一、前言
鋼筋砼結構出現(xiàn)裂縫是不可避免的,在保證結構安全和耐久性的前提下,裂縫是人們可接受的材料特征。近十多年來,隨著鋼筋砼結構的長大化和復雜化,以及商品砼的大量推廣和砼強度等級的提高,結構裂縫出現(xiàn)機率大大增加,有些已危及結構的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。建設部對此十分重視,召開多次學術研討會,工程界各方專家提出許多技術措施,認為控制裂縫是個系統(tǒng)工程。針對地下工程裂滲比較普遍的現(xiàn)象,我國研制許多新型防水材料,建設部提出今后主要開發(fā)應用環(huán)保型的中、高檔防水材料,剛柔結合,全面提高我國防水工程的質量和耐久性。
本人根據(jù)長期的科學研究和大量工程實踐,提出鋼筋砼結構裂縫控制和防水一些新技術,供工程界參考,不妥之處請指正。
二、結構裂縫產(chǎn)生的原因
結構裂縫產(chǎn)生的原因很復雜,根據(jù)國內外的調查資料,引起裂縫有兩大類原因,一種由外荷載(如靜、動荷載)的直接應力和結構次應力引起的裂縫,其機率約20%;一種是結構因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫,其機率約80%。裂縫發(fā)生與材料、設計、施工和維護有關,現(xiàn)作以下分析。
?。ㄒ唬┎牧先毕?
在變形裂縫中收縮裂縫占有80%的比例,從砼的性質來說大概有:
1.干燥收縮
研究表明,水泥加水后變成水泥硬化體,其絕對體積減小。每100克水泥水化后的化學減縮值為7~9ml,如砼水泥用量為350kg/m3,則形成孔縫體積約25~30L/m3之巨。這是砼抗拉強度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明,每100克水泥漿體可蒸發(fā)水約6ml,如砼水泥用量為350kg/m3,當砼在干燥條件下,則蒸發(fā)水量達21L/m3。毛細孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細壓力,使砼產(chǎn)生“毛細收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1~0.2%;砼的干縮值為0.04~0.06%。而砼的極限拉伸值只有0.01~0.02%,故易引起干縮裂縫。
2.溫差收縮
水泥水化是個放熱過程,其水化熱為165~250焦爾/克,隨砼水泥用量提高,其絕熱溫升可達50~80℃。研究表明,當砼內外溫差10℃時,產(chǎn)生的冷縮值εc=△T/α=10/110-5=0.01%,如溫差為20~30℃時,其冷縮值為0.02~0.03%,當其大于砼的極限拉伸值時,則引起結構開裂。
3.塑性收縮
砼初凝之前出現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā),引起失水收縮,此時骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,它發(fā)生在砼終凝之前的塑性階段,故稱為塑性收縮。其收縮量可達1%左右。在砼表面上,特別在抹壓不及時和養(yǎng)護不良的部位出現(xiàn)龜裂,寬度達1~2mm,屬表面裂縫。水灰比過大,水泥用量大,外加劑保水性差,粗骨料少,振搗不良,環(huán)境溫度高,表面失水大等都能導致砼塑性收縮而發(fā)生表面開裂現(xiàn)象。
4.自生收縮
密封的砼內部相對濕度隨水泥水化的進展而降低,稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓,因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼(OPC)由于毛細孔隙中貯存大量水分,自干燥引起的收縮壓力較小,所以自生收縮值較低而不被注意。但是,低水灰比的高性能砼(HPC)則不同,早期強度較高的發(fā)展率會使自由水消耗較快,以至使孔體系中的相對濕度低于80%。而HPC結構致密,外界水泥很難滲入補充,在這種條件下開始產(chǎn)生自干收縮。研究表明,齡期2個月水膠比為0.4的HPC,自干收縮率為0.01%,水膠比為0.3的HPC,自干收縮率為0.02%。HPC的總收縮中干縮和自收縮幾乎相等,水膠比越小自收縮所占比例越大。由此可知,HPC的收縮性與OPC完全不同,OPC以干縮為主,而HPC以自干收縮為主。問題的要害是:HPC自收縮過程開始于水化速率處于高潮階段的頭幾天,濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫,隨后引發(fā)內部微裂縫,若砼變形受到約束,則進一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標號砼容易開裂的主要原因之一。
