钢筋混凝土建筑物裂缝

浅谈钢筋混凝土建筑物裂缝

崔建民

中铁十一局集团建筑安装工程有限公司湖北省襄樊市邮编:441003

摘 要:钢筋混凝土的建筑物出现裂缝较为普遍.许多钢筋混凝土结构的破坏都是从裂缝开始的,必须十分重视裂缝的成因,预防和处理,尤其是要避免和控制有害贯穿性裂缝的出现.本文分析了钢筋混凝土建筑物裂缝成因并提出了从设计,施工两个方面做好钢筋混凝土建筑物裂缝的控制,对于钢筋混凝土建筑物裂缝的预防和控制具有一定的借鉴意义.

关 键 词:钢筋混凝土建筑物裂缝成因防治措施处理方案

1钢筋混凝土建筑物裂缝原因分析

造成钢筋混凝土建筑物开裂,渗水的原因较为复杂,涉及的因素颇多,大致可分为三类:温差过大引起的温度裂缝,荷载过大引起的变形裂缝,混凝土干缩引起的变形裂缝.

温度裂缝一般是由于大气温度变化,周围环境温度太高或者大体积混凝土施工时产生的水化热等因素造成.有关研究表明,当混凝土内外温差10时,冷缩值为0.01%,如果混凝土内外温差20～30时,其冷缩值为0.02%～0.03%,而混凝土的极限拉伸值只有0.01%～0.02%,所以当其大于混凝土极限拉伸值时混凝土就开裂.温度应力的产生.当外界温度变化引起的墙体温度变形受到约束或者由于房屋地下和地上,室内和室外的温度差异而使墙体各部分具有不同的温度变形时,都会在墙体中产生温度应力.温度性裂逢是墙体中最常见的,常出现于不同材料的交接处.在砌体受到约束的情况下,当变形引起的温度应力足够大时,即在墙体中引起温度裂缝.如在平屋盖房屋顶层两端的墙体上.平屋顶温度性裂缝的成因是顶板的温度比下方墙体高,而顶板混凝土的线膨胀系数又比砖砌体大得多,顶板和墙体间的变形差使墙体产生较大的拉应力和剪应力,最终导致裂缝.混凝土浇捣后过分抹干压光和养护不当.过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂.而养护不当也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因.过早养护会影响混凝土的胶结能力.过迟养护,由于受风吹日晒,混凝土板表面游离水分蒸发过快,水泥缺乏必要的水化水,而产生急剧的体积收缩,此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种应力而产生开裂.特别是夏,冬两季,因昼夜温差大,养护不当最易产生温差裂缝.

荷载裂缝是建筑物在荷载作用下变形过大而产生的裂缝.一般多出现在构件的受拉区域,受剪区域或者振动严重等部位.产生的主要原因是结构设计不合理,施工方法错误,承载能力不足,地基沉降不均匀等.房屋在建成后,地基一般都会下沉.特别是当房屋的长高比较大,地基土较软,或地基土层分布不均匀,土质差别很大,或房屋高差较大,荷载分布极不均匀时,都有可能产生过大的不均匀沉降,沉降大的部位与沉降小的部位发生相对位移,在墙体中产生剪力和拉力,当这种附加内力超过墙体本身的抗拉抗剪强度时,使墙体产生附加应力,就会产生裂缝.楼板的弹性变形及支座处的负弯矩.施工中在混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载等.这些因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形,致使混凝土早期强度低或无强度时,承受弯,压,拉应力,导致楼板产生内伤或断裂.施工中不注意钢筋的保护,把板面负筋踩弯等,将会造成支座的负弯矩,导致板面出现裂缝.此外,大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝.后浇带施工不慎而造成的板面裂缝.为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力,规范要求采用施工后浇带法,有些施工后浇带不完全按设计要求施工,例如施工未留企口缝,板的后浇带不支模板,造成斜坡搓,疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝.

