 而是單純的增加坍落度, 造成非常差的和易性, 使?jié)沧⒌幕炷敛牧喜痪鶆? 既影響了構(gòu)件的強(qiáng)度, 也給施工振搗造成很大的麻煩, 此種混凝土很易造成振搗不均勻、不密實(shí), 由于材質(zhì)不均, 在內(nèi)力作用下, 自然形成薄弱環(huán)節(jié), 在此處很容易形成裂縫。
( 6) 現(xiàn)場(chǎng)攪拌泵送混凝土, 由于操作人員沒有經(jīng)過(guò)正規(guī)的培訓(xùn), 對(duì)規(guī)范十分生疏, 所以在攪拌過(guò)程中邊進(jìn)料、邊出料, 而不控制攪拌時(shí)間和攪拌程度, 造成砂、石、水分離, 達(dá)不到合理的和易性。外加劑也由于攪拌不均勻, 而起不到應(yīng)起的作用, 從而造成不合理的坍落度, 可泵性也差, 形成惡性循環(huán)的無(wú)限加水增大坍落度, 以求得較好的可泵性。其結(jié)果是: 由于不合理的攪拌和不合理的水灰比而造成混凝土的不均勻性, 這就造成無(wú)力抵抗混凝土早、中期所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力, 而使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。
( 7) 混凝土干縮變形: 混凝土中20%左右的水分是水泥硬化所必需的?；炷猎谟不A段, 最初失去的部分自由水, 幾乎不引起收縮。隨著混凝土繼續(xù)干燥, 而使20%左右的吸附水溢出就會(huì)出現(xiàn)干裂收縮, 表面干燥收縮快, 混凝土中心干燥收縮慢, 則由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束, 而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力, 當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抵抗強(qiáng)度時(shí), 混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
2.4 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝造成的裂縫
( 1) 模具不經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)造成剛度不夠均勻。
( 2) 澆筑工藝不合理, 振搗不密實(shí)。
( 3) 保護(hù)措施不利: 包括拆模時(shí)間過(guò)早, 施工荷載超荷,上人時(shí)間過(guò)早等。
( 4) 養(yǎng)護(hù)不及時(shí), 不到位。
( 5) 鋼筋保護(hù)層控制不準(zhǔn)。
3 對(duì)策
3.1 設(shè)計(jì)方面
( 1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意各構(gòu)件之間不該設(shè)剛節(jié)點(diǎn)的, 不準(zhǔn)剛節(jié)點(diǎn)。
( 2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不單獨(dú)考慮構(gòu)件的荷載受力筋, 也應(yīng)充分注意到由于混凝土《自身產(chǎn)生內(nèi)力所需的配筋, 以抵抗裂縫的產(chǎn)生。
( 3) 深梁的理論概念應(yīng)當(dāng)用到設(shè)計(jì)上來(lái)了, 否則將造成設(shè)計(jì)原理的錯(cuò)誤, 給已構(gòu)成深梁的梁造成不應(yīng)有且不好處理的裂縫。
3.2 施工方面
實(shí)踐證明, 在混凝土施工中, 混凝土由于收縮變形引起的裂縫是屢見不鮮的, 是不可忽視的, 并且是當(dāng)前施工中重視不夠的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。
影響混凝土收縮的因素有: 混凝土所用水泥品種和數(shù)量、混凝土配合比、水灰比、砂率、外加劑的品種和數(shù)量, 混凝土的加工工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工工藝及養(yǎng)護(hù)條件等。因此, 從施工角度應(yīng)采取如下措施, 以達(dá)到鋼筋混凝土大梁不產(chǎn)生裂縫的目的。
( 1) 首先從混凝土配制材料上要嚴(yán)格控制: ①水泥: 嚴(yán)格按配比要求配用外, 還應(yīng)注意不用剛出窯未降溫的水泥,以防由于水泥的高溫度而影響混凝土的溫度變形造成裂縫。②選擇優(yōu)良的外加劑, 使之真正能緩解混凝土的水化峰值的出現(xiàn), 從而減小混凝土坍落度的損失, 達(dá)到減小或不出現(xiàn)混凝土裂縫的目的。③嚴(yán)格控制混凝土的水灰比: 實(shí)踐證明, 混凝土內(nèi)水泥充分水化, 大約需0.38 水灰比的用水量,而泵送混凝土的水灰比, 絕大多數(shù)遠(yuǎn)大于0.38, 而多余的水蒸發(fā)后, 必然導(dǎo)致混凝土內(nèi)部漿體的收縮, 混凝土又是抗拉強(qiáng)度較低的材料, 在受約束( 鋼筋) 的條件下, 混凝土所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抵抗強(qiáng)度, 從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此為達(dá)到泵送的可行性, 又要嚴(yán)格控制水灰比, 還需非常認(rèn)真的控制砂、石最佳級(jí)配, 保證混凝土具有良好的和易性, 保證泵送無(wú)阻, 又保證合理的水灰比是至關(guān)重要的。
( 2) 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝上應(yīng)采取的措施: ①混凝土模具要求有正規(guī)的設(shè)計(jì)方案, 確保模具的規(guī)范和剛度。②混凝土的澆注工藝要求有工藝流水設(shè)計(jì), 特別是坍落度超過(guò)140mm 的混凝土不準(zhǔn)干漿打, 以防梁底形成素漿或少石層。坍落度超過(guò)160mm 的混凝土大梁, 要特別注意, 隨機(jī)振搗時(shí), 達(dá)不到真的泛漿、無(wú)氣泡, 而是在表面形成水質(zhì)清漿, 必須視混凝土表面無(wú)浮水時(shí)( 初凝前) , 再行復(fù)振, 達(dá)到真的表面泛漿,無(wú)氣泡密實(shí)振搗才算完成。③保護(hù)措施: a) 支拆模板時(shí)間要嚴(yán)格控制, 現(xiàn)場(chǎng)施工為了搶進(jìn)度, 往往拆模時(shí)間過(guò)早, 造成混凝土表面失水過(guò)快, 混凝土內(nèi)外應(yīng)力差過(guò)大, 造成裂縫。
梁底模板拆模必須以同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告為依據(jù), 小于8m 按強(qiáng)度75%拆模; 大于8m 按強(qiáng)度100%拆模;懸臂構(gòu)件按100%拆模。b) 教育職工要高度重視混凝土的養(yǎng)護(hù)作用。研究資料證明, 水泥水化熱反應(yīng), 其混凝土的收縮量可達(dá)到混凝土體積的0.5%以上。在混凝土初凝后, 由于水泥水化反應(yīng)造成的收縮, 會(huì)形成混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔, 如養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短, 就會(huì)由于混凝土的收縮產(chǎn)生收縮裂縫, 讓職工認(rèn)識(shí)到利害關(guān)系, 引起對(duì)養(yǎng)護(hù)工作的高度重視。
4 結(jié)語(yǔ)
鋼筋混凝土大梁產(chǎn)生裂縫的因素是多方面, 為防止鋼筋混凝土大梁產(chǎn)生裂縫, 必須從設(shè)計(jì)、材料的選擇和混凝土配合比計(jì)算、施工工藝、保護(hù)、養(yǎng)護(hù)全方位共同采取措施, 才能徹底防止鋼筋混凝土大梁裂縫的發(fā)生。實(shí)踐證明, 以上防止鋼筋混凝土大梁產(chǎn)生裂縫的措施是非常有效的。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 施工技術(shù)
[2] 施工驗(yàn)收規(guī)范
