[摘要] 对钢筋混凝土大梁产生裂缝的原因进行了分析, 提出了预防这种裂缝产生所采取的措施和建议, 给企业提高了很大的经济效益和声誉。
[关键词] 钢筋混凝土大梁; 裂缝; 分析; 对策
[中图分类号] TU3 [文献标识码] B [文章编号] 1673- 1093(2007)02- 0053- 02
1 概述
近几年, 随着城市建设的发展, 高层以及特殊功能的建筑日益增多, 要求满足各项功能的大跨度、大开间的工程越来越多。但是, 钢筋混凝土大梁施工因种种原因经常会出现裂缝现象, 这给企业造成直接的经济损失, 也严重影响了企业的声誉。本文就大梁裂缝出现的原因进行分析, 并提出了相应的对策。
2 分析
2.1 由于受力较大产生的裂缝
( 1) 由外力造成的裂缝, 其中包括施工超载、设计承载力不够、构造措施不合理、各种外力冲击等所造成的裂缝。此外, 在许多工程交付使用后, 使用者擅自更改建筑物的使用性质造成设计承载力不足而引起混凝土梁裂缝的产生。其表现形式多为斜向裂缝, 而且是下宽上窄, 如图1 所示。
( 2) 由混凝土内力造成裂缝, 其中包括温度变形裂缝,干缩变形裂缝。其表现形式一般为垂直方向的裂缝, 且多为中间宽, 上下两端窄, 如图2 所示。
2.2 由于设计不当造成的裂缝
( 1) 沉降缝设置不合理, 在竖向高差比较大, 基础设置形式不同, 地基承载力发生突变部位均应设置沉降缝, 不然
会因不均匀沉降产生裂缝
( 2) 由于结构设计不合理而产生的混凝土梁裂缝, 如大型门廊的梁与主楼柱相锚接, 由于主楼沉降量与门廊沉降量不相等, 则在此锚接部位造成钢筋混凝土梁扭裂。
( 3) 设计只设受力筋而构造筋设置不足造成混凝土梁裂缝。如因空间限制而使混凝土大梁设计为h 近似等于b的混凝土梁, 则需考虑震配对混凝土变形的约束用筋而不加配制, 造成由于混凝土干缩变形而裂缝。
( 4) 设计概念不合理, 对构造筋考虑不全, 而造成钢筋混凝土大梁裂缝。如已构成深梁的混凝土梁仍按普通梁配筋,不设抵抗由深梁特性而产生的水平剪力配筋, 如图3 所示。
2.3 由于材料选择不当造成的裂缝
( 1) 由于水泥用量不当引起的混凝土梁裂缝。因水泥的水化热能引起混凝土发生内部温度应力和温度变形, 而且与水泥用量成正比。水泥在水化过程中, 产生大量的热能使
混凝土内部温度升高, 当混凝土内部与表面温度差过大时,就会产生温度应力和温度变形, 当混凝土内部与外部温度差≥25℃时, 所产生的应力值大于混凝土内部的抗拉强度时, 则混凝土就会抗裂。
在这里温度应力与温度差成正比, 温度差越大, 所产生的温度应力也就越大, 当这种温度应力超过混凝土内外所有约束力时, 就会产生裂缝。
混凝土内部温度与混凝土的厚度及水泥用量有直接关系, 混凝土越厚, 水泥用量越大, 则所产生的内部温度也就越高, 引起的温度裂缝也就越大。
( 2) 选用缓凝剂不当。特别是气温高的夏季, 使用缓凝效果不好的缓凝剂, 不能起到延缓水泥水化速度的作用, 不能延缓混凝土的初凝时间, 不能延缓水化热峰值的出现, 不能达到减小混凝土坍落度的损失, 从而不利于减小混凝土的裂缝, 所以缓凝剂的选用是非常关键的, 而缓凝剂的选用又是施工单位或混凝土搅拌站不太重视或理论上认识不够的项目, 需特别引起注意。
( 3) 对散装水泥本身的温度控制不够。当前施工企业大部分用散装水泥, 对散装水泥本身的温度控制不够, 却又是一个施工企业不太重视的要素。要知道425# 散装硅酸盐水泥, 夏季出厂温度最好控制在80℃左右, 而在用搅拌混凝土的水泥温度最好控制在≤50℃为好。所以刚出厂的散装水泥如果不经过适当的降温就用在混凝土内, 由于水泥温度过高, 势必就会加速水泥的水化速度, 使混凝土坍落度损失加快, 混凝土水化热峰值也提前达到, 从而使混凝土内外温差过大, 当混凝土内外应力超过混凝土自身所具有的抗拉能力时就会出现裂缝。
( 4) 为保证泵送混凝土的强度, 盲目增大水泥用量, 虽然混凝土强度等级保证了, 但在混凝土内部形成水泥过剩,由于水的凝聚作用, 造成在同一个构件内形成多个凝聚中心, 则凝聚中心与凝聚中心之间产生拉力, 从而造成钢筋混凝土的裂缝如图4 所示。
( 5) 现场或混凝土搅拌站为混凝土可泵性好, 不重视或不研究如何增强混凝土的和易性, 从而达到混凝土优良的可泵性, 而是单纯的增加坍落度, 造成非常差的和易性, 使浇注的混凝土材料不均匀, 既影响了构件的强度, 也给施工振捣造成很大的麻烦, 此种混凝土很易造成振捣不均匀、不密实, 由于材质不均, 在内力作用下, 自然形成薄弱环节, 在此处很容易形成裂缝。
