房屋建筑结构设计中产生裂缝控制技术分析

发表时间:2020/4/30   来源:《城镇建设》2020年2月第5期   作者:王坚中
[导读] 现浇混凝土由于物美价廉而被广泛运用到房屋建筑中
         摘要:现浇混凝土由于物美价廉而被广泛运用到房屋建筑中,但是如果处理不恰当,很容易形成裂缝,对建筑的安全性产生了极大危害。本文列举裂缝带来的不利影响,阐述其产生原因,并对裂缝控制的技术进行了相关分析。
         关键词:房屋建筑;现浇混凝土;裂缝;控制;分析
         1房屋建筑结构设计中产生裂缝的不利影响
         1.1降低安全性能
         在房屋建设中,如果现浇混凝土出现了裂缝,那么会造成很多的不安全隐患;并且,随着时间的推移,裂缝的面积和深度也会越来越大,直接影响混凝土的承载能力,造成结构的承载能力下降,其耐久性能也会降低;如果情况严重,会直接造成混凝土结构的倒塌,引发更多的危险事故。
         1.2加剧水的渗漏
         如果现浇混凝土产生了裂缝,在下雨天或者潮湿的环境下,水分会进入建筑物的内部,造成腐蚀、溶化等情况,导致建筑物的损坏;并且,渗入到建筑内部的水分不会轻易被排出来,如果温度下降到了0℃以下,那么渗进去的水分会因为温度过低而发生结冰、膨胀等现象,进一步造成裂缝的扩大,加剧水的渗漏。
         1.3增加钢筋的腐蚀
         如果出现了裂缝,会造成混凝土内部的一部分钢筋直接暴露在空气中,受到二氧化硫、二氧化碳等有害物质的腐蚀,造成钢筋的锈化,对建筑内部结构造成不利的影响;如果锈蚀的情况严重,那么不断产生的锈迹会积累在钢筋上,并且不断鼓胀,达到一定程度的时候,会将混凝土的保护层顶破,然后形成新裂缝,新裂缝又会因为类似的情况产生新锈蚀,如此反复,最终的结果就是整个混凝土保护层破裂甚至脱落,从而使其失去支撑、固定的作用,最终导致结构崩塌。
         2房屋建筑现浇混凝土施工中裂缝的产生原因
         2.1收缩裂缝
         在某些情况下,由于施工等原因造成的裂缝是正常现象,例如在不影响建筑物承重、负荷的情况下,存在小于0.05mm的裂缝,由于其产生的危害基本上微乎其微,所以不属于重大的裂缝类型,但是也是属于收缩裂缝的一种。收缩裂缝就是来自于混凝土的内部结构,因为混凝土在凝固过程中,如果体积发生变化的过程,就容易产生的内部裂缝。一般情况下,在进行混凝土施工的时候,天气炎热是造成裂缝的直接原因,例如水泥的水化热现象、高温下的断裂现象等,这些裂缝彼此之间没有形成交叉重合,是以规则的条状的形式出现,一般分布在与钢筋平行的截面位置,但是其产生的危害是非常大的,也会给建筑物带来直接的不利影响。
         2.2超载裂缝
         在进行混凝土施工的时候,如果表面的构件承重、负荷能力过大,很容易产生超载裂缝;如果是由于剪力较大的原因,那么超载裂缝是以上部向下部的方向进行延伸,呈现斜向方式;一般情况下,裂缝所呈现的是垂直的纵向细缝,但是,如果因为内部的构件位置受到了很大的弯矩压力,那么裂缝的延伸方向就是相反的。
         2.3材料使用不当引起的裂缝
         除了收缩、超载会引起裂缝,材料使用不当也会引起裂缝,例如材料品类、大小、掺量、表面积大小、水泥干缩等方面,都是产生裂缝的主要因素。其中有两点是至关重要的影响因素:①骨料是引起水泥石收缩的约束相,要想使混凝土的收缩减少,那么需要加大骨料的最大粒径、降低砂率、砂的细度模数等方面,以实现最佳的收缩效果;其中,骨料相关的吸水率对现浇板的硬度、刚度及可压缩性都产生了一定的影响,如果骨料对于水泥产生的压缩系数小,那么骨料的吸水率大一些,现浇板的收缩也会变大;除此之外,用水量、水泥用量、水灰比、砂率、灰浆比等因素也会造成裂缝的产生;②粉煤灰的表面积较小,粉煤灰掺量的多少会直接影响混凝土的干燥收缩功能,如果掺量增加,那么收缩会减小。
         2.4气候原因所造成的裂缝
         由于材料的种类不同,会产生不同的应力,如果外部天气过于炎热,那么不同的材料会因为应力的不同而产生不同的反应,如果这种应力反应超过材料的承重、负荷的最大极限,那么就会造成裂缝的产生;由于在现浇混凝土结构中会使用很多不同类型的材料,而每种材料膨胀现象的环境要求是不一样的,因此,即使处于相同的外部环境,温度都是一样的,两种材料也会因为自身的材质问题、温差问题而产生剪力,当发生应力大于剪力的情况,就会直接造成裂缝的产生。


