前言:我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)裂縫控制論文文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來(lái)啟發(fā),助您在寫(xiě)作的道路上更上一層樓。
在混凝土樓板的澆筑過(guò)程中,由于施工人員的長(zhǎng)時(shí)間振搗,結(jié)果使混凝土中的石子﹑骨料下沉,漿體上浮,造成作業(yè)面砂漿層。這就使它的干縮性能增大,等到水分蒸發(fā)后,混凝土失去水分而變得更加干燥,從而使毛細(xì)孔收縮或沉縮引起了混凝土樓板的龜裂。(1)由于在施工中各工種操作人員沒(méi)有相互配合,人為地將樓板鋼筋的成品(板面負(fù)筋)踏壞﹑壓彎,出現(xiàn)了支座的負(fù)彎矩,在澆筑混凝土后便出現(xiàn)了板面裂縫。(2)在施工中由于要提前預(yù)埋線管,而且加上預(yù)埋線管外表光滑,混凝土經(jīng)過(guò)振搗,石子滑落,水泥砂漿浮于預(yù)埋線管上層,這就會(huì)使混凝土樓板沿管線預(yù)埋方向產(chǎn)生干縮裂縫。(3)施工方為了趕超進(jìn)度,節(jié)約替換模板和支撐系統(tǒng),當(dāng)混凝土沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)時(shí),操作人員就過(guò)早地將模板拆除;或者在混凝土還沒(méi)有完全終凝后,就在上面加壓重荷,甚至上人作業(yè)等。這都會(huì)使混凝土樓板的彈性發(fā)生變性,破壞混凝土樓板結(jié)構(gòu),從而出現(xiàn)裂縫。(4)混凝土澆筑后,還有大量的水化熱量得不到散發(fā),在內(nèi)部就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力。由于混凝土抗拉強(qiáng)度低,容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂,從而產(chǎn)生溫度裂縫,這就給施工后的養(yǎng)護(hù)帶來(lái)了難度。如果在樓板養(yǎng)護(hù)時(shí)沒(méi)有采取覆蓋或覆蓋措施不到位,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠,也會(huì)使樓板產(chǎn)生裂縫。
因此,民居工程的施工中應(yīng)從以下幾方面來(lái)控制商品混凝土樓板裂縫的發(fā)生。施工方要選擇有資質(zhì)的商品混凝土生產(chǎn)廠家,根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)﹑和易性及實(shí)驗(yàn)室配合比的要求,確定各種標(biāo)號(hào)混凝土配合比,嚴(yán)格按照配合比控制水灰比和水泥用量;選擇級(jí)配良好的石子,減少孔隙率以減少收縮量;嚴(yán)格控制砂子的含泥量﹑泥塊含量,采用中粗砂,避免使用過(guò)量粉砂。同時(shí),要求嚴(yán)格審查出廠合格證及設(shè)計(jì)配合比報(bào)告,嚴(yán)格控制混凝土的坍落度,以便提高它的抗裂性能。
先進(jìn)合理的施工技術(shù)和方法,不僅能降低建筑成本,提高工作效率,還能有效控制混凝土樓板的裂縫。(1)梁、柱澆筑完成后,制定混凝土樓板施工方案,并對(duì)樓板模板支撐系統(tǒng)編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案。要求模板及支撐系統(tǒng)除滿足強(qiáng)度要求外,還必須有足夠的剛度和穩(wěn)定性;而且根據(jù)工期要求要準(zhǔn)備充足的模板,以確保按標(biāo)準(zhǔn)﹑按要求拆除模板。梁、板、柱宜采用同一標(biāo)號(hào)混凝土。(2)混凝土澆筑前,應(yīng)將模板用水澆濕潤(rùn),避免模板干燥而吸收水分。同時(shí),要嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,以防止混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮,使樓板出現(xiàn)裂縫。(3)現(xiàn)澆樓板中的預(yù)埋線管必須布置在底部鋼筋網(wǎng)片之上,交叉布線處可采用接線盒集中鋼筋網(wǎng)帶,嚴(yán)禁將水管水平埋設(shè)在現(xiàn)澆混凝土樓板中;而且在埋管集中的地方,切不可管與管緊密相列,要留有適當(dāng)?shù)拈g距。(4)現(xiàn)澆混凝土樓板澆筑完畢后,應(yīng)在12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋并作保濕養(yǎng)護(hù),12h后應(yīng)澆水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于1個(gè)星期。