5.減水劑的影響
人們發(fā)現(xiàn),自八十年代中期推廣商品(泵送)砼以來,結構裂縫普遍增多,這是為什么呢?除了與砼的水泥用量和砂率提高有關外,人們忽視了減水劑引起的負面影響。例如過去干硬性及預制砼的收縮變形約為4~6×10-4,而現(xiàn)在泵送砼收縮變形約為6~8×10-4,使得砼裂縫控制的技術難度大大增加。研究表明,在砼配合比相同情況下,摻入減水劑的坍落度可增加100~150mm,但是它與基準砼的收縮值相比,卻增加120~130%(見圖1)。所以,在《砼減水劑》規(guī)范GB138076-97中規(guī)定摻減水劑的砼與基準砼的收縮比≤135%。研究表明,摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的,一般是:木鈣減水劑>萘磺酸鹽減水劑>三聚氰胺減水劑>氨基磺酸減水劑>聚丙烯酸減水劑。這說明商品砼澆筑的結構開裂機率大與減水劑帶來負面影響有關。其機理尚不清楚。
以上是從水泥砼物理化學特性分析其各種收縮現(xiàn)象,早期塑性收縮會導致結構出現(xiàn)表面裂縫,砼進入硬化階段后,砼水化熱使結構產(chǎn)生溫差收縮和干燥收縮(包括自干收縮),這是誘發(fā)裂縫的主要原因。近十年大量使用商品砼開裂增加,除與單方砼水泥和摻合料用量增加外,減水劑增加砼收縮值變形的負面影響也是一個重要因素。
6.砼后期膨脹出現(xiàn)裂縫,主要是:
?。?)水泥中游離CaO過高,Ca(OH)2體積膨脹所致;
?。?)水泥中MgO過高,Mg(OH)2體積膨脹所致;
?。?)水泥和外加劑堿含量過高,與集料中活性硅等發(fā)生堿-集料反應所致;
?。?)有害離子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼內部,導致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。
7.結構物在任意內應力作用下,除瞬間彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。砼拉徐變時對抗裂有利,一般可以提高鋼筋砼極限拉伸值50%左右。而砼壓徐變很小,一般把收縮變形與徐變變形的計算一并加以考慮。砼收縮經(jīng)驗公式很多,但是,實際工程所處條件變化較多。一般采用如下任意時間砼收縮計算公式。
εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn
式中M1.M2……Mn-為水泥品種、骨料,水灰比、溫度、養(yǎng)護和不同配筋率等修正系數(shù)。
其中不同配筋率的修正系數(shù)見表1。也即限制收縮與自由收縮之比,隨配筋率提高而減小。
表1
配筋率(%) 0.000.150.200.250.300.400.50
修正系數(shù)M 1.000.680.610.550.500.430.40
?。ǘ┰O計問題
鋼筋砼結構是由砼和鋼筋共同承擔極限狀態(tài)的承載力,結構設計師根據(jù)地基情況,靜、動荷載、環(huán)境因素、結構耐久性等控制荷載裂縫。這里不作討論。從國內外有關規(guī)范可知,對結構變形作用引起的裂縫問題,客觀上存在兩類學派:
第一類,設計規(guī)范規(guī)定很靈活,沒有驗算裂縫的明確規(guī)定,設計方法留給設計人員自由處理?;旧喜扇 傲蚜司投?、堵不住就排”的實際處理手法。
第二類,設計規(guī)范有明確規(guī)定,對于荷載裂縫有計算公式并有嚴格的允許寬度限制。對于變形裂縫沒有計算規(guī)定,只按規(guī)范留伸縮縫,即留縫就不裂的設計原則。
