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摘要:混凝土裂缝的存在对工程质量、结构安全及使用寿命产生一定的影响,这是由混凝土特性决定的,也是难以完全消除的。施工单位只能通过施工优化、养护管理等措施加以预防和控制,以此保证建筑物和构件的安全、稳定。文章就钢筋混凝土结构裂缝的产生与控制做全面讨论,旨在为实践提供理论参考。
关键词:钢筋混凝土结构;裂缝;控制
混凝土结构在施工和使用中,可能由于客观因素影响出现裂缝,不仅影响到工程质量和安全,还会破坏建筑外观美感。对于混凝土结构工程的裂缝,多为非结构裂缝,对于结构整体安全和稳定并不会产生严重的影响,加之不同结构裂缝位置、分布和长度同样存在差异,需要结合实际情况针对性选择处理方式。而裂缝是否可以得到有效处理,做好混凝土结构裂缝检测和处理十分重要,通过对裂缝现状和原因全面分析,为后续的裂缝处理提供可靠依据。
1、大体积混凝土裂缝的主要类型
1.1收缩裂缝
一般情况下,收缩裂缝分布不规则,往往呈现网状,裂缝不大,通常有表面裂缝和贯穿裂缝两类,并且会在较大程度上影响着工程结构的性能。其中表面裂缝是在混凝土成型后的3-4天出现,在此时期的混凝土抗拉强度非常小,所以极易在收缩应力的作用下产生裂缝。而贯穿裂缝主要是因为在大体积混凝土收缩环节,其内部释放热量过程中会有温度梯度收缩应力的出现,导致混凝土截面出现开裂、变形,严重的还会出现损毁。
1.2干缩裂缝
水泥类型、用量和成分,混凝土的水灰比,集料性质与用量,外加剂的用量等均会影响到混凝土干缩。此外,混凝土内部与外部水分不同程度的蒸发也会引发不同,变形结果:在外部因素影响下,混凝土表面水分蒸发速度较快,变形较大。而其内部温度变化不大,变形不明显。在混凝土内部约束下表面干缩变形出现拉应力从而引发裂缝。
1.3温度裂缝
一般情况下,温度裂缝出现在温差较大地区的混凝土结构或大体积混凝土表面。浇筑完成混凝土后,在硬化时水泥会出现水化热散发大量的热量。由于混凝土体积较大。所以在其内部会积聚大量的水化热,而难以在短时间内散发,使得混凝土内部温度快速升高。到时混凝土表面能够快速散热,如此一来就会出现较大的内外温差,在混凝土表面会出现一定的拉应力,一旦此力大于混凝土的抗拉强度最大限值,就会出现混凝土裂缝,该类裂缝一般出现在混凝土施工中后期。
2、混凝土结构工程裂缝检测
2.1裂缝性态混凝土结构
工程施工中,多数裂缝垂直于主拉应力方向,顺着主压应力延伸发展,加强裂缝性态检测,对于规避裂缝产生具有积极作用。对混凝土上的裂缝编号,确定检测时间,预测后续裂缝变化趋势。
2.2裂缝长宽混凝土结构
工程裂缝的产生,结合不同裂缝位置和原因,裂缝宽度发展方向有所不同,部分裂缝是下宽上窄,也有部分裂缝中宽两侧窄,这就需要在裂缝长宽检测中,一次检测裂缝最大宽度,一次检测裂缝两端宽度。对于裂缝宽度检测,可以使用裂缝测宽仪、读数显微镜和裂缝对比卡工具,结合实际需要选择不同的工具。
使用裂缝测宽仪,将裂缝放大置于有刻度的尺上进行检测;读数显微镜具有放大功能,配备有刻度的光学透镜,用于检测裂缝,调节游标来检测裂缝宽度;裂缝对比卡,宽度不等并且标注宽度值的平行黑色线条,与裂缝保持垂直方向,检测裂缝宽度。最后,使用卷尺测量裂缝长度,如果裂缝发展不稳定,标明裂缝检测时间,为后续裂缝变化趋势分析提供可靠依据。
