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全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及防治
- 評論：0 瀏覽：3414 發(fā)布時間：2006/5/11
- 隨著全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系的日益成熟，其在西北地區(qū)的應(yīng)用也越來越廣泛。西北地區(qū)氣候干燥，使得全線澆結(jié)構(gòu)中的裂縫問題越來越突出，裂縫問題也越發(fā)引起人們的關(guān)注。本文擬對全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)砼的裂縫情況作一些簡單的討論。
1、砼收縮裂縫：砼施工中為保證砼的和易性，砼中加入的水分往往是水泥水化作用所需水分的4~5倍。這部分游離水蒸發(fā)后，在砼內(nèi)部留下許多毛細孔，砼會產(chǎn)生體積收縮，這種變形稱為游離水蒸發(fā)收縮。另外水泥水化作用也會引起砼的體積收縮，這種變形稱為砼自收縮。砼的這種本身存在微細裂縫是它的一種特性。
根據(jù)試驗測定，砼的最終收縮量約為0.002%~0.0045%，砼收縮質(zhì)的大小和水泥品種、勇量、拌和水量、骨料規(guī)格、振搗密實性和養(yǎng)護好壞有關(guān)。如潮濕條件下養(yǎng)護的砼，其收縮值比在干燥條件下的砼收縮量減少6%~8%。施工中常見的砼收縮裂縫有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、干燥收縮裂縫3種。
1)塑性收縮裂縫：此種裂縫一般在干熱或刮風天氣易出現(xiàn)，裂縫一般為中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫。裂縫產(chǎn)生的原因是由于砼在塑性狀態(tài)時，剛開始終凝，而由于天氣太炎熱，陽光直射、刮大風等原因，使砼表面水分蒸發(fā)過快砼表面產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時砼尚未有強度或強度很低，故而在砼表面產(chǎn)生互不連貫的龜裂。控制此種裂縫的主要措施有：
（1） 嚴格控制砼的配合比、水回比和砂率，宜摻加高效減水系來增加砼的塌落度和和易性；
（2） 將基層和模板澆水均勻濕透。
（3） 砼澆灌后及時覆蓋，終凝后盡早進行養(yǎng)護；
（4） 如與風季，徐設(shè)置黨風設(shè)施。
2）沉降收縮裂縫:此種裂縫產(chǎn)生的主要原因時砼澆筑后，骨料顆粒沉降，水泥漿上浮，受到鋼筋或預埋件獲大骨了的阻擋使砼相分離。此外，砼本身材料不均勻沉降也可以引起裂縫。控制和防止此類裂縫的方法有：
（1） 可采用稠度適當?shù)牡土鲃有皂牛?BR> （2） 加強砼的振搗，不能發(fā)生漏振現(xiàn)象；
（3） 對于斷面相差大的結(jié)構(gòu)物和砼剪力墻孔洞處，現(xiàn)澆管較深部位，靜止1~2h，讓砼沉降后，在與斷面或孔洞上部砼一起澆筑；
（4） 初凝前兩次振道和兩次抹壓砼表面。
3）干縮收縮裂縫：多在砼養(yǎng)護完畢一段時間后才出現(xiàn)，為表面性的較淺的裂縫，多嚴短方向分布。裂縫產(chǎn)生的原因主要是砼養(yǎng)護不周，受風吹日曬，使表面水分散失過快，而砼內(nèi)部濕度變化小，表面干縮變形受到砼內(nèi)部的約束，而產(chǎn)生較大拉應(yīng)力后產(chǎn)生裂縫。此類裂縫的防治措施主要有：
（1） 嚴格控制砼配合比，提高砼抗裂度；
（2） 加強砼結(jié)構(gòu)的早期養(yǎng)護和覆蓋，適當延長養(yǎng)護時間；
（3） 采取密封保水養(yǎng)護措施；
（4） 適當位置設(shè)置收縮縫；
（5） 發(fā)現(xiàn)砼結(jié)構(gòu)有微小裂縫，應(yīng)馬上灑水養(yǎng)護。
