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淺談混凝土結構裂縫成因和預防措施

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淺談混凝土結構裂縫成因和預防措施

【論文摘要】: 近年來,現澆混凝土結構因其整體性強,抗震性好,以及商品混凝土和高強、高效能混凝土的大量使用,我國現澆混凝土結構得到了廣泛地推廣和應用。但是,由於混凝土是一種脆性材料,早期強度低,施工過程中極易出現裂縫缺陷,影響建築結構的整體性和耐久性,文章分析了混凝土結構裂縫成因和預防措施。 
   
  1. 前言 
   
  混凝土是現代城市建設中廣泛使用的結構材料,但是伴隨這類材料的生產研究與應用,混凝土結構的裂縫問題一直受到人們關注。混凝土結構的裂縫不僅影響到結構的美觀,也可能影響結構的正常使用與耐久性。當裂縫寬度達到一定數值時,可能危及結構的安全。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的,科學的要求是將其有害程度控制在允許範圍(國家有關規範)內。 
   
  2. 混凝土結構裂縫成因 
   
  混凝土是一種抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用過程中,當發生溫度、溼度變化、地基不均勻沉降時,極易產生裂縫。 
  2.1 材料質量 
  材料質量問題引起的裂縫是較常見的原因。 
  2.2 結構受荷 
  結構受荷後產生裂縫的因素很多,施工中和使用中都可能出現裂縫。如:拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土樑、板等受彎構件,在使用荷載作用下往往出現不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30%—40%的設計荷載時,就可能出現裂縫,肉眼一般不能察覺,而構件的極限破壞荷載往往在設計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的(這類裂縫有的文獻稱之為無害裂縫)。在鋼筋混凝土設計規範中,分別不同情況規定裂縫的最大寬度為0.2mm~0.3mm,對那些寬度超過規範規定的裂縫,以及不允許開裂的構件上出現裂縫,則應認為有害,需加以認真分析,慎重處理。 
  2.3 設計構造 
  結構構件斷面突變或開洞、留槽引起應力集中;構造處理不當、現澆主樑在擱次樑處如沒有設附加箍筋、或附加吊筋以及各種結構縫設定不當等因素容易導致混凝土開裂。 
  2.4 溫度變形 
  混凝土是具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫。在工程中,這類裂縫較多見,譬如現澆屋面板上的裂縫,大體積混凝土的裂縫等。 
  2.5 溼度變形 
  混凝土在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,稱為幹縮。收縮裂縫較普遍,常見於現澆牆板式結構、現澆框架結構等,通常是因為養護不良造成。 
  2.6 地基變形 
  在鋼筋混凝土結構中,造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定於地基變形的`情況,由於地基變形造成的應力相對較大,使得裂縫一般是貫穿性的。 
  2.7 施工工藝 
  (1) 混凝土是一種人造混合材料,其質量好壞的一個重要標誌是成型後混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂縫產生的直接或間接成因。(2)水分蒸發、水泥結石和混凝土幹縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。(3)模板構造不當,漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。施工過程中,鋼筋表面汙染,混凝土保護層太小或太大,澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。(4)混凝土養護,特別是早期養護質量與裂縫的關係密切。早期表面乾燥或早期內外溫差較大更容易產生裂縫。
  2.8 徐變 
  混凝土徐變造成開裂或裂縫發展的例子工程中也很常見。據文獻記載受彎構件截面混凝土受壓徐變,可以使構件變形增加2倍~3倍;預應力結構因徐變會產生較大的應力損失,降低了結構的抗裂效能。 
   
  3. 混凝土結構裂縫的預防措施 
   
  通過以上分析,在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設計手段、施工手段來克服的。 
  3.1 材料方面措施 
  (1) 水泥