對(duì)于摻用緩凝型外加劑的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于2個(gè)星期。同時(shí),對(duì)于已澆筑完畢的混凝土樓板,嚴(yán)格禁止人或重物加荷其上,以防止?jié)仓炷翗前褰Y(jié)構(gòu)的人為破壞,從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。綜上所述,混凝土樓板裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低居民樓層與層之間的抗?jié)B能力,影響居民的正常生活,還會(huì)降低樓板的耐久性,影響整個(gè)居民樓的使用壽命。因此,建筑施工單位必須嚴(yán)格加強(qiáng)混凝土原材料的質(zhì)量控制、混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制和現(xiàn)澆混凝土樓板施工質(zhì)量管理,民居工程中混凝土樓板的裂縫就能得到有效的控制。
本文作者:柴燕侖工作單位:大同煤礦集團(tuán)公司企劃部
1.1水泥品種的優(yōu)選
優(yōu)先選用C3A含量低的中、低熱的普通水泥或復(fù)合、礦渣水泥等,除冬期施工外,不宜選早強(qiáng)型水泥;也不宜采用火山灰水泥,因火山灰水泥需水量大,易泌水。
水泥等級(jí)和混凝土等級(jí)應(yīng)相匹配,一般C25以下混凝土宜選32.5級(jí)水泥,C30以上混凝土宜選42.5級(jí)水泥,但水泥品種不能混用,不同產(chǎn)家、不同品種即是同一水泥等級(jí)也不能混用,同廠家、同品種不同批號(hào)的水泥原則上也不能混用。因不同廠、不同品種雖說(shuō)強(qiáng)度等級(jí)相同,但其中所含的礦物成分不同,水泥摻合料不同,所產(chǎn)生的水化熱亦不同,其收縮、變形、凝結(jié)時(shí)間等不同,水化時(shí)反映了各自水泥的水化個(gè)性,所以不能混用,如果混用:(1)可能造成收縮、變形不同,而影響結(jié)構(gòu)的耐久性;(2)凝結(jié)時(shí)間、需水量、水化速度不同,所產(chǎn)生的混凝土強(qiáng)度不同,將使混用后的混凝土強(qiáng)度降低5%—20%,(3)由于收縮變形不同,產(chǎn)生裂縫隱患存在。不同水泥應(yīng)分別使用,只能待上一品種水泥產(chǎn)生一定強(qiáng)度后,才可向其上面澆筑其他品種、等級(jí)的水泥。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下,商品混凝土的水泥用量,應(yīng)降低到最低程度。
1.2細(xì)骨料
細(xì)骨料宜采用中、粗砂。泵送砼宜采用中砂并靠上限,0.315mm篩孔篩余量不應(yīng)少于15%。實(shí)踐證明,采用細(xì)度模數(shù)2.8的中砂比采用細(xì)度模數(shù)2.3的中砂,可減少用水量20kg/m3—25kg/m3,可降低水泥用量28kg/m3—35kg/m3,因而降低了水泥水化熱、降低了混凝土溫升和收縮。細(xì)骨料的含泥量不超過(guò)3%,泥塊含量不得大于1%。其他質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》的規(guī)定。
為保證混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性,以便于運(yùn)輸、泵送和澆筑,泵送混凝土的砂率要比普通流動(dòng)性混凝土增大約6%,為38%—45%。但是砂率過(guò)大,不僅會(huì)影響混凝土的工作度和強(qiáng)度,而且能增大收縮和裂縫。
1.3粗骨料是混凝土的重要組成
它在混凝土中主要起到骨架的作用,并且對(duì)膠凝材料的收縮具有一定抵抗作用。集料的級(jí)配越好,所組成的混凝土骨架越穩(wěn)定,抵抗變形能力越好。同時(shí),集料的級(jí)配越好,能降低混凝土中單方水和水泥的用量,降低混凝土的收縮。此外,粗骨料的含泥量、泥塊含量對(duì)混凝土的收縮也有很大的影響。
1.4砂
采用中、粗砂,細(xì)度模數(shù)必須控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因?yàn)椴捎眉?xì)度模數(shù)為2.8:2.3的中砂每立方混凝土可減少水泥用量約30kg,減少水用量20kg—25kg,從而降低混凝土水化熱和溫差引起的收縮。泵送混凝土?xí)r,砂率應(yīng)控制在38%—45%。
1.5選用優(yōu)質(zhì)高效的外加劑