2、 溫度裂縫：主要由于砼內(nèi)外溫差過大而引起，當砼的結(jié)構(gòu)厚度超過2.0M時，其在硬化期間將釋放大量的水化熱，但其結(jié)構(gòu)厚度又較使其水化熱無法盡快釋放內(nèi)部溫度急劇上升，一般在砼澆筑完后72h達到最高溫度。此時，砼表面散熱較快鄭重內(nèi)外溫差是砼產(chǎn)生溫度應(yīng)力的主要因素，當溫差超過25度時所形成的溫度應(yīng)力大于砼這個階段的抗拉應(yīng)力從而形成裂縫，此種裂縫可稱為內(nèi)約束裂縫。另一方面當砼后期均勻降溫時，砼由于自身的收縮特性，會收到地基、老砼墊層等的約束，在砼內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力也會導致裂縫的產(chǎn)生，此種裂縫可稱為外約束裂縫。外約束裂縫一般發(fā)生在施工后2~3個月或更長時間，多在結(jié)構(gòu)中部產(chǎn)生，裂縫澆甚或是貫穿性的，可以破壞結(jié)構(gòu)的整體性。針對上述兩種主要的溫度裂縫，應(yīng)采取以下幾種防治措施：
1）內(nèi)約束裂縫：
（1） 原材料控制：水泥擬選用礦渣水泥或低標號水泥盡量降低水泥的水化熱；若遇炎熱天氣施工時應(yīng)對砼骨料進行降溫處理；采用粉煤灰技術(shù)替換部分水泥用量及增加砼的后期強度，也減少了水化熱的產(chǎn)生。
（2） 砼澆筑控制：砼應(yīng)分層澆筑，振搗密實。其分層澆筑厚度不宜大于50cm，便于砼的及時散熱。
（3） 砼的養(yǎng)護控制：應(yīng)遵循以下原則即內(nèi)外溫差不超過25度；降溫梯度不得大于2度/天，延緩降溫速度。養(yǎng)護時加強保濕保溫處理。
（4） 砼配合比控制：配合比控制中除了原材料控制外還應(yīng)注意以下問題合理規(guī)定砼的水回比；摻加相應(yīng)的外加劑；
（5） 盡量利用砼的自身特性比如應(yīng)力松弛效應(yīng)，采取長時間養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間等措施。
2）外約束控制：
（1） 主要采取控制砼的澆筑溫度、溫升、減少溫差、改進施工操作工藝、改善結(jié)構(gòu)約束入手來消減溫度應(yīng)力；
（2） 改善骨料級配摻加塊石；
（3） 拌和水摻冰降低水溫，對骨料預冷降溫，以便于降低砼的入模溫度；
（4） 對于大體積砼而言，可采用循環(huán)冷水管對砼進行降溫，使其內(nèi)外溫差不超過25度；
（5） 合理分縫分塊，對較長結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置后澆帶；對基巖或老砼墊層應(yīng)在表面哦鋪設(shè)50~100MM砂墊層，以消除基巖約束和嵌固作用；
（6） 應(yīng)當適當配置溫度鋼筋，減少砼溫度應(yīng)力；
（7） 加強砼的養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護時間和拆模時間，是砼表面緩慢冷卻。
3、砼沉陷裂縫：此類裂縫產(chǎn)生的原因主要是應(yīng)為結(jié)構(gòu)構(gòu)件坐落在未經(jīng)處理或軟弱地基上。砼澆灌完后，因地基侵水引起不均勻沉降而導致。另外，砼因模板剛度不足，支撐間距過大或底部松動以及過早拆模也可以引起沉陷裂縫，此類裂縫的主要表現(xiàn)形式多位深進或貫穿性，其位置與沉陷方向一致，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯位，裂縫寬度與沉陷值成正比。對于此類裂縫的防治措施主要有：
1）加強地基處理質(zhì)量的控制，確保地基承載力及均勻沉降滿足上部結(jié)構(gòu)要求；
2）保證模板有足夠的強度和剛度，支撐牢固并使地基受力均勻；
3）防止砼澆灌過程中模板和地基被水侵泡
