钢筋混凝土结构裂缝成因及防治措施

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:罗玲
[导读] 摘要:在现代化建设工程中,钢筋混凝土结构随处可见,在工程材料、施工人员技术水平等众多原因的影响下,致使钢筋混凝土结构在施工抑或是使用过程中极易出现局部开裂现象,不仅会对工程整体质量和安全性与耐久性造成严重不良影响,工程施工企业与业主也往往会因此产生纠纷,从而影响人们的安定团结,因此,钢筋混凝土结构裂缝问题必须得到有效解决,基于此,下面的文章就重点分析钢筋混凝土结构裂缝成因及其防治策略,希望能对混凝
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        摘要:在现代化建设工程中,钢筋混凝土结构随处可见,在工程材料、施工人员技术水平等众多原因的影响下,致使钢筋混凝土结构在施工抑或是使用过程中极易出现局部开裂现象,不仅会对工程整体质量和安全性与耐久性造成严重不良影响,工程施工企业与业主也往往会因此产生纠纷,从而影响人们的安定团结,因此,钢筋混凝土结构裂缝问题必须得到有效解决,基于此,下面的文章就重点分析钢筋混凝土结构裂缝成因及其防治策略,希望能对混凝土结构裂缝问题的改善和处理有所帮助。
        关键词:钢筋混凝土;结构裂缝成因;防治措施
        引言
        钢筋混凝土材料因为具备优越的使用性能而得到各种建设工程的广泛应用,特别是在土木工程建设项目中的应用尤为普遍,但是在具体的工程建设和使用中,往往会出现钢筋混凝土结构裂缝问题,若是不对该种问题进行有效处理,任其自然发展,久而久之很可能会造成钢筋混凝土结构的断裂或是坍塌,由此可见钢筋混凝土结构裂缝问题的危害是极其重大的,深入分析钢筋混凝土结构裂缝的形成原因和相应的防治措施,可实现对以上问题的有效解决,有利于促进钢筋混凝土施工水平和施工质量的提升。
        1 混凝土裂缝种类分析
        混凝土结构裂缝会导致如下问题:(1)直接导致结构自身的承重能力下降。(2)引起内部钢筋生锈,产生外部风化腐蚀,导致钢筋外部保护层脱落。(3)极大的影响建筑物的整体美观性。裂缝种类根据产生原因是否受到荷载影响分为如下两类:
        1.1 荷载裂缝
        荷载裂缝是钢筋混凝土结构裂缝的一种,是建筑物受到外力作用产生的。建筑物结构受到外力作用时,结构内部会产生应力,应力作用下会导致建筑物出现裂缝,由于是由外部荷载引起的结构开裂,所以称为荷载裂缝。外部荷载大多因为验收人员在进行验收工作时没有完全按照标准进行,使得一些不合格的地方没有被检查出来,结构变形不在容许范围内。其实在混凝土实际施工过程中也会出现带裂缝施工的情况,但是一般在规定范围之内就不会产生影响,工程质量还是有安全保障的。根据对现浇混凝土裂缝形成原因的调查可以发现,裂缝的性质大多数都属于非荷载裂缝,只有很小一部分是荷载裂缝。
        1.2 非荷载裂缝
        非荷载裂缝与荷载裂缝不同,不是由于外力作用形成,而是因为混凝土内部对变形的约束而产生的拉应力导致的裂缝。混凝土对自身的变形有约束作用,结构内部的拉应力就是提供约束作用的力量来源,随需要提供的约束力的大小变化,当拉应力的大小超过一定范围的时候,结构就会产生变形导致开裂。
        2 混凝土结构裂缝的产生原因
        现浇钢筋混凝土裂缝的产生原因主要有外界因素和自身因素。为了建筑的安全性和功能性可以得到保障,我们需要对裂缝出现的原因进行具体情况具体分析。现阶段现浇混凝土结构出现裂缝的几率越来越高,有材料、设计、施工管理等几个方面的原因。
        2.1 材料方面
        混凝土开裂的一大主要原因是材料。具体可分为干燥收缩裂缝、温度变化裂缝、塑性收缩裂缝和自生收缩裂缝等几种情况。干燥收缩裂缝:混凝土硬化过程水分蒸发导致混凝土从外到内产生收缩,而板受到约束无法自由移动,当混凝土缩小到一定体积时,板就会开裂,进一步使得混凝土也开裂。温度变化裂缝:混凝土具有凝结硬化和发生水化反应的特点,尤其是在夏季,如果不对混凝土采取一定措施,混凝土水化反应放出大量热量,会导致表面温度与内部温度相差过大,就会产生温度应力裂缝。塑性裂缝:浇筑完成后没有及时地对混凝土进行养护,表面水分蒸发过快,导致体积急剧收缩,混凝土开裂。还有一种原因是固体颗粒沉降受到阻力产生的,多见于梁、板构件。