大量工程實踐證明,留縫與否,并不是決定結構變形開裂與否的唯一條件,留縫不一定不裂,不留縫不一定裂,是否開裂與許多因素有關。我們認為,控制裂縫應該防患于未然,首先盡量預防有害裂縫,重點在防。我國結構工程向長大化、復雜化發(fā)展,砼設計強度等級向C40~C60發(fā)展,設計師多注重結構安全,而對變形裂縫控制考慮不周,這也是結構裂縫發(fā)生增多的原因之一。
?。ㄈ┦┕す芾韱栴}
砼配合比設計是否科學合理,水泥與外加劑是否相適應,砂石級配及其含泥量是否符合規(guī)范要求,砼坍落度控制是否合理,這些都影響到砼的質量及其收縮變形。
砼澆筑震搗不均勻密實,施工縫和細部處理馬虎,會帶來結構開裂的后患;過震則使浮漿過厚,抹壓又不及時,則砼表面出現(xiàn)塑性裂縫,十分難看。
邊墻拆摸板過早(1~3d),砼水化熱正處于高峰,內外溫差最大;砼易“感冒”開裂。
砼養(yǎng)護十分重要,但許多施工單位忽視這一環(huán)節(jié),尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護不到位,容易產(chǎn)生收縮裂縫。某些露天構筑物盡管當?shù)貪穸群艽?,但由于吹風影響,加速了砼水分蒸發(fā)速度,亦即增加干縮速度,容易引起早期表面裂縫,風速對水分蒸發(fā)速度的影響見表2。這也許是夏季比秋冬季,南方比北方出現(xiàn)結構裂縫較多的原因。
從已建工程調查中發(fā)現(xiàn),底板養(yǎng)護較好,出現(xiàn)裂縫概率較低,而底板上外墻裂縫概率很高約占80%,這與保溫保濕養(yǎng)護不足有很大關系。
除上述技術因素外,施工管理不嚴,趕進度,偷工減料,工人素質差,施工馬虎等也是造成結構裂縫的人為因素。
?。ㄋ模S護缺乏認識
我們發(fā)現(xiàn)不少結構是在澆筑完3~6個月,甚至在1~2年內出現(xiàn)裂縫。除荷載問題外,主要是環(huán)境溫度和風速引起的收縮變形所致。有些地下室不及時復土;上部結構不及時做好封閉;出入口長期敞開,屋面防水層破壞不及時修補等。這些與施工和業(yè)主對結構維護缺乏認識有關。鋼筋砼結構與其他物件一樣都存在“熱脹冷縮”的特征,尤其超長結構更為明顯,所以,應重視已澆結構的保溫保濕維護工作。
三、有害裂縫與無害裂縫
裂縫按其形狀分為表面的、貫穿的、縱向的和橫向的等等。裂縫形狀與結構受力狀態(tài)有直接關系。裂縫分為愈合、閉合、運動、穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的等。例如寬度0.1~0.2mm裂縫,開始有些滲漏,水通過裂縫同水泥結合,形成氫氧化鈣和C-S-H凝膠,經(jīng)一段時間裂縫自愈不滲了。有的裂縫在壓應力作用下閉合了。有的裂縫在周期性溫差和周期性反復荷載作用下產(chǎn)生周期性的擴展和閉合,稱為裂縫的運動,但這是穩(wěn)定的運動。有些裂縫產(chǎn)生不穩(wěn)定的擴展,視其擴展部位,應考慮加固措施。
根據(jù)國內外設計規(guī)范及有關試驗資料,砼最大裂縫寬度的控制標準大致如下:
無侵蝕介質無防滲要求,0.3~0.4mm。
輕微侵蝕,無防滲要求,0.2~0.3mm。
嚴重侵蝕,有防滲要求,0.1~0.2mm。
判斷裂縫有害還是無害,首先視它是否有害結構安全和耐久性,其次是否影響使用功能(如防水,防潮)。例如地下和水工工程,小于0.1~0.2mm裂縫視為無害裂縫,作簡單表面封閉即可,再作柔性防水層就更保險了。樓面裂縫0.3~0.4mm,對結構是安全,視為無害裂縫,可不作處理。對于受力的梁、柱,涉及結構安全,裂縫要妥當處理。
既然變形裂縫一般不影響承載力,但它防水問題就值得研究了,根據(jù)工程調查,由裂縫引起的各種不利后果中,滲漏水占60%。水分子的直徑約0.310-6mm,可穿過任何肉眼可見的裂縫,從理論上講防水結構物是不允許裂縫的,但實際情況不是這樣,工程實踐表明,裂縫寬0.2mm,開始漏水量5L/h,一年后只有10mL/h,這說明裂縫逐漸自愈。當然,對有滲水裂縫要及時處理,這并不是難題。
工程實踐表明,結構裂縫的發(fā)生的原因很復雜,也是不可避免的。如對建筑物抗裂要求過嚴,必將付出巨大的經(jīng)濟代價??茖W的要求應是將其有害程度控制在允許范圍內。這些關于裂縫的預測、預防和處理工作,統(tǒng)稱之為“建筑物的裂縫控制”。我國科技界和工程界正在不斷探索,有許多成功經(jīng)驗值得借鑒。