( 6) 现场搅拌泵送混凝土, 由于操作人员没有经过正规的培训, 对规范十分生疏, 所以在搅拌过程中边进料、边出料, 而不控制搅拌时间和搅拌程度, 造成砂、石、水分离, 达不到合理的和易性。外加剂也由于搅拌不均匀, 而起不到应起的作用, 从而造成不合理的坍落度, 可泵性也差, 形成恶性循环的无限加水增大坍落度, 以求得较好的可泵性。其结果是: 由于不合理的搅拌和不合理的水灰比而造成混凝土的不均匀性, 这就造成无力抵抗混凝土早、中期所产生的收缩应力, 而使构件产生裂缝。
( 7) 混凝土干缩变形: 混凝土中20%左右的水分是水泥硬化所必需的。混凝土在硬化阶段, 最初失去的部分自由水, 几乎不引起收缩。随着混凝土继续干燥, 而使20%左右的吸附水溢出就会出现干裂收缩, 表面干燥收缩快, 混凝土中心干燥收缩慢, 则由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束, 而在表面产生拉应力, 当拉应力超过混凝土的抵抗强度时, 混凝土就会产生裂缝。
2.4 现场施工工艺造成的裂缝
( 1) 模具不经过计算设计造成刚度不够均匀。
( 2) 浇筑工艺不合理, 振捣不密实。
( 3) 保护措施不利: 包括拆模时间过早, 施工荷载超荷,上人时间过早等。
( 4) 养护不及时, 不到位。
( 5) 钢筋保护层控制不准。
3 对策
3.1 设计方面
( 1) 结构设计时要充分注意各构件之间不该设刚节点的, 不准刚节点。
( 2) 结构设计时不单独考虑构件的荷载受力筋, 也应充分注意到由于混凝土《自身产生内力所需的配筋, 以抵抗裂缝的产生。
( 3) 深梁的理论概念应当用到设计上来了, 否则将造成设计原理的错误, 给已构成深梁的梁造成不应有且不好处理的裂缝。
3.2 施工方面
实践证明, 在混凝土施工中, 混凝土由于收缩变形引起的裂缝是屡见不鲜的, 是不可忽视的, 并且是当前施工中重视不够的一个重点问题。
影响混凝土收缩的因素有: 混凝土所用水泥品种和数量、混凝土配合比、水灰比、砂率、外加剂的品种和数量, 混凝土的加工工艺、现场施工工艺及养护条件等。因此, 从施工角度应采取如下措施, 以达到钢筋混凝土大梁不产生裂缝的目的。
( 1) 首先从混凝土配制材料上要严格控制: ①水泥: 严格按配比要求配用外, 还应注意不用刚出窑未降温的水泥,以防由于水泥的高温度而影响混凝土的温度变形造成裂缝。②选择优良的外加剂, 使之真正能缓解混凝土的水化峰值的出现, 从而减小混凝土坍落度的损失, 达到减小或不出现混凝土裂缝的目的。③严格控制混凝土的水灰比: 实践证明, 混凝土内水泥充分水化, 大约需0.38 水灰比的用水量,而泵送混凝土的水灰比, 绝大多数远大于0.38, 而多余的水蒸发后, 必然导致混凝土内部浆体的收缩, 混凝土又是抗拉强度较低的材料, 在受约束( 钢筋) 的条件下, 混凝土所产生的拉应力大于混凝土的抵抗强度, 从而导致混凝土发生裂缝。因此为达到泵送的可行性, 又要严格控制水灰比, 还需非常认真的控制砂、石最佳级配, 保证混凝土具有良好的和易性, 保证泵送无阻, 又保证合理的水灰比是至关重要的。
( 2) 现场施工工艺上应采取的措施: ①混凝土模具要求有正规的设计方案, 确保模具的规范和刚度。②混凝土的浇注工艺要求有工艺流水设计, 特别是坍落度超过140mm 的混凝土不准干浆打, 以防梁底形成素浆或少石层。坍落度超过160mm 的混凝土大梁, 要特别注意, 随机振捣时, 达不到真的泛浆、无气泡, 而是在表面形成水质清浆, 必须视混凝土表面无浮水时( 初凝前) , 再行复振, 达到真的表面泛浆,无气泡密实振捣才算完成。③保护措施: a) 支拆模板时间要严格控制, 现场施工为了抢进度, 往往拆模时间过早, 造成混凝土表面失水过快, 混凝土内外应力差过大, 造成裂缝。
梁底模板拆模必须以同条件养护试件强度试验报告为依据, 小于8m 按强度75%拆模; 大于8m 按强度100%拆模;悬臂构件按100%拆模。b) 教育职工要高度重视混凝土的养护作用。研究资料证明, 水泥水化热反应, 其混凝土的收缩量可达到混凝土体积的0.5%以上。在混凝土初凝后, 由于水泥水化反应造成的收缩, 会形成混凝土内部的毛细孔, 如养护不及时或养护时间过短, 就会由于混凝土的收缩产生收缩裂缝, 让职工认识到利害关系, 引起对养护工作的高度重视。
4 结语
钢筋混凝土大梁产生裂缝的因素是多方面, 为防止钢筋混凝土大梁产生裂缝, 必须从设计、材料的选择和混凝土配合比计算、施工工艺、保护、养护全方位共同采取措施, 才能彻底防止钢筋混凝土大梁裂缝的发生。实践证明, 以上防止钢筋混凝土大梁产生裂缝的措施是非常有效的。
[参考文献]
[1] 施工技术
[2] 施工验收规范
