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建筑砼结构开裂原因分析及如何预防

发布时间:2021-04-19 09:57 人气:

  建筑结构产生裂缝是很普遍的现象,其中最常见的要数钢筋砼构件以及砖墙裂缝。多年的实践证明,在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。

  一、钢筋砼常见裂缝原因分析

  砼是一抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时,极容易产生裂缝。

  1、 材料质量

  材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好,若工程上用了这等不合格的材料就会产生“豆腐渣工程”。所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。

  2、 施工工艺

  施工工艺涉及的面很广,不可能一一叙述,一般常涉用到的有:

  (1)水分蒸发、水泥结石的砼干缩通常是导致砼裂缝的重要原因。

  (2)砼是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后砼的均匀性和密实程度。因此砼的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

  (3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成砼开裂。施工过程中,钢筋表面污染、砼保证层太小或太大,浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。

  (4)砼养护,特别是早期养护质量与裂缝的关系密切,早期表面干燥或早期内外温度较大更容易产生裂缝。

  (5)避免在极端天气条件下施工,可以减少砼结构的开裂情况。

  3、 地基变形

  在钢筋砼结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。

  4、 温度变形

  砼具有热胀冷缩的性质,其线膨胀系数一般为1×10-5/0C.当环境温度发生变化时,就会产生温度变形,由此产生附加应力,当这种应力超过砼的抗拉强度时,就会产生裂缝。在工程中,这类裂缝较多见,譬如现浇屋面板上的裂缝,大体积砼的裂缝等。

  5、 湿度变形

  砼在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2~0.4‰,其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是掺加微膨胀剂等,这样可基本解决砼的早期干缩问题。

  6、 结构受荷

  结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋砼梁、板受弯构件,在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。普通钢筋砼构件在承受了30~40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的 1.5倍以上,所以在一般情况下钢筋砼构件是允许带裂缝工作的(有些资料上称无害裂缝)。在钢筋砼设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3mm.对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许出现裂缝则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。

  7、 设计构造

  结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋,或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致砼开裂。

  8、 徐变

  砼徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也和很常见。据文献记载受弯构件截面砼受压徐变,可以使构件变形增大2~3倍,预应力结构因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。

  二、预防措施

  1、 材料选用

  (1)水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥。

  (2)粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。

  (3)细骨料:宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。

  (4)外掺加料:宜采用减水剂等外加剂,以改善砼工作性能,降低用水量,减少收缩。

  2、 配料

  (1)配合比设计:应采用低水灰比、低用水量,以减少水泥用量。

  (2)禁止任意增加水泥用量。

  (3)配制砼时计量应准确,要严格控制水灰比和水泥用量,搅拌均匀,离析的砼必须重新拌匀后,方可浇筑。

  3、 配筋

  钢筋的配置应严格按施工图施工,尤应重视以下各点:

  (1)钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响。

  (2)钢筋的位置要正确,保护层过大或过小都可能导致砼开裂,钢筋间距过大,易引起钢筋之间的砼开裂。

  4、 模板工程

  钢筋砼结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下几点:

  (1)模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致砼裂缝。

  (2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。

  (3)合理掌握拆模时机,拆模时间过早,应保证早龄期砼不损坏或不开裂,但也不能太晚,尽可能不要错过砼水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机。

  5、 砼浇筑

  (1)砼浇筑时应防止离析现象,振捣应均匀、适度。

  (2)加强砼的早期养护,并适度延长养护时间,在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护,在浇水养护有因难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保湿材料等方法。

  6、 设计构造

  (1)建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。

  (2)合理布置纵横墙,纵墙开洞应尽可能小。

  (3)控制建筑物有长高比,长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。

  (4)合理地调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中。

  (5)减少地基的不均匀沉降,除了前述的措施外,在基础设计中可以采取调整基础的埋深度,不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法,来调整地基的不均匀变形。

  (6)适当加强基础有刚度和强度。

  (7)层层设置圈梁、构造柱,可以增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,防止或减少裂缝,即使出现了裂缝,也能阻止其进一步发展。

  (8)正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定应合适,构造要合理,可以和其结构缝合并设置。

  (9)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制,同样,也可以和其它结构缝合并使用。

  (10)部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁,以适应窗台的变形,防止窗台处产生竖直裂缝。

  7、 施工技术

  (1)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收,对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利的地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收合格后,方可进行下一步施工。

  (2)开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。

  (3)合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深的基础,以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建(构)筑物各部分荷载相差较大时,一般应施工重、高部分,后施工轻、低部分。

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