鋼筋砼結構出現(xiàn)裂縫是不可避免的,在保證結構安全和耐久性的前提下,裂縫是人們可接受的材料特征。近十多年來,隨著鋼筋砼結構的長大化和復雜化,以及商品砼的大量推廣和砼強度等級的提高,結構裂縫出現(xiàn)機率大大增加,有些已危及結構的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。建設部對此十分重視,召開多次學術研討會,工程界各方專家提出許多技術措施,認為控制裂縫是個系統(tǒng)工程。針對地下工程裂滲比較普遍的現(xiàn)象,我國研制許多新型防水材料,建設部提出今后主要開發(fā)應用環(huán)保型的中、高檔防水材料,剛柔結合,全面提高我國防水工程的質量和耐久性。
本人根據(jù)長期的科學研究和大量工程實踐,提出鋼筋砼結構裂縫控制和防水一些新技術,供工程界參考,不妥之處請指正。
二、結構裂縫產(chǎn)生的原因
結構裂縫產(chǎn)生的原因很復雜,根據(jù)國內外的調查資料,引起裂縫有兩大類原因,一種由外荷載(如靜、動荷載)的直接應力和結構次應力引起的裂縫,其機率約20%;一種是結構因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫,其機率約80%。裂縫發(fā)生與材料、設計、施工和維護有關,現(xiàn)作以下分析。
?。ㄒ唬┎牧先毕?
在變形裂縫中收縮裂縫占有80%的比例,從砼的性質來說大概有:
1.干燥收縮
研究表明,水泥加水后變成水泥硬化體,其絕對體積減小。每100克水泥水化后的化學減縮值為7~9ml,如砼水泥用量為350kg/m3,則形成孔縫體積約25~30L/m3之巨。這是砼抗拉強度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明,每100克水泥漿體可蒸發(fā)水約6ml,如砼水泥用量為350kg/m3,當砼在干燥條件下,則蒸發(fā)水量達21L/m3。毛細孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細壓力,使砼產(chǎn)生“毛細收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1~0.2%;砼的干縮值為0.04~0.06%。而砼的極限拉伸值只有0.01~0.02%,故易引起干縮裂縫。
2.溫差收縮
水泥水化是個放熱過程,其水化熱為165~250焦爾/克,隨砼水泥用量提高,其絕熱溫升可達50~80℃。研究表明,當砼內外溫差10℃時,產(chǎn)生的冷縮值εc=△T/α=10/110-5=0.01%,如溫差為20~30℃時,其冷縮值為0.02~0.03%,當其大于砼的極限拉伸值時,則引起結構開裂。
3.塑性收縮
砼初凝之前出現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā),引起失水收縮,此時骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,它發(fā)生在砼終凝之前的塑性階段,故稱為塑性收縮。其收縮量可達1%左右。在砼表面上,特別在抹壓不及時和養(yǎng)護不良的部位出現(xiàn)龜裂,寬度達1~2mm,屬表面裂縫。水灰比過大,水泥用量大,外加劑保水性差,粗骨料少,振搗不良,環(huán)境溫度高,表面失水大等都能導致砼塑性收縮而發(fā)生表面開裂現(xiàn)象。
4.自生收縮
密封的砼內部相對濕度隨水泥水化的進展而降低,稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓,因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼(OPC)由于毛細孔隙中貯存大量水分,自干燥引起的收縮壓力較小,所以自生收縮值較低而不被注意。但是,低水灰比的高性能砼(HPC)則不同,早期強度較高的發(fā)展率會使自由水消耗較快,以至使孔體系中的相對濕度低于80%。而HPC結構致密,外界水泥很難滲入補充,在這種條件下開始產(chǎn)生自干收縮。研究表明,齡期2個月水膠比為0.4的HPC,自干收縮率為0.01%,水膠比為0.3的HPC,自干收縮率為0.02%。HPC的總收縮中干縮和自收縮幾乎相等,水膠比越小自收縮所占比例越大。由此可知,HPC的收縮性與OPC完全不同,OPC以干縮為主,而HPC以自干收縮為主。問題的要害是:HPC自收縮過程開始于水化速率處于高潮階段的頭幾天,濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫,隨后引發(fā)內部微裂縫,若砼變形受到約束,則進一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標號砼容易開裂的主要原因之一。