2.3裂缝深度
对于裂缝深度的检测,长度和方向有所不同,部分裂缝贯穿构件截面,一般情况下选择裂缝最大宽处进行检测。采用超声波法和开凿法来检测裂缝深度,使用针管在裂缝处注入红墨水,凿开裂缝,墨水进入深度则为裂缝深度。此种方法在局部破损检测中应用效果可观,但是应用范围狭窄,不适合深度较大的裂缝检测。由于超声波检测法属于无损检测法,对于裂缝深度没有限制,应用范围较为广泛,包括双面斜侧法、单面平测法和钻孔对测法几种。其中,双面斜侧法在裂缝检测中,适合裂缝部位两个相互平行测试表面构件;单面平测法适合只有一个可测表面的裂缝,裂缝深度在500mm以下;钻孔对测法适合应用在裂缝深度500mm以上的构件,更好的满足大体积混凝土裂缝检测需要。通常情况下,宽厚比较大的梁板结构上裂缝出现几率较高,分别置于不同房间,裂缝深度在500mm以下,应该选择单面平测法进行检测。通常情况下,单面平测法在裂缝检测中,施加脉冲波绕过裂缝端头,达到接收换能器,裂缝中充满水泥浆,脉冲波通过水耦合层透过裂缝到达接收换能器,最大程度上避免水泥浆对检测质量的不良影响。钢筋穿过裂缝,沿着钢筋传播脉冲被接收换能器接收,无法测量裂缝深度,规避钢筋带来的不良影响。具体施工中,对于深度在500mm以上的裂缝属于深裂缝,通常在桥墩和水坝等大体积混凝土结构施工中应用,结构断面形成较大温度梯度,由于温差引起拉应力高于混凝土抗拉强度,致使裂缝的产生。
3、控制钢筋混凝土裂缝产生的具体措施
3.1做好材料的选择和控制
材料的质量和性能会对裂缝的产生造成影响,比如水泥的水化热、硬度、强度、凝结时间等。在保证和易性的前提下,遵循低水泥用量、低水胶比、低单位体积用水量的混凝土配合比技术。用控制水胶比来提升混凝土耐久性的方法,相较于水胶比,用水量对控制开裂更为重要。比如部分工程的施工受环境因素的影响比较显著,此时需要对水泥的抗酸性、抗碱性及抗水性等做具体的分析。材料性能、材料配比会影响裂缝产生的概率,比如标准的钢筋混凝土结构中,水、水泥、砂石的配比率是1∶1.5∶2.75,如果比例失当,裂缝的产生率会有显著提升。
3.2优化设计
设计工作主要的目的是对建筑的整体结构等进行规划和统一,从而使建筑的结构具有稳定性。如果在设计中出现了瑕疵,那么与之相关部分的受力会受到影响,部分区域的受力加大会产生压力裂缝。为了避免裂缝的产生或者是消除裂缝,设计时需要做好三项工作:从结构完整入手,加强设计的整体性;基于设计规划来评价和论证设计的科学性和合理性;基于评价、论证对设计做修改和优化。从设计入手对建筑的结构做优化调整,钢筋混凝土结构裂缝问题会明显的减少。
3.3强化施工指导和监督
施工过程中不规范的操作和不成熟的技术应用会导致施工衔接问题,进而出现裂缝,所以为了避免此类施工裂缝,需要做好两项工作:要在施工前做好技术指导,使施工人员掌握更成熟、更先进的技术。在施工过程中,监理人员需要做好监督和指导,对不规范的施工行为要及时的纠正。有了标准和规范的约束,因施工错误而引发的裂缝也会明显减少。总之,强化施工指导和监督对于规避施工因素造成的裂缝有重要的意义。
参考文献:
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