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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-01 17:57 熱度:
摘要:本文介紹了混凝土結構裂縫的分類及預防措施,對混凝土設計及施工有一定借鑒意義。
關鍵詞:混凝土結構,裂縫分類,預防
隨著我國經濟的發展,大量混凝土結構興建并投入使用。但不管是在建造過程中,還是在使用過程中,有較多的混凝土結構物都出現了裂縫,這不僅影響結構物美觀、給使用者造成較大的心理壓力,更有可能影響到結構物的安全性能。因此,我們應當對混凝土結構的裂縫給予充分重視,并盡量預防它的出現。
一、混凝土結構裂縫的分類
混凝土結構裂縫有多種分類方法。如按照裂縫的深度可以分為:表面裂縫(淺層裂縫)、深層裂縫(裂縫延伸至部分結構面)及貫穿裂縫(裂縫將結構分離);按照裂縫開度的變化可以分為:死裂縫(裂縫的寬度及長度不再變化)、活裂縫(裂縫的寬度隨條件而變,長度基本不變)及增長裂縫(裂縫的寬度或長度隨時間而增長)。本文將混凝土結構的裂縫按照產生原因分為以下幾類:
(一)過載裂縫
一般來說,當混凝土結構承受超過其設計荷載的外荷載時,混凝土的拉應力就會超過其允許的抗拉強度,裂縫也就隨之產生了。
(二)溫度裂縫
混凝土澆筑后,在硬化期間由于水化反應會放出大量水化熱,內部溫度不斷上升,而表面溫度與環境溫度接近,因此混凝土內外部會由于溫差導致變形不一致,從而引起拉應力。而在后期的降溫過程中,混凝土的收縮會受到外圍邊界的約束,當混凝土的收縮變形超過其極限拉應變時,也會出現裂縫。此外,當混凝土結構所處環境溫度變化過大時,混凝土內部一側與外部一側溫度差異過大同樣會引起裂縫。溫度裂縫的顯著特征是它受溫度變化影響大,隨溫度的變化而變化。
(三)鋼筋銹蝕裂縫
鋼筋銹蝕是由于混凝土保護層碳化、保護層太薄甚至鋼筋裸露在外,使得外界的腐蝕性物質如氯離子、硫酸根離子等侵入并與鋼筋發生化學反應。化學反應所產生的銹蝕產物為氫氧化鐵,氫氧化鐵的體積比同等份的鐵的體積大2-4倍。因此,新生成的氫氧化鐵對周圍的混凝土將會產生較大的膨脹應力,一旦該應力超過混凝土的抗拉強度時,裂縫也就產生了。
(四)堿骨料反應裂縫
混凝土堿骨料反應是指水泥中的堿和骨料中的活性二氧化硅、微晶白云石及變形石英等發生的反應,可分為堿硅酸鹽反應和堿碳酸鹽反應。混凝土堿骨料反應的產物為吸水性很強的膠凝物質。該膠凝物質在有充足水分供應下,體積膨脹較厲害,這給混凝土帶來較大的膨脹應力,甚至超過混凝土的抗拉強度,從而引起混凝土裂縫的出現。
二、混凝土結構裂縫的預防
(一)把好混凝土的材料關
科學調控混凝土的配合比,避免水灰比、水泥用量、砂率過大,避免使用粉砂。利用混凝土的后期強度(90d、180d)以降低水泥用量和溫升,并選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥),使混凝土強度在形成初期的結構內外溫差的控制難度降低。在粗骨料方面,宜采用改善的骨料級配,嚴格控制砂、石的含泥量。同時,摻加合適的外加劑,如減水防裂劑,起到改善混凝土性能的作用。
(二)合理設計
結構設計過程中,首先在概念設計上把關,選擇科學合理的結構類型,繼而進行結構布置,避免應力分布范圍過大,應力集中等現象的出現。其次,應按照規范要求并結合結構物具體情況設置施工縫(伸縮縫),從而給混凝土結構以充分的變形空間。再次,在混凝土結構內外溫差較大的部位,如房屋頂層,應設計成鉸接結構,使結構可以靈活變形,自由伸縮。最后,在結構可能的薄弱處及對裂縫要求嚴格處應加強鋼筋的布置,如露臺及衛生間鋼筋應雙層雙向布置,從而嚴格控制裂縫的出現及發展。
(三)精心施工、科學養護
澆筑混凝土應避開炎熱天氣及夜間。攪拌混凝土前,應采取措施(澆冷水等)降低混凝土拌合物溫度。振搗后混凝土應密實、均勻,有利于混凝土水化反應的進行并及早形成強度。同時大體積混凝土應采用薄層澆筑,合理設置施工縫,在適宜位置設縫,嚴格控制分層澆筑厚度,以利用澆筑層面進行散熱。
做好混凝土的保溫、保濕養護,緩慢降溫,降低溫度應力。可通過澆水養護、蒸氣養護、薄膜養護及干草養護等來避免表面發生急劇的溫度梯度。對水化熱過大的部位,可通過內部冷水管循環將熱量導到混凝土外部。基礎混凝土拆模后,應及時回填土,避免結構側面長期暴露,因溫差而產生裂縫。
(四)正常使用
在混凝土結構建成后,應在規定的設計條件下合理使用,避免結構承受的荷載超過設計荷載。一旦使用功能發生變化使其局部荷載甚至整體荷載超過設計荷載時,應及時進行設計校對,將結構應力控制在允許范圍內。環境的變化影響也是不可忽略的,如鄰近基坑的開挖影響、腐蝕性氣體濃度增大等,對此,我們也都給予足夠的重視,從而盡力防止裂縫的出現。
參考文獻:[1]馮乃謙等.混凝土結構的裂縫與對策[M].北京:機械工業出版社,2006.6
文章標題:淺談混凝土結構裂縫的分類及預防
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