為達(dá)到抗裂、防水的目的,在配制混凝土?xí)r,一般需要摻人減水劑、緩凝劑、膨脹劑等。外加劑的質(zhì)量對(duì)混凝土的影響非常大,有些膨脹劑與其他外加劑一起使用可能會(huì)產(chǎn)生副作用,因此在使用前應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。
2設(shè)計(jì)方面
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范主要解決的是結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題。但個(gè)別設(shè)計(jì)者未能作全過(guò)程(包括施工過(guò)程)數(shù)理分析。以混凝土收縮裂縫問(wèn)題為例。一般的設(shè)計(jì)文件只給出混凝土的強(qiáng)度等級(jí),沒(méi)有針對(duì)結(jié)構(gòu)具體情況對(duì)混凝土的收縮量的限制值及收縮量制值相匹配的后澆帶設(shè)置。特別是某些工程師盲目地相信某些補(bǔ)償收縮混凝土的作用,不留混凝土后澆帶甚至不留形縫,使得裂縫發(fā)展得很快。另外,混凝土收縮裂縫與現(xiàn)在設(shè)計(jì)的板和墻的尺寸越來(lái)越大也有關(guān)系。混凝土梁、板和墻的尺寸增大。尺寸大,構(gòu)件總的收縮量大,容易出現(xiàn)混凝土收縮裂縫。
3施工技術(shù)控制
(1)混凝土施工過(guò)分振搗,模板、墊層過(guò)于干燥?;炷翝仓駬v后,粗骨料沉落,擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之時(shí)灑水不夠,過(guò)于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫。混凝土澆搗后,過(guò)分抹干壓光會(huì)使混凝土的細(xì)骨料過(guò)多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。
(2)混凝土施工過(guò)分振搗,模板、墊層過(guò)于干燥?;炷翝仓駬v后,粗骨料沉落,擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水而形成豎向體積縮小沉落,造成表面砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,待水分蒸發(fā)后,易形成凝縮裂縫。而模板、墊層在澆筑混凝土之時(shí)灑水不夠,過(guò)于干燥,則模板吸水量大,引起混凝土的塑性收縮,產(chǎn)生裂縫?;炷翝矒v后,過(guò)分抹干壓光會(huì)使混凝土的細(xì)骨料過(guò)多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層,水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。
(3)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)?,F(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土收縮開(kāi)裂最主要的原因?;炷翝仓?若表面不及時(shí)覆蓋、澆水養(yǎng)護(hù),表面水分迅速蒸發(fā),很容易產(chǎn)生收縮裂縫。特別是在氣溫高、相對(duì)濕度低、風(fēng)速大的情況下,干縮更容易發(fā)生。有資料表明,當(dāng)風(fēng)速為16m/s時(shí),混凝土中的水分蒸發(fā)速度為無(wú)風(fēng)時(shí)的四倍。一些高層建筑的樓面為什么更容易產(chǎn)生裂縫,就是因?yàn)楦呖罩械娘L(fēng)速比地面大。
4施工后期商品混凝土的養(yǎng)護(hù)
由于商品混凝土流動(dòng)性較大,容易在早期發(fā)生混凝土半和物沉縮裂縫,塑性收縮裂縫,干燥收縮裂縫,溫度裂縫等,因此必須加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。混凝土澆注后應(yīng)覆蓋一定厚度的草袋、麻袋片或塑料薄膜,過(guò)高過(guò)低的環(huán)境溫度以及激劇的溫度變化都會(huì)引起表面開(kāi)裂。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫。但由于熱擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng),混凝土強(qiáng)度和松弛作用得到充分發(fā)揮,使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度,防止貫穿裂縫的產(chǎn)生。澆筑時(shí)間不長(zhǎng)的混凝土,仍然處于凝結(jié)、硬化過(guò)程中,水泥水化速度較快,適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。
