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混凝土裂縫的成因和預防措施

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混凝土結構在建設和使用過程中出現裂縫是一種普遍現象,這不僅對構築物外觀產生影響,同時關係到構築物的使用功能和耐久性,嚴重時會威脅構築物安全,因此裂縫問題引起了人們的廣泛關注。作為人們用作建築物主體的混凝土是當今土木工程極其重要的材料之一,其在現代工程建設專案中佔有非常重要的地位。研究混凝土結構裂縫的產生原因和預防措施對混凝土結構的使用和安全有實際意義。

混凝土裂縫的成因和預防措施

1.鋼筋混凝土結構裂縫的成因

混凝土是一種抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用過程中,當溫度、溼度發生變化,地基產生不均勻沉降時,極容易產生裂縫。裂縫的形式和種類很多,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。

材料因素

(1).粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大;集料顆粒級配不良容易增大混凝土收縮,使混凝土產生裂縫。

(2).骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土用灰量、用水量增多,收縮量增大。

(3).混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮。

(4).水泥品種原因,礦渣矽酸鹽水泥收縮比普通矽酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。

(5).水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。 施工因素

(1).混凝土是一種人造混合材料,其質量好壞的一個重要標誌是成型後混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產生的直接或間接成因。

(2).水分蒸發、水泥結石和混凝土幹縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。

(3).模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。施工過程中,鋼筋表面汙染,混凝土保護層太小或太大,澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

(4).混凝土養護,特別是早期養護質量與裂縫的關係密切。早期表面乾燥或早期內外

溫差較大更容易產生裂縫。

(5).避免在極端天氣條件下施工,可以減少砼結構的開裂情況。

設計因素

(1).設計結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中,構造處理不當,所產生的構件裂縫。

(2).設計中對構件施加預應力不當,造成構件的裂縫(偏心、應力過大等)。

(3).設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如牆板、樓板)。

(4).設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形。

(5).設計中採用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。

(6).各種結構縫設定不當等因素容易導致砼開裂。

外界因素

(1).地基變形。在鋼筋砼結構中,造成開裂主要原因是地基的不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定於地基變形的情況,由於地基變形造成的應力相對較大,使得裂縫一般是貫穿性的。

(2).溫度變形。砼具有熱脹冷縮的性質,其線膨脹係數一般為1×10-5/0C°當環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過砼的抗拉強度時,就會產生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見,譬如現澆屋面板上的裂縫,大體積砼的裂縫等。

(3).溼度變形。砼在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,一般謂之幹縮。收縮裂縫較普遍,常見於現澆牆板式結構、現澆框架結構等,通常是因為養護不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰,其發展規律是早期快、後期緩慢。因此對於超長的建築物或構築物,通常是摻加微膨脹劑等,這樣可基本解決砼的早期幹縮問題。

(4).結構受荷。結構受荷後產生裂縫的因素很多,施工中和使用中都可能出現裂縫。如:拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土樑、板等受彎構件,在使用荷載作用下往往出現不同程度的裂縫。在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作。在鋼筋混凝土設計規範中,分別不同情況規定裂縫的最大寬度為0.2mm~0.3mm,對那些寬度超過規範規定的裂縫,以及不允許開裂的構件上出現裂縫,則應認為有害,需加以認真分析,慎重處理。

(5).徐變。砼徐變造成開裂或裂縫發展的例子工程中也和很常見。據文獻記載受彎構

件截面砼受壓徐變,可以使構件變形增大2~3倍,預應力結構因徐變會產生較大的應力損失,降低了結構的抗裂效能。

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