        2.2 设计方面
        在设计工作中应首先对混凝土结构的荷载、结构尺寸等进行综合分析,选择科学的混凝土型号、混凝土预应力结构、钢筋结构技术,为混凝土结构应力平衡提供助力,尽量降低荷载影响带来裂缝发生的几率,这也是混凝土设计中裂缝控制的重要措施。为了降低裂缝发生几率,在设计阶段还应采用有限元力学分析软件对结构应力进行综合分析,以控制应力集中的问题,解决荷载裂缝发生问题。在混凝土钢筋结构设计的过程中,要考虑多个方面,例如一个建筑物的预应力、几何结构和使用的钢筋等。针对当前的设计现状,可以取量长的 1/15 进行设计,为了节省钢筋一般都会选择 1/18,或者是 1/20,能够大大减少结构的自重。例如在平面布置建筑结构的时候,首先,要确保规则性,不能出现凹凸的情况。如果这个平面出现了凹凸口,那么可以在这个边缘的部位设置拉梁,也可以适当加厚周边的楼板,强化配筋等。其次,要根据相关的规范以及实际情况,合理控制整个建筑结构的长度,不能超过规定的数值,这样才不会出现设计上的问题。再次,在地下部位要设置后浇带,一般情况下梁和楼板之间三分一左右的位置可以设置后浇带,如果需要加宽,不能超过2000mm。带内混凝土和带外混凝土要隔开,可以放置一些密孔钢丝网,周围用钢筋来加固。如果在建筑设计的过程中,房屋长度超过了规定的数值,就要针对可能出现变形缝的位置进行设置。可以设置沉降缝,或者是后浇带,这在一定程度上能够减少裂缝的发生几率,进而提升结构荷载控制设计效力,以 20 层的办公楼为例,在设计的过程中,设计师要想提高抵御变形的能力和抵抗力学的能力,并消除这些受力的不足,减轻结构裂缝发生的几率,就要通过构件抵御外力的干扰,确保整体处于平衡的状态,这样才不会因为受力不平衡,发生裂缝。
        2.3 施工和管理方面
        施工管理方面也是很重要的一环,施工人员的水平直接关系到现浇混凝土结构的质量。振捣的力度过大或时间过久会使粗骨料下沉,增大下层混凝土的干缩性能,容易导致混凝土的开裂。有一些工程为了缩短工期加快施工进度,过早地将模板拆除,此时混凝土的早期强度还远远没有达标,强度不达标就容易有裂缝的出现,严重的还会导致结构开裂倒塌。有一些施工工人私自在混凝土中掺加水,导致硬化后的混凝土有很多大的空隙,强度不合格,也可能导致裂缝的出现。模板和垫层浇筑完成以后如果不进行洒水养护处理,会吸收混凝土中的水分,导致混凝土干缩开裂,发生塑性收缩。钢筋绑扎搭接时,没有正确地设置马凳就有可能在没有留意的时候将钢筋踩弯,板面负筋弯曲容易导致裂缝的出现,所以对钢筋进行保护也是防止混凝土出现裂缝的一个重要手段。在现浇钢筋混凝土施工结束以后,如果没有创造合理的养护条件对混凝土进行及时的养护,会造成混凝土水分流失过快,导致干缩开裂。在施工环节中很多环节都是十分重要的,如果不能很好地管控施工质量,就会导致工程质量不过关。


        3 混凝土结构裂缝的防治措施
        3.1 材料措施
        坍落度的大小需要根据施工现场的条件确定,根据施工的层高和气候条件进行配置,不同的配合比可以设计出适合不同环境的混凝土。外加剂的使用是现代工程同过去相比一个很大的进步,各类外加剂的发明给施工带来了许多便利,节省了材料,提高了强度,缩减了经费,在现浇混凝土工程中经常使用减水剂来减少水的用量。掺加掺合料也是节约水泥、提高混凝土品质的一个重要手段,适量地添加掺合料对混凝土是有利的,如果过量添加或选用品质不好的掺合料可能会适得其反,降低混凝土品质,导致结构工程不合格。
        3.1.1 在钢筋混凝土组成材料方面进行控制