5裂縫部分處理技術(shù)
(1)涂抹:以涂為主,在裂縫表面涂抹新型高分子防水涂料,這種涂料是以合成橡膠或者合成樹(shù)脂作為成膜材料,效果很好。目前常有聚氨脂,環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸橡膠、聚酯樹(shù)脂防水涂料。
(2)封堵:多用于水平面上的裂縫,其寬度大于0.3mm。裂縫較小時(shí),采用低粘度樹(shù)脂;在干燥自然環(huán)境下可采用的材料很多,如高分子涂料,聚合物水泥砂漿及摻有速凝劑的防水砂漿等;在滲漏潮濕環(huán)境下必須進(jìn)行封堵再進(jìn)行表面處理,封堵用堵漏靈、堵漏王、水不漏等速凝材料;在漏水情況下可采用PBM—7聚合物混凝土封堵。
(3)嵌縫:在裂縫處鑿八字形槽,并在槽內(nèi)嵌填不同材質(zhì)的密封材料處理。
(4)灌漿:適用于修補(bǔ)較深的裂縫和混凝土內(nèi)部有空洞、疏散等情況。
(5)增大截面加固法:用同等級(jí)混凝土,加大原結(jié)構(gòu)截面,以達(dá)到滿足承載力的要求。
(6)外包角鋼加固法:用角鋼鑲嵌在四角,并用扁鋼將角鋼箍緊,以提高結(jié)構(gòu)承載能力。
(7)粘鋼加固法:在混凝土表面用結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,以提高混凝土承載力。
(8)增設(shè)支點(diǎn)加固法:用增設(shè)支點(diǎn)減少結(jié)構(gòu)跨度,達(dá)到減少結(jié)構(gòu)受力。
(9)增設(shè)剪力墻加固法:結(jié)構(gòu)在地震作用下,其強(qiáng)度與變形不能滿足規(guī)范要求時(shí),還可以在房屋適當(dāng)位置增設(shè)剪力墻以抵抗地震作用。
(10)外加力加固法:采用外加力或壓力、改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)或減少原結(jié)構(gòu)薄弱處的受力,以提高結(jié)構(gòu)的總體承載能力。
關(guān)鍵詞:地下空間結(jié)構(gòu)裂縫控制防水新技術(shù)
一、前言
鋼筋砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的,在保證結(jié)構(gòu)安全和耐久性的前提下,裂縫是人們可接受的材料特征。近十多年來(lái),隨著鋼筋砼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)大化和復(fù)雜化,以及商品砼的大量推廣和砼強(qiáng)度等級(jí)的提高,結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)機(jī)率大大增加,有些已危及結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。建設(shè)部對(duì)此十分重視,召開(kāi)多次學(xué)術(shù)研討會(huì),工程界各方專(zhuān)家提出許多技術(shù)措施,認(rèn)為控制裂縫是個(gè)系統(tǒng)工程。針對(duì)地下工程裂滲比較普遍的現(xiàn)象,我國(guó)研制許多新型防水材料,建設(shè)部提出今后主要開(kāi)發(fā)應(yīng)用環(huán)保型的中、高檔防水材料,剛?cè)峤Y(jié)合,全面提高我國(guó)防水工程的質(zhì)量和耐久性。
本人根據(jù)長(zhǎng)期的科學(xué)研究和大量工程實(shí)踐,提出鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫控制和防水一些新技術(shù),供工程界參考,不妥之處請(qǐng)指正。
二、結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料,引起裂縫有兩大類(lèi)原因,一種由外荷載(如靜、動(dòng)荷載)的直接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫,其機(jī)率約20%;一種是結(jié)構(gòu)因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫,其機(jī)率約80%。裂縫發(fā)生與材料、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)有關(guān),現(xiàn)作以下分析。
(一)材料缺陷
在變形裂縫中收縮裂縫占有80%的比例,從砼的性質(zhì)來(lái)說(shuō)大概有:
1.干燥收縮