5.減水劑的影響
人們發(fā)現(xiàn),自八十年代中期推廣商品(泵送)砼以來,結構裂縫普遍增多,這是為什么呢?除了與砼的水泥用量和砂率提高有關外,人們忽視了減水劑引起的負面影響。例如過去干硬性及預制砼的收縮變形約為4~6×10-4,而現(xiàn)在泵送砼收縮變形約為6~8×10-4,使得砼裂縫控制的技術難度大大增加。研究表明,在砼配合比相同情況下,摻入減水劑的坍落度可增加100~150mm,但是它與基準砼的收縮值相比,卻增加120~130%(見圖1)。所以,在《砼減水劑》規(guī)范GB138076-97中規(guī)定摻減水劑的砼與基準砼的收縮比≤135%。研究表明,摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的,一般是:木鈣減水劑>萘磺酸鹽減水劑>三聚氰胺減水劑>氨基磺酸減水劑>聚丙烯酸減水劑。這說明商品砼澆筑的結構開裂機率大與減水劑帶來負面影響有關。其機理尚不清楚。
以上是從水泥砼物理化學特性分析其各種收縮現(xiàn)象,早期塑性收縮會導致結構出現(xiàn)表面裂縫,砼進入硬化階段后,砼水化熱使結構產(chǎn)生溫差收縮和干燥收縮(包括自干收縮),這是誘發(fā)裂縫的主要原因。近十年大量使用商品砼開裂增加,除與單方砼水泥和摻合料用量增加外,減水劑增加砼收縮值變形的負面影響也是一個重要因素。
6.砼后期膨脹出現(xiàn)裂縫,主要是:
?。?)水泥中游離CaO過高,Ca(OH)2體積膨脹所致;
?。?)水泥中MgO過高,Mg(OH)2體積膨脹所致;
?。?)水泥和外加劑堿含量過高,與集料中活性硅等發(fā)生堿-集料反應所致;
?。?)有害離子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼內部,導致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。
7.結構物在任意內應力作用下,除瞬間彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。砼拉徐變時對抗裂有利,一般可以提高鋼筋砼極限拉伸值50%左右。而砼壓徐變很小,一般把收縮變形與徐變變形的計算一并加以考慮。砼收縮經(jīng)驗公式很多,但是,實際工程所處條件變化較多。一般采用如下任意時間砼收縮計算公式。
εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn
式中M1.M2……Mn-為水泥品種、骨料,水灰比、溫度、養(yǎng)護和不同配筋率等修正系數(shù)。
其中不同配筋率的修正系數(shù)見表1。也即限制收縮與自由收縮之比,隨配筋率提高而減小。
表1
配筋率(%) 0.000.150.200.250.300.400.50
修正系數(shù)M 1.000.680.610.550.500.430.40
?。ǘ┰O計問題
鋼筋砼結構是由砼和鋼筋共同承擔極限狀態(tài)的承載力,結構設計師根據(jù)地基情況,靜、動荷載、環(huán)境因素、結構耐久性等控制荷載裂縫。這里不作討論。從國內外有關規(guī)范可知,對結構變形作用引起的裂縫問題,客觀上存在兩類學派:
第一類,設計規(guī)范規(guī)定很靈活,沒有驗算裂縫的明確規(guī)定,設計方法留給設計人員自由處理?;旧喜扇 傲蚜司投?、堵不住就排”的實際處理手法。
第二類,設計規(guī)范有明確規(guī)定,對于荷載裂縫有計算公式并有嚴格的允許寬度限制。對于變形裂縫沒有計算規(guī)定,只按規(guī)范留伸縮縫,即留縫就不裂的設計原則。
