[摘要] 對鋼筋混凝土大梁產生裂縫的原因進行了分析, 提出了預防這種裂縫產生所采取的措施和建議, 給企業提高了很大的經濟效益和聲譽。
[關鍵詞] 鋼筋混凝土大梁; 裂縫; 分析; 對策
[中圖分類號] TU3 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673- 1093(2007)02- 0053- 02
1 概述
近幾年, 隨著城市建設的發展, 高層以及特殊功能的建筑日益增多, 要求滿足各項功能的大跨度、大開間的工程越來越多。但是, 鋼筋混凝土大梁施工因種種原因經常會出現裂縫現象, 這給企業造成直接的經濟損失, 也嚴重影響了企業的聲譽。本文就大梁裂縫出現的原因進行分析, 并提出了相應的對策。
2 分析
2.1 由于受力較大產生的裂縫
( 1) 由外力造成的裂縫, 其中包括施工超載、設計承載力不夠、構造措施不合理、各種外力沖擊等所造成的裂縫。此外, 在許多工程交付使用后, 使用者擅自更改建筑物的使用性質造成設計承載力不足而引起混凝土梁裂縫的產生。其表現形式多為斜向裂縫, 而且是下寬上窄, 如圖1 所示。
( 2) 由混凝土內力造成裂縫, 其中包括溫度變形裂縫,干縮變形裂縫。其表現形式一般為垂直方向的裂縫, 且多為中間寬, 上下兩端窄, 如圖2 所示。
2.2 由于設計不當造成的裂縫
( 1) 沉降縫設置不合理, 在豎向高差比較大, 基礎設置形式不同, 地基承載力發生突變部位均應設置沉降縫, 不然
會因不均勻沉降產生裂縫
( 2) 由于結構設計不合理而產生的混凝土梁裂縫, 如大型門廊的梁與主樓柱相錨接, 由于主樓沉降量與門廊沉降量不相等, 則在此錨接部位造成鋼筋混凝土梁扭裂。
( 3) 設計只設受力筋而構造筋設置不足造成混凝土梁裂縫。如因空間限制而使混凝土大梁設計為h 近似等于b的混凝土梁, 則需考慮震配對混凝土變形的約束用筋而不加配制, 造成由于混凝土干縮變形而裂縫。
( 4) 設計概念不合理, 對構造筋考慮不全, 而造成鋼筋混凝土大梁裂縫。如已構成深梁的混凝土梁仍按普通梁配筋,不設抵抗由深梁特性而產生的水平剪力配筋, 如圖3 所示。
2.3 由于材料選擇不當造成的裂縫
( 1) 由于水泥用量不當引起的混凝土梁裂縫。因水泥的水化熱能引起混凝土發生內部溫度應力和溫度變形, 而且與水泥用量成正比。水泥在水化過程中, 產生大量的熱能使
混凝土內部溫度升高, 當混凝土內部與表面溫度差過大時,就會產生溫度應力和溫度變形, 當混凝土內部與外部溫度差≥25℃時, 所產生的應力值大于混凝土內部的抗拉強度時, 則混凝土就會抗裂。
在這里溫度應力與溫度差成正比, 溫度差越大, 所產生的溫度應力也就越大, 當這種溫度應力超過混凝土內外所有約束力時, 就會產生裂縫。
混凝土內部溫度與混凝土的厚度及水泥用量有直接關系, 混凝土越厚, 水泥用量越大, 則所產生的內部溫度也就越高, 引起的溫度裂縫也就越大。
( 2) 選用緩凝劑不當。特別是氣溫高的夏季, 使用緩凝效果不好的緩凝劑, 不能起到延緩水泥水化速度的作用, 不能延緩混凝土的初凝時間, 不能延緩水化熱峰值的出現, 不能達到減小混凝土坍落度的損失, 從而不利于減小混凝土的裂縫, 所以緩凝劑的選用是非常關鍵的, 而緩凝劑的選用又是施工單位或混凝土攪拌站不太重視或理論上認識不夠的項目, 需特別引起注意。
( 3) 對散裝水泥本身的溫度控制不夠。當前施工企業大部分用散裝水泥, 對散裝水泥本身的溫度控制不夠, 卻又是一個施工企業不太重視的要素。要知道425# 散裝硅酸鹽水泥, 夏季出廠溫度最好控制在80℃左右, 而在用攪拌混凝土的水泥溫度最好控制在≤50℃為好。所以剛出廠的散裝水泥如果不經過適當的降溫就用在混凝土內, 由于水泥溫度過高, 勢必就會加速水泥的水化速度, 使混凝土坍落度損失加快, 混凝土水化熱峰值也提前達到, 從而使混凝土內外溫差過大, 當混凝土內外應力超過混凝土自身所具有的抗拉能力時就會出現裂縫。
( 4) 為保證泵送混凝土的強度, 盲目增大水泥用量, 雖然混凝土強度等級保證了, 但在混凝土內部形成水泥過剩,由于水的凝聚作用, 造成在同一個構件內形成多個凝聚中心, 則凝聚中心與凝聚中心之間產生拉力, 從而造成鋼筋混凝土的裂縫如圖4 所示。
( 5) 現場或混凝土攪拌站為混凝土可泵性好, 不重視或不研究如何增強混凝土的和易性, 從而達到混凝土優良的可泵性, 而是單純的增加坍落度, 造成非常差的和易性, 使澆注的混凝土材料不均勻, 既影響了構件的強度, 也給施工振搗造成很大的麻煩, 此種混凝土很易造成振搗不均勻、不密實, 由于材質不均, 在內力作用下, 自然形成薄弱環節, 在此處很容易形成裂縫。