干缩裂缝一般是由于材料缺陷引起的.研究表明,水泥加水后变成水泥硬化体,绝对体积减小,毛细孔缝中水溢出产生毛细压力,使得混凝土产生毛细收缩,由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1%～0.2%,混凝土的干缩值为0.04%～0.06%,而混凝土的极限拉伸值只有0.01%～0.02%,所以当其大于混凝土的极限拉伸值由此产生混凝土裂缝.材料干燥收缩时产生的裂缝简称为干缩裂缝.烧结粘土砖的干缩变形很小,且变形完成比较快.而砌块,灰砂砖,粉煤灰砖等材料,随着含水量的降低,将产生较大的干缩变形.轻骨料混凝土砌块砌体的干缩变形更大.干缩后的材料一旦受湿,仍会发生膨胀,脱水后,材料再次发生干缩变形.()混凝土水灰比,塌落度过大,或使用过量粉砂.目前已普遍采用泵送商品砼进行浇筑,但受剧烈的市场竞争,导致各商品砼厂商以采用大粉煤灰掺量,低价位,低性能的砼外掺剂,以及细度模数低,含泥量较高的中细砂作为降低和成本的主要竞争手段.混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感,基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加.因此,水,水泥,外掺混合材料,外加剂溶液的计量偏差,将直接影响混凝土的强度.而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,抗拉强度低,容易因塑性收缩而产生裂缝.泵送混凝土为了满足泵送条件:塌落度大,流动性好,易产生局部粗骨料少,砂浆多的现象,此时,混凝土脱水干缩时,就会产生表面裂缝.()混凝土施工中过分振捣,模板,垫层过于干燥.混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分,空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落,造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后,易形成凝缩裂缝.而模板,垫层在浇筑混凝土之间洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝.从微观方面分析,混凝土有裂缝是绝对的,没有裂缝是相对的.所以混凝土建筑物裂缝的防治,就是为了将其对建筑物的危害程度控制在允许范围内.为此,在实际工程中应从设计和施工两方面着手预防和控制混凝土建筑物裂缝.2.1.1减少地基的不均匀沉降基础设计方面可以采取调整基础的埋置深度,地基计算强度,垫层厚度等方法来控制地基的不均匀变形.同一软弱土地基上,应尽量采用同一种类型的基础,否则容易造成沉降量大小不均匀,从而产生危害性裂缝.2.1.2合理设置结构缝设置结构缝的位置和缝宽的选定要适当,构造要合理.可以把伸缩缝,沉降缝和抗震缝合并设置.按照设计规范要求设置伸缩缝,但应考虑高温,冬期,长期暴露在大气中的建筑物,承受反复的温差,骤冷骤热,反复的干湿作用,结构内部不断产生裂缝和裂缝扩展等因素.当结构体型突变或者设置的伸缩缝间距偏大,超出规范要求时应采取有效的防开裂措施,如增大配筋率,通长配筋,设置后浇带,改善混凝土级配等.2.1.3避免应力集中,合理增配构造钢筋提高抗裂能力尽量避免结构断面突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施,适当增加附加筋,以增强其抗裂能力.设计人员应重视构造钢筋的配置,选择构造钢筋的直径和数量要适宜.从设计上说,构造钢筋很重要,结构设计经常忽略结构约束性质,从而产生构造性裂缝.所以,配筋不但要满足结构承载的要求,而且还要满足混凝土正常使用的要求,合理增配构造钢筋有利于提高抗裂能力.2.1.4加大保护层厚度适当加大保护层厚度,可以提高保护层的质量以及密实性,降低其渗透性,予以阻止或者延缓混凝土的碳化速度,提高劈裂强度.地下结构保护层厚,要加钢丝网,楼板要布设设备管,也要适当增加楼板厚度.2.1.5加设次梁减少裂缝在现代设计中,现浇板的宽度越来越大,长度越来越长,而楼板的厚度却不能太大,如果在板下面的适当部位增加次梁,就可以增加板的刚度,减少板的挠曲变形,从而达到不出现危害性裂缝的目的.没有条件设置次梁时,可以在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,从而提高混凝土的极限拉伸,有效地防止裂缝的产生.2.2.1严格控制混凝土原材料质量尽量采用粒径级配良好的石子及中,粗砂,以减少混凝土的用水量,使混凝土的收缩和泌水随之减少,同时应控制含泥量不能超过规范要求.水泥宜选择低水化热,低收缩质量稳定的普通硅酸盐水泥.外加剂和掺合料必须性能可靠,有利于降低混凝土凝固过程的水化热.2.2.2使混凝土配合比有利于减少和避免裂缝配合比中,在满足配合比规范和混凝土技术指标前提下,宜适当减少水泥用量和用水量,降低水灰比,提高和易性.