研究表明,水泥加水后變成水泥硬化體,其絕對(duì)體積減小。每100克水泥水化后的化學(xué)減縮值為7~9ml,如砼水泥用量為350kg/m3,則形成孔縫體積約25~30L/m3之巨。這是砼抗拉強(qiáng)度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明,每100克水泥漿體可蒸發(fā)水約6ml,如砼水泥用量為350kg/m3,當(dāng)砼在干燥條件下,則蒸發(fā)水量達(dá)21L/m3。毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力,使砼產(chǎn)生“毛細(xì)收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1~0.2%;砼的干縮值為0.04~0.06%。而砼的極限拉伸值只有0.01~0.02%,故易引起干縮裂縫。
2.溫差收縮
水泥水化是個(gè)放熱過(guò)程,其水化熱為165~250焦?fàn)?克,隨砼水泥用量提高,其絕熱溫升可達(dá)50~80℃。研究表明,當(dāng)砼內(nèi)外溫差10℃時(shí),產(chǎn)生的冷縮值εc=T/α=10/110-5=0.01%,如溫差為20~30℃時(shí),其冷縮值為0.02~0.03%,當(dāng)其大于砼的極限拉伸值時(shí),則引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。
3.塑性收縮
砼初凝之前出現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā),引起失水收縮,此時(shí)骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,它發(fā)生在砼終凝之前的塑性階段,故稱(chēng)為塑性收縮。其收縮量可達(dá)1%左右。在砼表面上,特別在抹壓不及時(shí)和養(yǎng)護(hù)不良的部位出現(xiàn)龜裂,寬度達(dá)1~2mm,屬表面裂縫。水灰比過(guò)大,水泥用量大,外加劑保水性差,粗骨料少,振搗不良,環(huán)境溫度高,表面失水大等都能導(dǎo)致砼塑性收縮而發(fā)生表面開(kāi)裂現(xiàn)象。
4.自生收縮
密封的砼內(nèi)部相對(duì)濕度隨水泥水化的進(jìn)展而降低,稱(chēng)為自干燥。自干燥造成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓,因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼(OPC)由于毛細(xì)孔隙中貯存大量水分,自干燥引起的收縮壓力較小,所以自生收縮值較低而不被注意。但是,低水灰比的高性能砼(HPC)則不同,早期強(qiáng)度較高的發(fā)展率會(huì)使自由水消耗較快,以至使孔體系中的相對(duì)濕度低于80%。而HPC結(jié)構(gòu)致密,外界水泥很難滲入補(bǔ)充,在這種條件下開(kāi)始產(chǎn)生自干收縮。研究表明,齡期2個(gè)月水膠比為0.4的HPC,自干收縮率為0.01%,水膠比為0.3的HPC,自干收縮率為0.02%。HPC的總收縮中干縮和自收縮幾乎相等,水膠比越小自收縮所占比例越大。由此可知,HPC的收縮性與OPC完全不同,OPC以干縮為主,而HPC以自干收縮為主。問(wèn)題的要害是:HPC自收縮過(guò)程開(kāi)始于水化速率處于階段的頭幾天,濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫,隨后引發(fā)內(nèi)部微裂縫,若砼變形受到約束,則進(jìn)一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標(biāo)號(hào)砼容易開(kāi)裂的主要原因之一。
5.減水劑的影響
人們發(fā)現(xiàn),自八十年代中期推廣商品(泵送)砼以來(lái),結(jié)構(gòu)裂縫普遍增多,這是為什么呢?除了與砼的水泥用量和砂率提高有關(guān)外,人們忽視了減水劑引起的負(fù)面影響。例如過(guò)去干硬性及預(yù)制砼的收縮變形約為4~6×10-4,而現(xiàn)在泵送砼收縮變形約為6~8×10-4,使得砼裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。研究表明,在砼配合比相同情況下,摻入減水劑的坍落度可增加100~150mm,但是它與基準(zhǔn)砼的收縮值相比,卻增加120~130%(見(jiàn)圖1)。所以,在《砼減水劑》規(guī)范GB138076-97中規(guī)定摻減水劑的砼與基準(zhǔn)砼的收縮比≤135%。研究表明,摻入不同類(lèi)型的減水劑砼的收縮比是不相同的,一般是:木鈣減水劑>萘磺酸鹽減水劑>三聚氰胺減水劑>氨基磺酸減水劑>聚丙烯酸減水劑。這說(shuō)明商品砼澆筑的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂機(jī)率大與減水劑帶來(lái)負(fù)面影響有關(guān)。其機(jī)理尚不清楚。
