浅谈高层建筑混凝土结构裂缝的成因与控制措施
关键词：混凝土裂缝;施工质量;耐久性;稳定性
近年来随着房地产业的快速发展,住宅的比例不断增大,随之而来的是人们对建筑质量的高度关注。由于大部分消费者对建筑裂缝缺乏必要的专业认识,出现裂缝就认为有害,担心裂缝会引起建筑物倒塌,反应很是敏感,所以裂缝一直成为投诉热点,开发商和承包商为此的花费也逐年增长。裂缝的控制无论从建筑质量还是经济角度来说都显得越来越重要。建筑结构产生裂缝是很普遍的现象,从理论上来说,混凝土结构尤其是受弯构件是允许带裂缝工作的,在使用荷载不大的情况下,这类结构性裂缝非常细微,不易为肉眼所察觉,但在现实的建筑中,混凝土结构会出现各种各样的裂缝,其中最常见的要数钢筋混凝土构件以及砖墙裂缝。相当一部分裂缝对建筑的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性,耐久性,应当给予足够重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在允许范围内。
1混凝土裂缝类型及成因
1.1塑性沉降裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板、而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
1.2塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3~4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
1.3温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的
龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
1.4施工工艺质量引起的裂缝
裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:a.钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。b.混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。c.混凝土浇注过快,混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。d.混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。e.用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。f.混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。g.混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。h.施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。i.施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
1.5原材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。a.砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。b.拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有
2裂缝的控制措施
2.1设计措施
(1)大体积混凝土底板宜在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C25～C35的混凝土,避免设计上“强度越高越好”的错误概念;在保证基础有足够强度,满足使用要求的前提下,可利用混凝土60d或90d的后期强度,这样可减少混凝土中的水泥用量,以降低混凝土浇筑块体的温度升高;大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外,还应增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋,以构造钢筋来控制裂缝;另外大体积混凝土在配制时采取双掺技术:掺高效减水剂使混凝土缓凝和加AEA微膨胀剂(掺量为水泥用量的10%),以补偿混凝土的收缩。
(2)对高强混凝土应优化混凝土配合比,
在满足强度等设计指标要求的情况下,掺加粉煤灰15%～40%,尽量减少水泥用量,降低混凝土水化热温升,提高混凝土的后期强度及抗裂能力;提高施工质量,缩短混凝土分块长度,加强混凝土温度控制,加强混凝土的养护。
影响
(3)建筑平面选型时在满足使用功能的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物容易产生扭曲等附加应力,而造成墙体及楼板开裂;控
制建筑物的长高比,长高比越小,整体刚度越大,调整不均匀沉降的能力越强。
(4)合理的调整各部分承重结构的受力情况,使荷载分布均匀,尽量防止受力过于集中;减少地基的不均匀沉降,除了前述的措施外,基础设计时可以采取调整基础的埋深,来调整地基的不均匀变形,适当加强基础的刚度和强度。