         3现浇混凝土裂缝的控制措施
         3.1结构设计控制措施
         1)在房屋结构设计中,由于自身预应力、外部环境等方面的影响,很容易发生结构断面突变的情况。一般情况下,如果构件应力太过集中,那么就会产生裂缝。因此,为了更好地避免裂缝的产生,可以使用梁板结构,并且提升梁板构件的强度及硬度,以有效减少应力突变带来的不利影响,也可以通过减少楼板开洞形成的细腰现象以减少裂缝的产生。
         2)在进行房屋结构设计时,需要选择合适数量的钢筋配置,如果存在钢筋数量太少或者钢筋过大、过粗等不符合房屋结构设计的情况,那么后期很容易产生现浇混凝土裂缝。因此,在进行钢筋选择的时候,需要结合房屋结构设计的需求,并且选择合适的墙板、楼面等薄壁构件的钢筋配置。
         3)在进行初步设计的过程中,需要考虑到混凝土产生裂缝的原因,很多情况下,混凝土裂缝是因为混凝土的收缩而产生的,因此,为了防止混凝土产生收缩的情况,需要在初步设计的时候,有计划性的使用补偿收缩的混凝土技术,即掺加合适分量的膨胀剂进行中和,避免出现混凝土收缩情况。
         4)在初步设计的过程中,还需要将混凝土构件可能出现的各类收缩变形情况考虑在内。首先,在进行初步结构设计的时候,需要做到科学、合理,具有可行性,并且从房屋结构的实际情况出发,进行相关的计算,设计出一套兼具实用、合理、有效的实施方案,确保施工的顺利开展。同时,需要注意的是,在进行房屋结构设计的时候,需要确保房屋建筑结构具备足够的承载力,可以有效应对裂缝、变形等情况。其次,需要针对房屋建设中出现的裂缝情况进行针对性的技术处理和设计,例如,对于混凝土结构中经常出现的裂缝,可以通过使用“放”与“抗”的原则,进行有效预防;其中,“抗”原则是非常重要的,可以有效加强混凝土对抗变形、避免裂缝产生等性能,还可以提高其抗拉伸能力,对房屋建筑结构设计而言,是至关重要的。所谓“抗”原则,就是指通过在某些部位的构造上增加配筋,以加强混凝土的弹性极限拉伸程度,从而可以进行有效、灵活调节,应对因构件变形而导致裂缝产生的情况。可以通过增加配筋以实现混凝土结构的抗裂性,在房屋建筑结构设计中占据着十分重要的位置,很多情况下,为了有效避免房屋建筑结构出现裂缝,会在梁侧增加一部分纵向的钢筋,在屋面板角部增设相应的双向钢筋网,并在砖混结构的楼面板设置圈梁,以提升房屋建筑结构的抗裂缝能力。需要注意的是,如果增加了配筋的数量,那么产生收缩裂缝的可能性就会增加,所以,在进行房屋结构设计的时候,需要根据现场的实际情况进行合理的增加,实现其功能最大化,同时又可以有效控制裂缝的产生。
         3.2选材和配合比设计措施
         1)选择符合房屋建筑要求的混凝土、水泥等原材料,包括其品牌、等级、性能等方面都要考虑在内。
         2)在选择含砂量配比的时候,需要符合相关的规定,选择品质优良的砂、石等原材料,并确保在进行配合比设计的时候,设计合理的水灰比、砂率等比例,避免混凝土出现离析、泌水、保水性不良等问题。
         3)在进行添加掺和料、外加剂的时候,不可进行盲目添加,需要选择合适的类型数量,以提高混凝土的性能。
         4)由于水泥在施工中的使用量是非常大的,因此随着水泥用量的增加,那么水泥浆体积也会随着增加,坍落度也会变大,收缩也会呈现变大的趋势,所以,在进行配比设计的时候,需要结合现场的实际情况,设计出科学、合理的混凝土设计坍落度。
         5)需要正确使用混凝土补偿收缩技术,根据需要实现的不同膨胀效果,选择添加不同种类、性能的膨胀剂,并且控制合理的掺和数量。
         3.3结构配筋设计措施
         在混凝土结构材料中,存在着非均匀性特征,因此,在拉力作用下,相关的截面会产生不同类别、大量的不规则的应力集中点,如果这些应力集中点积累到一定的高度和强度,那么就会发生变形的情况,如果变形的情况没有得到改善,持续加重,那么最终就会出现裂缝;因此,为了有效避免变形和裂缝的产生,在设计的过程中,需要选择合适的配筋数量,一方面可以实现降低混凝土内应力的作用,另一方面,如果增加混凝土出现裂缝,可以进一步增加了混凝土的极限拉伸效果。
         4结语
         为了进一步实现对裂缝的有效控制,需要首先了解裂缝带来的不利影响,因为裂缝会直接降低建筑物的安全性能,加剧水的渗漏现象,增加钢筋的腐蚀,而混凝土裂缝主要为收缩裂缝、超载裂缝、材料使用不当引起的裂缝、气候原因所造成的裂缝。因此,为了有效避免裂缝的产生,需要从选材和配合比设计方面入手,在设计的过程中,严格把控房屋结构的相关设计原则,通过合理的配筋、掺加外加剂等方式,预防混凝土结构变形和产生裂缝的现象,从而确保工程质量和施工的顺利开展。

参考文献:
[1]刘剑利.关于房屋建筑现浇混凝土施工中裂缝技术控制的研究[J].科技与企业,2015,24(15):153.
[2]司晓波.关于房屋建筑现浇混凝土施工中裂缝技术控制的研究[J].科学中国人,2014,19(20):37.
[3]陈军.对房屋建筑工程混凝土施工技术及质量控制的探讨[J].民营科技,2016,22(8):189. 
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