以上是從水泥砼物理化學(xué)特性分析其各種收縮現(xiàn)象,早期塑性收縮會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表面裂縫,砼進(jìn)入硬化階段后,砼水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差收縮和干燥收縮(包括自干收縮),這是誘發(fā)裂縫的主要原因。近十年大量使用商品砼開(kāi)裂增加,除與單方砼水泥和摻合料用量增加外,減水劑增加砼收縮值變形的負(fù)面影響也是一個(gè)重要因素。
6.砼后期膨脹出現(xiàn)裂縫,主要是:
(1)水泥中游離CaO過(guò)高,Ca(OH)2體積膨脹所致;
(2)水泥中MgO過(guò)高,Mg(OH)2體積膨脹所致;
(3)水泥和外加劑堿含量過(guò)高,與集料中活性硅等發(fā)生堿-集料反應(yīng)所致;
(4)有害離子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼內(nèi)部,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。
7.結(jié)構(gòu)物在任意內(nèi)應(yīng)力作用下,除瞬間彈性變形外,其變形值隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象稱(chēng)為徐變變形。砼拉徐變時(shí)對(duì)抗裂有利,一般可以提高鋼筋砼極限拉伸值50%左右。而砼壓徐變很小,一般把收縮變形與徐變變形的計(jì)算一并加以考慮。砼收縮經(jīng)驗(yàn)公式很多,但是,實(shí)際工程所處條件變化較多。一般采用如下任意時(shí)間砼收縮計(jì)算公式。
εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn
式中M1.M2……Mn-為水泥品種、骨料,水灰比、溫度、養(yǎng)護(hù)和不同配筋率等修正系數(shù)。
其中不同配筋率的修正系數(shù)見(jiàn)表1。也即限制收縮與自由收縮之比,隨配筋率提高而減小。
表1
配筋率(%)0.000.150.200.250.300.400.50
修正系數(shù)M1.000.680.610.550.500.430.40
(二)設(shè)計(jì)問(wèn)題
鋼筋砼結(jié)構(gòu)是由砼和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)地基情況,靜、動(dòng)荷載、環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等控制荷載裂縫。這里不作討論。從國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范可知,對(duì)結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問(wèn)題,客觀上存在兩類(lèi)學(xué)派:
第一類(lèi),設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定很靈活,沒(méi)有驗(yàn)算裂縫的明確規(guī)定,設(shè)計(jì)方法留給設(shè)計(jì)人員自由處理?;旧喜扇 傲蚜司投?、堵不住就排”的實(shí)際處理手法。
第二類(lèi),設(shè)計(jì)規(guī)范有明確規(guī)定,對(duì)于荷載裂縫有計(jì)算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制。對(duì)于變形裂縫沒(méi)有計(jì)算規(guī)定,只按規(guī)范留伸縮縫,即留縫就不裂的設(shè)計(jì)原則。
大量工程實(shí)踐證明,留縫與否,并不是決定結(jié)構(gòu)變形開(kāi)裂與否的唯一條件,留縫不一定不裂,不留縫不一定裂,是否開(kāi)裂與許多因素有關(guān)。我們認(rèn)為,控制裂縫應(yīng)該防患于未然,首先盡量預(yù)防有害裂縫,重點(diǎn)在防。我國(guó)結(jié)構(gòu)工程向長(zhǎng)大化、復(fù)雜化發(fā)展,砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)向C40~C60發(fā)展,設(shè)計(jì)師多注重結(jié)構(gòu)安全,而對(duì)變形裂縫控制考慮不周,這也是結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生增多的原因之一。
(三)施工管理問(wèn)題
