鋼筋混凝土裂縫的成因機(jī)理及控制策略的內(nèi)容
鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計中的問題與有效措施
鋼筋混凝土裂縫的成因機(jī)理及控制策略
混凝土裂縫是鋼筋混凝土施工中常見的問題，沒有規(guī)律，縱橫交錯，分布不均。按裂縫深度的不同，主要有表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種。鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，采取應(yīng)對的預(yù)防及處置措施也是不同的。在實際施工過程中，需要按照規(guī)定的步驟操作，控制好設(shè)計、施工工藝、養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理地選擇原材料，采取預(yù)防和正確的控制措施，才能更好地控制鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而保證工程質(zhì)量的提高�，F(xiàn)根據(jù)多年來現(xiàn)場施工的實踐經(jīng)驗和教訓(xùn)，本文對鋼筋混凝土施工中裂縫的成因和處理措施做一下探討。
1 鋼筋混凝土裂縫的類型
各種鋼筋混凝土的裂縫類型中，最常見的主要有以下 2 種情形：（1）塑性收縮裂縫：日凝結(jié)硬化前的混凝土依然在塑性狀態(tài)時，水分從混凝土表面易蒸發(fā)，因失水較快使表面發(fā)生收縮，而內(nèi)部水化熱過高，澆筑數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài)，混凝土暴露的表面收縮形成裂縫。裂縫深度一般不大，大多為不規(guī)則短裂縫、網(wǎng)狀或爆裂狀裂縫，呈互不連貫狀態(tài)。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆筑初期。（2）干燥收縮：通常在混凝土養(yǎng)護(hù)完以后出現(xiàn)�；炷劣不�，混凝土表面缺乏水分，由于氣候影響蒸發(fā)引起干縮，混凝土內(nèi)部硬化程度不夠，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，干縮變形因受到內(nèi)部約束，就會使得混凝土表面被拉裂。一般產(chǎn)生在硁表面很淺的位置，裂縫呈平行線狀或網(wǎng)狀，分布多沿構(gòu)件的方向，嚴(yán)重時可貫穿整個構(gòu)件截面。
2 裂縫的成因及機(jī)理
正確認(rèn)識和積極的探討鋼筋混凝土裂縫的成因，從而采取相應(yīng)的預(yù)防措施，是控制和減少鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生最有效的途徑之一。
2. 1 水泥溫度變化的影響
鋼筋混凝土施工過程中，水泥水化過程要釋放出一定的熱量，如混凝土結(jié)構(gòu)較厚，因其自身又具有一定的保溫性能，使得水化過程中產(chǎn)生的大量熱量得不到及時散發(fā)，在混凝土內(nèi)部熱量不斷累積。而混凝土表面水分易蒸發(fā)，溫度冷卻快，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與表面的溫度差增大。內(nèi)熱外冷導(dǎo)致混凝土表面冷縮，內(nèi)部熱脹產(chǎn)生的應(yīng)力，相互約束。
受到外界約束的作用，根據(jù)混凝土自身的特性，高溫時彈性變量小，產(chǎn)生的變形較小，混凝土內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力也較小。當(dāng)混凝土內(nèi)由于水化熱得不到散發(fā)而膨脹使表面變形，變形會遭到內(nèi)部應(yīng)力的約束，但內(nèi)部應(yīng)力超出極限值時，變形較大，結(jié)構(gòu)內(nèi)隨之產(chǎn)生較大應(yīng)力，應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，產(chǎn)生溫度裂縫。在后期的降溫過程中，因受到基礎(chǔ)混凝土或老混凝土的約束，也會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。外部氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉能力時，就會出現(xiàn)裂縫。
2. 2 鋼筋混凝土材料及配合比的影響
混凝土材料配合比若設(shè)計不當(dāng)將直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，造成混凝土開裂。粗細(xì)骨料的粒徑越細(xì)小、針片含量越多，混凝土的用灰量、用水量越多，收縮量就會越大；混凝土外加劑、礦物摻合料的選擇或者摻加量不當(dāng)，也會增加混凝土的收縮；水泥品種的原因，礦渣水泥、火山灰水泥干縮性較大，普通水泥、硅酸鹽水泥、粉煤灰干縮性較�。凰嗟燃壖盎炷翉�(qiáng)度等級的原因，水泥等級越高、細(xì)度越小、早期強(qiáng)度越高對混凝土開裂的影響越大；混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。
2. 3 外部氣溫的影響
鋼筋混凝土施工時外部氣溫的.影響很大，外部氣溫出現(xiàn)乍冷乍熱，內(nèi)外層混凝土溫差會急劇增大，溫差大對鋼筋混凝土施工是極為不利的，將直接影響混凝土的質(zhì)量。因為溫差引起溫度應(yīng)力的變化，溫差大，隨之溫度應(yīng)力也會變大。比如在高溫條件下，混凝土表面的水分蒸發(fā)加快，混凝土內(nèi)部熱量難以消散，內(nèi)部溫度升高，加上不易散熱，混凝土內(nèi)部熱量不斷的累積，持續(xù)時間長，內(nèi)部的體積膨脹，強(qiáng)度不能承受表面的急劇收縮，產(chǎn)生的體積內(nèi)漲外縮，從而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。因此，澆筑完成后，應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)，盡量消除或減小混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力，才能盡可能地避免鋼筋混凝土出現(xiàn)裂縫。
