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淺談普通現澆鋼筋混凝土結構
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-03-01 15:47:13

混凝土是一種非勻質脆性材料,在化學反應、荷載、溫度和濕度變化等條件下,由于各種材料的變形不一致而在其間產生應力,造成骨料與水泥石的粘結面或水泥石本身微粒的粘結面產生微細裂縫。隨著荷載的繼續作用或進一步的溫差和濕度變化,微細裂縫逐漸擴展、貫通,從而產生較大裂縫。
一般情況下,微細的未貫通裂縫對使用并無多大危害;而大的裂縫會影響混凝土的受力,或使鋼筋暴露在空氣中造成銹蝕等,進而影響建筑的使用壽命。混凝土的裂縫是絕對性的,不可避免的。但我們可以盡量采取有效措施控制裂縫的數量和寬度,特別要避免出現有害裂縫。

  常見收縮和溫差裂縫的產生原因

  現澆鋼筋混凝土結構梁、板產生裂縫的原因,綜合起來可以分為兩大類:一是由于設計失誤、施工不當等原因導致的結構性裂縫;二是由于混凝土本身的收縮和溫差作用所產生的非結構性裂縫。有關資料統計及大量的工程實踐表明,一般工程中結構性裂縫約為20%,大部分為收縮和溫差裂縫約占80%,這些非結構性裂縫可以通過設計和施工階段采取相應的技術措施預防,從而將其控制在現行規范所允許的范圍內。
從大量的工程實踐中發現,建筑的收縮和溫差裂縫所出現的位置與構件部位和形狀關系的規律基本相同或類似。
(1)建筑物兩端樓梯間處的樓板平面剛度較小,容易產生裂縫,裂縫通常平行于板的長邊并貫通梁側。設計控制方法是加厚該處的樓板厚度,板面的負筋除了滿足計算配筋要求之外,還應配置≥Φ8@200雙向通長鋼筋,梁兩側加設縱向構造腰筋。
(2)樓板四大角裂縫。產生的原因是荷載、收縮及溫差產生的應力向四角迭加成為剪力匯集區而引起的裂縫,一般呈45°角,距板角約600mm~1200mm,常為上下貫通。設計控制方法是除了滿足計算配筋要求之外,在整塊板的跨度范圍內增設雙向Φ6或Φ8@200鋼筋網,且四角加密。
(3)框架柱網外的懸挑梁板處的裂縫一般平行于板的短邊并貫通封口梁側。產生的主要原因是該位置的構件受外界溫差影響產生較大的變形應力,因此外露梁板是溫差裂縫的多發區域。設計控制方法是在板面長度方向構造筋Φ8@200通長。
(4)屋面板是收縮及溫差變形裂縫產生較多的地方,因此所有板的負彎矩筋不應切斷。

  構造設計方面的控制措施

  1.合理設置伸縮縫和后澆帶
同一材料的收縮和膨脹線性系數為一定值時,其面積越大、體形越大,收縮或溫差應力引起的變形及產生裂縫的可能性就越大。因此,合理設置長體形建筑的伸縮縫是控制混凝土溫差變形裂縫的一項有效措施。設計人員必須嚴格執行規范,在其規定的最大間距內設置伸縮縫,并應根據當地環境氣候及具體工程結構特點適當減小伸縮縫的間隔,以有效防止混凝土結構的溫差裂縫。
后澆帶是當建筑體形較大、高度差較大以及不規則形狀時,通常又不便設置伸縮縫,為了防止混凝土因沉降、收縮和溫差變形產生裂縫,而特別澆筑的一種混凝土結構。設計施工圖時應注意合理預留后澆帶的位置,并明確提出施工注意事項。