砼配合比設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理,水泥與外加劑是否相適應(yīng),砂石級(jí)配及其含泥量是否符合規(guī)范要求,砼坍落度控制是否合理,這些都影響到砼的質(zhì)量及其收縮變形。
砼澆筑震搗不均勻密實(shí),施工縫和細(xì)部處理馬虎,會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的后患;過(guò)震則使浮漿過(guò)厚,抹壓又不及時(shí),則砼表面出現(xiàn)塑性裂縫,十分難看。
邊墻拆摸板過(guò)早(1~3d),砼水化熱正處于高峰,內(nèi)外溫差最大;砼易“感冒”開(kāi)裂。
砼養(yǎng)護(hù)十分重要,但許多施工單位忽視這一環(huán)節(jié),尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護(hù)不到位,容易產(chǎn)生收縮裂縫。某些露天構(gòu)筑物盡管當(dāng)?shù)貪穸群艽?,但由于吹風(fēng)影響,加速了砼水分蒸發(fā)速度,亦即增加干縮速度,容易引起早期表面裂縫,風(fēng)速對(duì)水分蒸發(fā)速度的影響見(jiàn)表2。這也許是夏季比秋冬季,南方比北方出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫較多的原因。
從已建工程調(diào)查中發(fā)現(xiàn),底板養(yǎng)護(hù)較好,出現(xiàn)裂縫概率較低,而底板上外墻裂縫概率很高約占80%,這與保溫保濕養(yǎng)護(hù)不足有很大關(guān)系。
除上述技術(shù)因素外,施工管理不嚴(yán),趕進(jìn)度,偷工減料,工人素質(zhì)差,施工馬虎等也是造成結(jié)構(gòu)裂縫的人為因素。
(四)對(duì)維護(hù)缺乏認(rèn)識(shí)
我們發(fā)現(xiàn)不少結(jié)構(gòu)是在澆筑完3~6個(gè)月,甚至在1~2年內(nèi)出現(xiàn)裂縫。除荷載問(wèn)題外,主要是環(huán)境溫度和風(fēng)速引起的收縮變形所致。有些地下室不及時(shí)復(fù)土;上部結(jié)構(gòu)不及時(shí)做好封閉;出入口長(zhǎng)期敞開(kāi),屋面防水層破壞不及時(shí)修補(bǔ)等。這些與施工和業(yè)主對(duì)結(jié)構(gòu)維護(hù)缺乏認(rèn)識(shí)有關(guān)。鋼筋砼結(jié)構(gòu)與其他物件一樣都存在“熱脹冷縮”的特征,尤其超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)更為明顯,所以,應(yīng)重視已澆結(jié)構(gòu)的保溫保濕維護(hù)工作。
三、有害裂縫與無(wú)害裂縫
裂縫按其形狀分為表面的、貫穿的、縱向的和橫向的等等。裂縫形狀與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)有直接關(guān)系。裂縫分為愈合、閉合、運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的等。例如寬度0.1~0.2mm裂縫,開(kāi)始有些滲漏,水通過(guò)裂縫同水泥結(jié)合,形成氫氧化鈣和C-S-H凝膠,經(jīng)一段時(shí)間裂縫自愈不滲了。有的裂縫在壓應(yīng)力作用下閉合了。有的裂縫在周期性溫差和周期性反復(fù)荷載作用下產(chǎn)生周期性的擴(kuò)展和閉合,稱(chēng)為裂縫的運(yùn)動(dòng),但這是穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。有些裂縫產(chǎn)生不穩(wěn)定的擴(kuò)展,視其擴(kuò)展部位,應(yīng)考慮加固措施。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)試驗(yàn)資料,砼最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)大致如下:
無(wú)侵蝕介質(zhì)無(wú)防滲要求,0.3~0.4mm。
輕微侵蝕,無(wú)防滲要求,0.2~0.3mm。
嚴(yán)重侵蝕,有防滲要求,0.1~0.2mm。
判斷裂縫有害還是無(wú)害,首先視它是否有害結(jié)構(gòu)安全和耐久性,其次是否影響使用功能(如防水,防潮)。例如地下和水工工程,小于0.1~0.2mm裂縫視為無(wú)害裂縫,作簡(jiǎn)單表面封閉即可,再作柔性防水層就更保險(xiǎn)了。樓面裂縫0.3~0.4mm,對(duì)結(jié)構(gòu)是安全,視為無(wú)害裂縫,可不作處理。對(duì)于受力的梁、柱,涉及結(jié)構(gòu)安全,裂縫要妥當(dāng)處理。