淺談普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
一般情況下,微細(xì)的未貫通裂縫對使用并無多大危害;而大的裂縫會影響混凝土的受力,或使鋼筋暴露在空氣中造成銹蝕等,進(jìn)而影響建筑的使用壽命。混凝土的裂縫是絕對性的,不可避免的。但我們可以盡量采取有效措施控制裂縫的數(shù)量和寬度,特別要避免出現(xiàn)有害裂縫。
常見收縮和溫差裂縫的產(chǎn)生原因
現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、板產(chǎn)生裂縫的原因,綜合起來可以分為兩大類:一是由于設(shè)計失誤、施工不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)性裂縫;二是由于混凝土本身的收縮和溫差作用所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫。有關(guān)資料統(tǒng)計及大量的工程實(shí)踐表明,一般工程中結(jié)構(gòu)性裂縫約為20%,大部分為收縮和溫差裂縫約占80%,這些非結(jié)構(gòu)性裂縫可以通過設(shè)計和施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施預(yù)防,從而將其控制在現(xiàn)行規(guī)范所允許的范圍內(nèi)。
從大量的工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),建筑的收縮和溫差裂縫所出現(xiàn)的位置與構(gòu)件部位和形狀關(guān)系的規(guī)律基本相同或類似。
?。?)建筑物兩端樓梯間處的樓板平面剛度較小,容易產(chǎn)生裂縫,裂縫通常平行于板的長邊并貫通梁側(cè)。設(shè)計控制方法是加厚該處的樓板厚度,板面的負(fù)筋除了滿足計算配筋要求之外,還應(yīng)配置≥Φ8@200雙向通長鋼筋,梁兩側(cè)加設(shè)縱向構(gòu)造腰筋。
(2)樓板四大角裂縫。產(chǎn)生的原因是荷載、收縮及溫差產(chǎn)生的應(yīng)力向四角迭加成為剪力匯集區(qū)而引起的裂縫,一般呈45°角,距板角約600mm~1200mm,常為上下貫通。設(shè)計控制方法是除了滿足計算配筋要求之外,在整塊板的跨度范圍內(nèi)增設(shè)雙向Φ6或Φ8@200鋼筋網(wǎng),且四角加密。
?。?)框架柱網(wǎng)外的懸挑梁板處的裂縫一般平行于板的短邊并貫通封口梁側(cè)。產(chǎn)生的主要原因是該位置的構(gòu)件受外界溫差影響產(chǎn)生較大的變形應(yīng)力,因此外露梁板是溫差裂縫的多發(fā)區(qū)域。設(shè)計控制方法是在板面長度方向構(gòu)造筋Φ8@200通長。
?。?)屋面板是收縮及溫差變形裂縫產(chǎn)生較多的地方,因此所有板的負(fù)彎矩筋不應(yīng)切斷。
構(gòu)造設(shè)計方面的控制措施
1.合理設(shè)置伸縮縫和后澆帶
同一材料的收縮和膨脹線性系數(shù)為一定值時,其面積越大、體形越大,收縮或溫差應(yīng)力引起的變形及產(chǎn)生裂縫的可能性就越大。因此,合理設(shè)置長體形建筑的伸縮縫是控制混凝土溫差變形裂縫的一項(xiàng)有效措施。設(shè)計人員必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范,在其規(guī)定的最大間距內(nèi)設(shè)置伸縮縫,并應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候及具體工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適當(dāng)減小伸縮縫的間隔,以有效防止混凝土結(jié)構(gòu)的溫差裂縫。
后澆帶是當(dāng)建筑體形較大、高度差較大以及不規(guī)則形狀時,通常又不便設(shè)置伸縮縫,為了防止混凝土因沉降、收縮和溫差變形產(chǎn)生裂縫,而特別澆筑的一種混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計施工圖時應(yīng)注意合理預(yù)留后澆帶的位置,并明確提出施工注意事項(xiàng)。
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2.適當(dāng)增大板厚和構(gòu)件的配筋率
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼筋對于抵抗和控制收縮和溫差變形而產(chǎn)生的裂縫,發(fā)揮著主導(dǎo)作用?,F(xiàn)行規(guī)范中除了對混凝土構(gòu)件的縱向配筋規(guī)定了最小配筋率外,還規(guī)定當(dāng)溫度等因素對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響時,需要適當(dāng)增加構(gòu)件的配筋率。我國一些地方夏、秋季晝夜溫差很大,熱脹冷縮的不斷循環(huán)是造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差裂縫的主要原因。部分工程實(shí)踐表明,往往裂縫較多的構(gòu)件,其配筋率較小,因此設(shè)計人員對此應(yīng)該予以重視,在設(shè)計時要充分考慮工程所出區(qū)域的氣候特點(diǎn)和建筑物的不同部位(如外露構(gòu)件),適當(dāng)增大構(gòu)件的配筋率。