  2.適當增大板厚和構件的配筋率
在鋼筋混凝土結構中,鋼筋對于抵抗和控制收縮和溫差變形而產生的裂縫,發揮著主導作用。現行規范中除了對混凝土構件的縱向配筋規定了最小配筋率外,還規定當溫度等因素對結構產生較大影響時,需要適當增加構件的配筋率。我國一些地方夏、秋季晝夜溫差很大,熱脹冷縮的不斷循環是造成混凝土結構產生溫差裂縫的主要原因。部分工程實踐表明,往往裂縫較多的構件,其配筋率較小,因此設計人員對此應該予以重視,在設計時要充分考慮工程所出區域的氣候特點和建筑物的不同部位(如外露構件),適當增大構件的配筋率。
常見的收縮和溫差裂縫與樓面板、屋面板的厚度有關,如果設計時只計算豎向荷載而未考慮溫差和收縮變形對樓板,特別是對屋面板和框架平面以外板件的影響,而采用了較薄的板件,則難以避免在溫差和收縮應力反復作用下結構產生裂縫。另外,樓板厚度不夠的情況下,施工偏差會影響到鋼筋保護層厚度和負彎矩的有效高度而產生裂縫。如果工程中的樓板暗埋管線眾多,也會直接影響樓板厚度,沿管線走向會產生集中應力而導致裂縫。為此,無論計算結果如何,即使板件跨度較小,也應該采取板厚≥100mm,且在溫差影響大的重點部位使板面負筋雙向通長。

施工階段的控制措施

  1.嚴格把關材料質量和配比關系
為了有效控制現澆混凝土結構中收縮和溫差裂縫的出現,我們在施工階段更應該加倍重視,采取有效控制措施。首先要對所選用的各種材料進行嚴格的檢查和驗收,不合格材料一律禁止使用。同時,要按規定的各項技術標準做好混凝土配比設計,并進行試配試驗。施工時選用良好級砂石骨料和低熱或中熱水泥,嚴格把關砂石含泥量和外加劑的摻用量,避免使用過量粉砂,嚴格控制水灰比和坍落度。

  2.切實做好混凝土的攪拌、運輸、澆筑及養護等細節性工作
混凝土的攪拌要嚴格按照規范進行,攪拌時間必須充足,配有外加劑的更要攪拌均勻,否則可能造成同一塊板中混凝土的性質不同,收縮凝結不均勻而引起開裂。另外,使用外加劑的量必須計算準確,用法正確,要對各種外加劑與不同水泥的相容性匹配關系有明確標識。混凝土的運輸、澆筑和振搗必須在初凝前完成并確保板厚,保持構件中各種鋼筋的正確位置,專人負責振搗。混凝土澆筑后應防止過早在其上進行施工、堆積物料等活動。
施工縫應按審批合格后的施工方案預留位置。雨季施工應采取防護措施,避免隨意停工留縫。施工接茬處應該用鋼絲刷清洗干凈縫口,并掃水泥漿,必要時還要在接茬處設置鋼絲網或采取其他可行措施防止產生收縮裂縫。混凝土的養護對控制混凝土的收縮裂縫起著舉足輕重的作用。因此,混凝土澆筑完成后,必須掌握好養護時間,在規定時間內保持混凝土的濕度,控制其表面溫度,避免混凝土的內外溫差過大而導致裂縫。

  3.重視后澆帶的施工
關于后澆帶的施工,還應該注意以下事項。后澆帶的相鄰板塊兩側的模板應支撐牢固,模板在后澆帶澆筑前不得拆除,且必須在后澆帶補澆混凝土的強度達到設計強度后方可拆除支撐模板。另外,對后澆帶施工縫部位的處理,要將施工縫兩側的舊混凝土表面鑿毛,用水徹底沖刷干凈,使舊混凝土充分濕潤,再掃兩次水泥漿后方能澆筑新混凝土,混凝土初凝后必須覆蓋養護。后澆帶施工縫的新澆混凝土的時間應根據工程的實際情況而定,一般應距原澆混凝土的時間不小于40天,補澆混凝土的強度應比原設計強度提高一級,并加入10%膨脹劑。
由于收縮和溫差變形這兩大因素所產生的非結構性裂縫,在一般情況下尚不至于造成明顯危害,但對工程質量和建筑結構的耐久性有一定影響,因此這些裂縫應當引起我們的高度重視。我們應該在實際工程中針對裂縫產生原因和易發部位,采取有效的設計控制措施及施工技術防范措施,從各個環節上下功夫,將非結構性裂縫嚴格控制在國家規范允許的范圍內,以確保我們施工的建筑“萬年常青”。

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