( 6) 現場攪拌泵送混凝土, 由于操作人員沒有經過正規的培訓, 對規范十分生疏, 所以在攪拌過程中邊進料、邊出料, 而不控制攪拌時間和攪拌程度, 造成砂、石、水分離, 達不到合理的和易性。外加劑也由于攪拌不均勻, 而起不到應起的作用, 從而造成不合理的坍落度, 可泵性也差, 形成惡性循環的無限加水增大坍落度, 以求得較好的可泵性。其結果是: 由于不合理的攪拌和不合理的水灰比而造成混凝土的不均勻性, 這就造成無力抵抗混凝土早、中期所產生的收縮應力, 而使構件產生裂縫。
( 7) 混凝土干縮變形: 混凝土中20%左右的水分是水泥硬化所必需的。混凝土在硬化階段, 最初失去的部分自由水, 幾乎不引起收縮。隨著混凝土繼續干燥, 而使20%左右的吸附水溢出就會出現干裂收縮, 表面干燥收縮快, 混凝土中心干燥收縮慢, 則由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束, 而在表面產生拉應力, 當拉應力超過混凝土的抵抗強度時, 混凝土就會產生裂縫。
2.4 現場施工工藝造成的裂縫
( 1) 模具不經過計算設計造成剛度不夠均勻。
( 2) 澆筑工藝不合理, 振搗不密實。
( 3) 保護措施不利: 包括拆模時間過早, 施工荷載超荷,上人時間過早等。
( 4) 養護不及時, 不到位。
( 5) 鋼筋保護層控制不準。
3 對策
3.1 設計方面
( 1) 結構設計時要充分注意各構件之間不該設剛節點的, 不準剛節點。
( 2) 結構設計時不單獨考慮構件的荷載受力筋, 也應充分注意到由于混凝土《自身產生內力所需的配筋, 以抵抗裂縫的產生。
( 3) 深梁的理論概念應當用到設計上來了, 否則將造成設計原理的錯誤, 給已構成深梁的梁造成不應有且不好處理的裂縫。
3.2 施工方面
實踐證明, 在混凝土施工中, 混凝土由于收縮變形引起的裂縫是屢見不鮮的, 是不可忽視的, 并且是當前施工中重視不夠的一個重點問題。
影響混凝土收縮的因素有: 混凝土所用水泥品種和數量、混凝土配合比、水灰比、砂率、外加劑的品種和數量, 混凝土的加工工藝、現場施工工藝及養護條件等。因此, 從施工角度應采取如下措施, 以達到鋼筋混凝土大梁不產生裂縫的目的。
( 1) 首先從混凝土配制材料上要嚴格控制: ①水泥: 嚴格按配比要求配用外, 還應注意不用剛出窯未降溫的水泥,以防由于水泥的高溫度而影響混凝土的溫度變形造成裂縫。②選擇優良的外加劑, 使之真正能緩解混凝土的水化峰值的出現, 從而減小混凝土坍落度的損失, 達到減小或不出現混凝土裂縫的目的。③嚴格控制混凝土的水灰比: 實踐證明, 混凝土內水泥充分水化, 大約需0.38 水灰比的用水量,而泵送混凝土的水灰比, 絕大多數遠大于0.38, 而多余的水蒸發后, 必然導致混凝土內部漿體的收縮, 混凝土又是抗拉強度較低的材料, 在受約束( 鋼筋) 的條件下, 混凝土所產生的拉應力大于混凝土的抵抗強度, 從而導致混凝土發生裂縫。因此為達到泵送的可行性, 又要嚴格控制水灰比, 還需非常認真的控制砂、石最佳級配, 保證混凝土具有良好的和易性, 保證泵送無阻, 又保證合理的水灰比是至關重要的。
( 2) 現場施工工藝上應采取的措施: ①混凝土模具要求有正規的設計方案, 確保模具的規范和剛度。②混凝土的澆注工藝要求有工藝流水設計, 特別是坍落度超過140mm 的混凝土不準干漿打, 以防梁底形成素漿或少石層。坍落度超過160mm 的混凝土大梁, 要特別注意, 隨機振搗時, 達不到真的泛漿、無氣泡, 而是在表面形成水質清漿, 必須視混凝土表面無浮水時( 初凝前) , 再行復振, 達到真的表面泛漿,無氣泡密實振搗才算完成。③保護措施: a) 支拆模板時間要嚴格控制, 現場施工為了搶進度, 往往拆模時間過早, 造成混凝土表面失水過快, 混凝土內外應力差過大, 造成裂縫。
梁底模板拆模必須以同條件養護試件強度試驗報告為依據, 小于8m 按強度75%拆模; 大于8m 按強度100%拆模;懸臂構件按100%拆模。b) 教育職工要高度重視混凝土的養護作用。研究資料證明, 水泥水化熱反應, 其混凝土的收縮量可達到混凝土體積的0.5%以上。在混凝土初凝后, 由于水泥水化反應造成的收縮, 會形成混凝土內部的毛細孔, 如養護不及時或養護時間過短, 就會由于混凝土的收縮產生收縮裂縫, 讓職工認識到利害關系, 引起對養護工作的高度重視。
4 結語
鋼筋混凝土大梁產生裂縫的因素是多方面, 為防止鋼筋混凝土大梁產生裂縫, 必須從設計、材料的選擇和混凝土配合比計算、施工工藝、保護、養護全方位共同采取措施, 才能徹底防止鋼筋混凝土大梁裂縫的發生。實踐證明, 以上防止鋼筋混凝土大梁產生裂縫的措施是非常有效的。
[參考文獻]
[1] 施工技術
[2] 施工驗收規范