        (1)水泥:选用水化热低、强度高、品质优良的水泥,水泥是混凝土胶结能力的主要来源,一定不可以使用劣质、强度不达标、安定性不良的水泥。(2)粗骨料:在选用粗骨料时应选用表面棱角多、颗粒级配优良、细度模数达标的粗骨料,在条件许可范围内尽量选用大直径粗骨料,不可选用含泥量较多、碱集料反应大的粗骨料。(3)细骨料:一般以砂石为主,砂主要有天然砂和机制砂两种,我国前几年主要使用天然砂配制混凝土,但是近几年对机制砂的使用越来越多。(4)掺加材料:外加剂和掺合料都可以显著提升混凝土的品质。外加剂有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、膨胀剂等,其中高效减水剂的应用最为广泛。掺合料有粉煤灰、高炉矿渣,硅灰等。
        3.1.2钢筋混凝土结构中的混凝土相关的配料
        (1)应选用尽可能低的水灰比,如果水灰比过高会大幅降低混凝土的胶结能力,进而影响混凝土强度,同时严格管理,不允许施工工人私自掺加水和掺合料。
        (2)有一些混凝土需要用混凝土搅拌机运输到施工现场,在运输过程中应注意搅拌机的转速,保持在一个合理的范围内。
        3.2 施工措施
        模板和垫层在混凝土浇筑前应用水淋湿,否则会吸收混凝土中的水分,在进行振捣时要注意振捣力度和振捣时间,都应在规定范围内,不可偷工减料,二次振捣应在初凝前进行。混凝土浇筑应避免高温天气,如果工期进度不允许,应在夜晚进行施工,同时应采取一些措施,如在混凝土内部通冷水等,避免混凝土水化反应时水化热过大。混凝土的养护可以采取洒水并覆盖防水材料等措施进行,普通硅酸盐水泥养护时间应大于七小时,掺加外加剂的混凝土应不小于四小时。现浇混凝土在模板和支撑的施工时要保证模板的强度达标,大跨度梁板应按要求起拱。只有模板的早期强度达标以后才可进行模板的拆除,否则很容易出现倒塌情况。拆模顺序也应按照实际施工经验做出合理安排,在拆模完成后要继续进行养护,为混凝土后期强度的增长提供良好环境。
        4钢筋混凝土结构裂缝处理措施
        4.1对于混凝土的表面进行修复
        (1)对有裂缝的混凝土表面进行磨平处理,再涂抹一层水泥砂浆,进行压实处理,同时还应进行洒水养护工作。
        (2)表面的凿槽修补。进行修补时技术人员会在裂缝处凿出一道凹槽再进行修理工作,一般凹槽呈v字形用于处理裂缝,呈u字形处理渗水。
        4.2混凝土内部修补措施
        4.2.1 水泥灌浆的修补方法
        水泥灌浆的修补方法一般用于大体积裂缝的出现,对裂缝进行钻孔、填充、压实等工作,最后再对表面进行磨平处理。
        4.2.2 化学灌浆的修补方法
        化学灌浆用来修补裂缝的适用性更高,可以更好地控制凝结时间,同时强度也很高,在防堵、防漏方面应用很多,常用的材料一般有环氧树脂浆液、甲凝、丙凝等。
        4.3 结构补强加固法
        (1)水泥浆和树脂混合浇灌的方法进行锚杆的固定,使用这种方法可以使锚杆与混凝土结构成为一个整体,这种方法可以使其具有更好的抗拉能力,增强了结构的稳定性。(2)采用钢板补强的方法,钢板贴在混凝土表面之后再用锚杆进行固定,但这样还不够,还需用胶结材料填充空隙,增加其稳固性。(3)还可以根据结构荷载情况选择科学的预应力结构技术,采用科学的预应力筋可以有效抵消结构的应力,提升结构整体强度,为结构裂缝控制提供助力。(4)可以根据结构应力情况进行钢筋密度的调整,进而提升钢筋混凝土整体结构的强度,以防裂缝。
        4.4 砼置换
        把受到破坏的砼换成新制成的混凝土代替原先砼的位置,这种方法不仅经济还很有效果,可以有效地防止结构的破坏。
        结束语:
        通过以上论述,我们对钢筋混凝土结构裂缝的形成原因及防治策略有了初步认识,设计单位要严格按规范要求进行裂缝控制计算。鉴于钢筋混凝土结构裂缝对于工程整体质量和工程稳固性及耐久性的重大影响,工程施工企业应对钢筋混凝土裂缝问题提起充分重视,通过严格的工程材料和施工管理与控制有效预防钢筋混凝土裂缝问题的出现,并加强裂缝处理措施的分析研究,以便不断强化钢筋混凝土施工水平,为保证钢筋混凝土施工质量提供保障。
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