大量工程實踐證明,留縫與否,并不是決定結構變形開裂與否的唯一條件,留縫不一定不裂,不留縫不一定裂,是否開裂與許多因素有關。我們認為,控制裂縫應該防患于未然,首先盡量預防有害裂縫,重點在防。我國結構工程向長大化、復雜化發(fā)展,砼設計強度等級向C40~C60發(fā)展,設計師多注重結構安全,而對變形裂縫控制考慮不周,這也是結構裂縫發(fā)生增多的原因之一。
?。ㄈ┦┕す芾韱栴}
砼配合比設計是否科學合理,水泥與外加劑是否相適應,砂石級配及其含泥量是否符合規(guī)范要求,砼坍落度控制是否合理,這些都影響到砼的質量及其收縮變形。
砼澆筑震搗不均勻密實,施工縫和細部處理馬虎,會帶來結構開裂的后患;過震則使浮漿過厚,抹壓又不及時,則砼表面出現(xiàn)塑性裂縫,十分難看。
邊墻拆摸板過早(1~3d),砼水化熱正處于高峰,內外溫差最大;砼易“感冒”開裂。
砼養(yǎng)護十分重要,但許多施工單位忽視這一環(huán)節(jié),尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護不到位,容易產(chǎn)生收縮裂縫。某些露天構筑物盡管當?shù)貪穸群艽?,但由于吹風影響,加速了砼水分蒸發(fā)速度,亦即增加干縮速度,容易引起早期表面裂縫,風速對水分蒸發(fā)速度的影響見表2。這也許是夏季比秋冬季,南方比北方出現(xiàn)結構裂縫較多的原因。
從已建工程調查中發(fā)現(xiàn),底板養(yǎng)護較好,出現(xiàn)裂縫概率較低,而底板上外墻裂縫概率很高約占80%,這與保溫保濕養(yǎng)護不足有很大關系。
除上述技術因素外,施工管理不嚴,趕進度,偷工減料,工人素質差,施工馬虎等也是造成結構裂縫的人為因素。
?。ㄋ模S護缺乏認識
我們發(fā)現(xiàn)不少結構是在澆筑完3~6個月,甚至在1~2年內出現(xiàn)裂縫。除荷載問題外,主要是環(huán)境溫度和風速引起的收縮變形所致。有些地下室不及時復土;上部結構不及時做好封閉;出入口長期敞開,屋面防水層破壞不及時修補等。這些與施工和業(yè)主對結構維護缺乏認識有關。鋼筋砼結構與其他物件一樣都存在“熱脹冷縮”的特征,尤其超長結構更為明顯,所以,應重視已澆結構的保溫保濕維護工作。
三、有害裂縫與無害裂縫
裂縫按其形狀分為表面的、貫穿的、縱向的和橫向的等等。裂縫形狀與結構受力狀態(tài)有直接關系。裂縫分為愈合、閉合、運動、穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的等。例如寬度0.1~0.2mm裂縫,開始有些滲漏,水通過裂縫同水泥結合,形成氫氧化鈣和C-S-H凝膠,經(jīng)一段時間裂縫自愈不滲了。有的裂縫在壓應力作用下閉合了。有的裂縫在周期性溫差和周期性反復荷載作用下產(chǎn)生周期性的擴展和閉合,稱為裂縫的運動,但這是穩(wěn)定的運動。有些裂縫產(chǎn)生不穩(wěn)定的擴展,視其擴展部位,應考慮加固措施。
根據(jù)國內外設計規(guī)范及有關試驗資料,砼最大裂縫寬度的控制標準大致如下:
無侵蝕介質無防滲要求,0.3~0.4mm。
輕微侵蝕,無防滲要求,0.2~0.3mm。
嚴重侵蝕,有防滲要求,0.1~0.2mm。
判斷裂縫有害還是無害,首先視它是否有害結構安全和耐久性,其次是否影響使用功能(如防水,防潮)。例如地下和水工工程,小于0.1~0.2mm裂縫視為無害裂縫,作簡單表面封閉即可,再作柔性防水層就更保險了。樓面裂縫0.3~0.4mm,對結構是安全,視為無害裂縫,可不作處理。對于受力的梁、柱,涉及結構安全,裂縫要妥當處理。
既然變形裂縫一般不影響承載力,但它防水問題就值得研究了,根據(jù)工程調查,由裂縫引起的各種不利后果中,滲漏水占60%。水分子的直徑約0.310-6mm,可穿過任何肉眼可見的裂縫,從理論上講防水結構物是不允許裂縫的,但實際情況不是這樣,工程實踐表明,裂縫寬0.2mm,開始漏水量5L/h,一年后只有10mL/h,這說明裂縫逐漸自愈。當然,對有滲水裂縫要及時處理,這并不是難題。
工程實踐表明,結構裂縫的發(fā)生的原因很復雜,也是不可避免的。如對建筑物抗裂要求過嚴,必將付出巨大的經(jīng)濟代價??茖W的要求應是將其有害程度控制在允許范圍內。這些關于裂縫的預測、預防和處理工作,統(tǒng)稱之為“建筑物的裂縫控制”。我國科技界和工程界正在不斷探索,有許多成功經(jīng)驗值得借鑒。