对泵送混凝土,不能单纯用增加单位用水量的方法,来满足泵送混凝土的可泵性要求.这样不仅多用水泥,增加混凝土的收缩,而且还会使水化热升高,易引起裂缝.为此,在施工中可渗入适量的粉煤灰或减水剂(如木质磺酸钙,MF等),以进一步改善混凝土的特性.2.2.3合理设置后浇带对于大型混凝土建筑物,合理的设置后浇带有利于控制施工期的温差与收缩应力,减少裂缝.后浇带设置时,要遵循"数量适当,位置合理"的原则.后浇带一般间距为30~50m,并应贯穿整个底板断面.后浇带内填筑的混凝土应用微膨胀水泥或无收缩水泥,混凝土强度应比原结构强度提高一级.2.2.4控制入模坍落度,做好浇筑振捣工作在满足混凝土运输和布放要求前提下,要尽可能减小入模坍落度.混凝土入模后,要及时振捣,并做到不漏振,不过振.对重点部位可在混凝土振捣界限以前给予二次振捣,再次排除因泌水在粗集料,水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土的握裹力,并在混凝土初凝后,终凝前进行混凝土表面多次抹压,防止因混凝土的表面收缩而出现的细微裂缝,增加混凝土密实度.提高混凝土抗压强度和抗裂强度.2.2.5避免混凝土结构内外温差过大首先,降低混凝土的入模温度,且不应大于25,使混凝土凝固时,其内部在较低的温度起升点升温,从而避免混凝土内部温度过高.其次,采取延长拆模时间和外保温等措施,使内外温差控制在一定范围之内,降低水化热降温引起的拉应力,减少温度裂缝.2.2.6加强混凝土养护在每次混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护.不同施工季节应选择不同的混凝土养护方法.夏季施工时,要采用草帘覆盖,蓄水,洒水,喷水等温降方法进行养护,正常气温时,可喷刷养生液养护,冬季施工时,可使用保温材料来提高混凝土的表面温度,也可用薄膜养生液,塑料薄膜等封闭料对混凝土保温,保湿,在寒冷季节可搭设挡风保温棚.混凝土的养护时间根据水泥的品种确定,一般来讲,普通水泥的养护时间为14d,矿渣水泥,粉煤灰粉水泥,火山灰水泥及掺加掺和料后的混凝土的养护时间为21d

在采取了上述综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生.当这些楼面裂缝发生后,应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修.混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补,灌浆,嵌逢封堵,结构加固,混凝土置换等方法.下面逐一介绍.表面修补法是一种简单,常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理.通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆,环氧胶泥,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施.灌浆修补裂缝主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的.常用的胶结材料有水泥浆,环氧树脂,丙烯酸酯,聚氨酯等化学材料.嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的.常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥,塑料油膏,丁基橡胶等等,常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆.当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理.结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢,采用预应力法加固,铺贴炭纤维布,粘贴钢板加固,增设支点加固以及喷射混凝土补强加固.混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料.常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆,聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆.综上所述,在充分了解裂缝产生的种种原因基础上,适当采取科学,合理,切实有效的防治措施,把混凝土裂缝控制在建筑规范容许的范围内.实践证明,只有从原材料,设计,施工等方面加强质量控制,才能最大限度的预防和控制混凝土裂缝的产生,才能保证建筑物混凝土结构安全,适用,可靠和耐久的要求,才能保障人们的生命和财产安全.