4、其他施工裂縫：常見的其他施工裂縫主要有模板變形裂縫、施工荷載裂縫、柱頂不均勻下陷裂縫、環(huán)境異常裂縫等，現(xiàn)將這些裂縫產(chǎn)生的主要原因敘述如下：
1）模板變形裂縫：主要由于模板支楞間距過大，模板產(chǎn)生彎曲變形，造成局部下凹使其砼在板柱或板梁交界處產(chǎn)生裂縫，裂縫形式主要表現(xiàn)為沿柱梁向裂縫。此類裂縫防治的主要措施主要有：增強模板的抗彎剛度，適當布置支撐木楞，防止砼運輸?shù)醵废铝蠒r過于集中，造成局部荷載變大使模板變形。
2）環(huán)境異常裂縫：產(chǎn)生此類裂縫的主要原因是由于溫度、濕度、風力等天氣因素異常而使砼產(chǎn)生的裂縫。一般而言這類裂縫的主要表現(xiàn)形式為龜裂，在砼澆筑完畢后4小時左右產(chǎn)生。在水會比較大、礦渣水泥使用梁較多時更易出現(xiàn)。此類裂縫的主要防治措施主要包括：砼表面的保溫保濕、覆蓋養(yǎng)護等對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫銀匠裂縫剔開，在縫內(nèi)抹補縫砂漿，進行封閉處理。
3）結(jié)構(gòu)設(shè)計類裂縫：產(chǎn)生此類裂縫的主要原因是設(shè)計考慮不周所致，比如梁柱節(jié)點處鋼筋過密、大截面梁腰筋數(shù)量太少、以及超靜定結(jié)構(gòu)中對各個構(gòu)件的剛度考慮不周形成剛度過于懸殊等，此類裂縫的預防措施主要是:全面熟悉圖紙，對誘引裂縫出現(xiàn)的各種因素進行分析，盡早提出預防措施，對于施工中無法解決的問題，應(yīng)及時向設(shè)計單位提出，共同協(xié)商解決。
5、其他裂縫防治措施：全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系中因為影響因素復雜、裂縫形式多樣，但萬變不離其宗就其本質(zhì)而言無外乎結(jié)構(gòu)類裂縫和非結(jié)構(gòu)類裂縫。現(xiàn)就砼裂縫的其他防治措施簡要敘述如下：
1） 摻加纖維控制裂縫法：在砼中拌制短纖維攪拌均勻，按常規(guī)方法澆筑成型。因為纖維的存在，可減少砼早期塌落度收縮；提高砼的抗拉強度，減少早期微裂縫的發(fā)展；較少砼的干縮；增加砼的密實性、保護結(jié)構(gòu)鋼筋，延緩砼炭化速度。所摻加纖維宜選用抗拉強度高、化學性能穩(wěn)定、價格相對便宜的合成纖維或港纖維，纖維長度月為10~20MM直徑為100um，用量約為砼體積的0.1%。
2） 外加劑及控制裂縫法：外加劑控制裂縫的基本原理是使砼產(chǎn)生一定量的膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，在結(jié)構(gòu)中建立了預壓應(yīng)力，這一壓力可大致抵消砼在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，從而消除或減小砼因為其他原因而形成的內(nèi)應(yīng)力，避免或減少裂縫的發(fā)生，使砼結(jié)構(gòu)更加密實。當砼后期處于干燥狀態(tài)或大體積砼處于降溫時初中期的膨脹可抵消后期的全部或部分收縮，從而使砼具有抗裂功能。一般而言為了控制砼裂縫而摻加的外加劑應(yīng)使砼具有補償收縮性能，具有導入自應(yīng)力和提高砼密實的性能。
全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)裂縫形式多樣、產(chǎn)生原因復雜，本文僅對本人在工作中遇到的一些裂縫問題進行了簡單的歸納和分析，并提出了這些裂縫的防治措施。隨著全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)在西北地區(qū)的廣泛應(yīng)用，還會出現(xiàn)新的裂縫問題需要進一步研究。
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