3 控制鋼筋混凝土裂縫對策
控制和預(yù)防鋼筋混凝土裂縫是有一定難度的，要盡量避免或者控制在合理范圍內(nèi)，就一定要從設(shè)計、施工工藝、養(yǎng)護(hù)等各個階段采取有效措施。了解混凝土內(nèi)外溫度變化的規(guī)律，尤其是對溫度應(yīng)力的控制，合理選用混凝土的各種原材料，嚴(yán)格控制水泥的用量。在施工過程中，應(yīng)適量摻加合適的礦物摻合料和外加劑，優(yōu)化混凝土配合比。認(rèn)真研究混凝土裂縫形成的原因，區(qū)別對待各種不同類型的裂縫，分別采取合理的處理方法。施工中預(yù)防措施要做到位，按規(guī)范規(guī)定施工，實時進(jìn)行溫度監(jiān)測，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以保證工程的質(zhì)量。
3. 1 混凝土的配合比
為了防止鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)優(yōu)化混凝土的配合比，具體的措施如下：要嚴(yán)格控制集料級配和含泥量，摻加適量的礦物摻合料，選擇恰當(dāng)?shù)乃冶�，并且在滿足強(qiáng)度要求的原則下盡可能的減少混凝土中水泥用量；可加入早強(qiáng)劑、緩凝劑、速凝劑、引氣劑、減水劑等外加劑，改善混凝土的性能；夏天高溫天氣拌合混凝土?xí)r可用冰水將碎石冷卻以降低溫度；澆筑厚大體積混凝土?xí)r，應(yīng)選用水化熱較低的水泥；配制高強(qiáng)度混凝土，應(yīng)選用硅酸鹽水泥。
3. 2 施工工藝
利用施工工藝措施控制溫度應(yīng)力，在混凝土澆筑時要控制好澆筑層厚度和澆筑的速度以便于散熱。在澆注時，可采用分層分段施工的方法，降低單位澆筑體積，擴(kuò)大散熱面積，利用澆筑面來散熱�？稍诨炷涟韬衔锇韬嫌盟屑尤氩糠炙楸越档突炷恋臏囟��？刂坪萌肽囟群吞涠�。還可采用人工導(dǎo)熱，預(yù)埋冷卻水管用循環(huán)水降低混凝土溫度。
澆筑混凝土前應(yīng)對鋼筋上的油漬、泥漿等污物和氧化鐵皮進(jìn)行清除，以免影響粘結(jié)力。鋼筋的位置、規(guī)格和保護(hù)層厚度要符合設(shè)計的要求。模板及支架結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，制造與裝拆方便，并且應(yīng)具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。模板安裝的位置要準(zhǔn)確、牢固，在施工中應(yīng)避免變形�；炷吝\(yùn)輸、澆筑的全部時間應(yīng)在混凝土的初凝時間內(nèi)完成�；炷琳駬v操作應(yīng)合理，過分地振搗對砼的均勻性有害，但振搗不足又不能保證砼應(yīng)有的密實度，要恰到好處，以使得混凝土表面現(xiàn)出浮漿、不再出現(xiàn)氣泡并不再沉落為準(zhǔn)。
3. 3 混凝土養(yǎng)護(hù)
混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，其主要目的在于保持適宜的溫度和濕度條件，以便達(dá)到更好效果：首先要使混凝土免受不利溫度、濕度變形的影響，防止有害的收縮；其次要使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度和性能。
混凝土的保溫要達(dá)到的要求如下：控制混凝土內(nèi)外溫差幅度，以防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。要防止混凝土溫度超低，使混凝土在施工期的最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。防止舊混凝土與新混凝土之間溫差過大，以減少新舊混凝土間的約束。
另外，養(yǎng)護(hù)是為了使混凝土正常硬化，強(qiáng)度增長，不受或少受外界影響。常用的養(yǎng)護(hù)方法有保濕覆蓋或噴灑養(yǎng)護(hù)劑等方式，在雨天或養(yǎng)護(hù)水充足的條件下，可采取灑水濕養(yǎng)護(hù)方式，對一般的混凝土結(jié)構(gòu)，要減少表面收縮，防止龜裂是可行的。要在達(dá)到規(guī)定時間或強(qiáng)度后方可拆模，當(dāng)氣溫驟降時應(yīng)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土內(nèi)外產(chǎn)生過大溫差；施工中長時間暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在冬季或寒冷天氣時應(yīng)采取保溫措施，拆模后要立即覆蓋或及時回填，消減外界氣候的影響。
4 結(jié)束語
減少鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生，就需要嚴(yán)格的把好工程的質(zhì)量關(guān)，充分考慮材料組成、施工工藝、養(yǎng)護(hù)與溫控等各種因素的影響，采取措施控制溫度應(yīng)力問題，按照規(guī)定的施工工藝步驟操作，控制好施工過程的各個環(huán)節(jié)，是能夠有效防止裂縫的產(chǎn)生，以提高鋼筋混凝土工程質(zhì)量。
在具體施工中應(yīng)多觀察、多比較，當(dāng)出現(xiàn)問題后要多分析、多總結(jié)，并積極采取各種預(yù)防處理措施，是可以盡量減少或避免鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生。
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