常見的收縮和溫差裂縫與樓面板、屋面板的厚度有關(guān),如果設(shè)計時只計算豎向荷載而未考慮溫差和收縮變形對樓板,特別是對屋面板和框架平面以外板件的影響,而采用了較薄的板件,則難以避免在溫差和收縮應(yīng)力反復(fù)作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。另外,樓板厚度不夠的情況下,施工偏差會影響到鋼筋保護(hù)層厚度和負(fù)彎矩的有效高度而產(chǎn)生裂縫。如果工程中的樓板暗埋管線眾多,也會直接影響樓板厚度,沿管線走向會產(chǎn)生集中應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫。為此,無論計算結(jié)果如何,即使板件跨度較小,也應(yīng)該采取板厚≥100mm,且在溫差影響大的重點(diǎn)部位使板面負(fù)筋雙向通長。
施工階段的控制措施
1.嚴(yán)格把關(guān)材料質(zhì)量和配比關(guān)系
為了有效控制現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中收縮和溫差裂縫的出現(xiàn),我們在施工階段更應(yīng)該加倍重視,采取有效控制措施。首先要對所選用的各種材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和驗(yàn)收,不合格材料一律禁止使用。同時,要按規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做好混凝土配比設(shè)計,并進(jìn)行試配試驗(yàn)。施工時選用良好級砂石骨料和低熱或中熱水泥,嚴(yán)格把關(guān)砂石含泥量和外加劑的摻用量,避免使用過量粉砂,嚴(yán)格控制水灰比和坍落度。
2.切實(shí)做好混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑及養(yǎng)護(hù)等細(xì)節(jié)性工作
混凝土的攪拌要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,攪拌時間必須充足,配有外加劑的更要攪拌均勻,否則可能造成同一塊板中混凝土的性質(zhì)不同,收縮凝結(jié)不均勻而引起開裂。另外,使用外加劑的量必須計算準(zhǔn)確,用法正確,要對各種外加劑與不同水泥的相容性匹配關(guān)系有明確標(biāo)識?;炷恋倪\(yùn)輸、澆筑和振搗必須在初凝前完成并確保板厚,保持構(gòu)件中各種鋼筋的正確位置,專人負(fù)責(zé)振搗?;炷翝仓髴?yīng)防止過早在其上進(jìn)行施工、堆積物料等活動。
施工縫應(yīng)按審批合格后的施工方案預(yù)留位置。雨季施工應(yīng)采取防護(hù)措施,避免隨意停工留縫。施工接茬處應(yīng)該用鋼絲刷清洗干凈縫口,并掃水泥漿,必要時還要在接茬處設(shè)置鋼絲網(wǎng)或采取其他可行措施防止產(chǎn)生收縮裂縫?;炷恋酿B(yǎng)護(hù)對控制混凝土的收縮裂縫起著舉足輕重的作用。因此,混凝土澆筑完成后,必須掌握好養(yǎng)護(hù)時間,在規(guī)定時間內(nèi)保持混凝土的濕度,控制其表面溫度,避免混凝土的內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫。
3.重視后澆帶的施工
關(guān)于后澆帶的施工,還應(yīng)該注意以下事項(xiàng)。后澆帶的相鄰板塊兩側(cè)的模板應(yīng)支撐牢固,模板在后澆帶澆筑前不得拆除,且必須在后澆帶補(bǔ)澆混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可拆除支撐模板。另外,對后澆帶施工縫部位的處理,要將施工縫兩側(cè)的舊混凝土表面鑿毛,用水徹底沖刷干凈,使舊混凝土充分濕潤,再掃兩次水泥漿后方能澆筑新混凝土,混凝土初凝后必須覆蓋養(yǎng)護(hù)。后澆帶施工縫的新澆混凝土的時間應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況而定,一般應(yīng)距原澆混凝土的時間不小于40天,補(bǔ)澆混凝土的強(qiáng)度應(yīng)比原設(shè)計強(qiáng)度提高一級,并加入 10%膨脹劑。
由于收縮和溫差變形這兩大因素所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫,在一般情況下尚不至于造成明顯危害,但對工程質(zhì)量和建筑結(jié)構(gòu)的耐久性有一定影響,因此這些裂縫應(yīng)當(dāng)引起我們的高度重視。我們應(yīng)該在實(shí)際工程中針對裂縫產(chǎn)生原因和易發(fā)部位,采取有效的設(shè)計控制措施及施工技術(shù)防范措施,從各個環(huán)節(jié)上下功夫,將非結(jié)構(gòu)性裂縫嚴(yán)格控制在國家規(guī)范允許的范圍內(nèi),以確保我們施工的建筑“萬年常青”。
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