建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝

发表时间:2020/9/17   来源:《基层建设》2020年第14期   作者:陆敬柱
[导读] 摘要:本文首先阐述了混凝土结构裂缝分类,接着分析了混凝土裂缝产生的成因,最后对混凝土裂缝的防治措施进行了探讨。
        江苏筑森建筑设计有限公司  江苏省徐州市  221000
        摘要:本文首先阐述了混凝土结构裂缝分类,接着分析了混凝土裂缝产生的成因,最后对混凝土裂缝的防治措施进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
        关键词:建筑结构设计;混凝土结构;裂缝
        引言
        混凝土相对于其他建筑材料不仅造价较为低廉,同时也可以提供出较高的建设强度,是当前建筑工程建设过程中消耗量较大的产品,当前混凝土已经从最初的普遍混凝土升级为高强度混凝土,较好的满足了建筑工程使用的需求,但是混凝土裂缝是长期困扰建筑工程质量的主要问题之一。
        1 混凝土结构裂缝分类
        1.1 结构性裂缝
        这种裂缝产生的原因多种多样,具体可分为以下几种:设计阶段不合理产生的裂缝;施工过程不严谨产生的裂缝;使用不合理产生的裂缝。裂缝是无法完全避免的,任何一个环节都会出现,因此必须做好裂缝预防工作。
        1.2 非结构性裂缝
        非结构性裂缝是因混凝土变形产生的,这种裂缝的产生在施工阶段与使用阶段,或者是日积月累的影响下逐渐发生变形。非结构性裂缝主要分为以下几种:
        1.2.1 收缩裂缝
        干燥收缩裂缝:收缩裂缝是湿度不断变化而造成的,当建筑物所处的环境较为湿度,建筑物中混凝土会吸收空气中的水分,这就促使建筑物发生膨胀现象。当遇到阳光暴晒时,混凝土中的水分会快速蒸发,从而导致混凝土出现细小的裂纹。塑性收缩裂缝:这种裂缝大多发生在混凝土浇筑完成后,在凝固过程中形成的裂缝。
        1.2.2 温度裂缝
        温度裂缝是由温差造成的。温差产生的条件有很多,包括工程施工周期长、经历的季节多、建筑工程当地的白天与夜晚温差较大、施工场地内外温差大等各种原因都会造成裂缝产生,比如我国南方四季温差较小,就使得产生裂缝的概率较小,北方则与南方相反,所以产生裂缝的可能性较高。
        1.2.3 沉降裂缝
        现阶段,一部分建筑物在打造地基时没有将地面铺平,导致建筑物后期发生沉降。同时不同位置压力不同,产生的沉降高度也会有差别,极易出现混凝土错位而引起裂缝产生。
        2 混凝土裂缝产生的成因分析
        2.1 施工方面
        在施工过程中,混凝土构件容易受到模板、混凝土、钢筋等方面的影响出现失误,使得强度不符合设计要求,进而产生裂缝。对于钢筋而言,假如混凝土在结硬前钢筋受到干扰,又因保护层少,使得钢筋少配或误配。关于模板,一旦发生变形,模板就有可能漏浆或者是模板支撑下降,或过早拆膜等。在混凝土方面,若是混凝土的配合比例不满足要求,或泵送时随意调整配合比,或混凝土搅拌时间不够长,而有些混凝土材料甚至拌和不均匀,或混凝土受冻没有及时进行保温养护,或混凝土在硬化前受过重压等。
        2.2 设计方面
        混凝土构件产生裂缝,在设计层面大多是因设计出现失误,例如结构计算失误、结构布置不科学、结构方案不全面、抗裂性能差等。加之施工人员常常忽略结构性抗裂验算,尤其是手算;结构构造不科学,一般是因配筋不当,施工人员大多只配受力钢筋,却忽略钢筋的作用,例如在高粱处不设计弯腰,梁板入墙没有配置副筋等;关于混凝土的抗拉强度,一般情况下,抗压强度为1/10-1/20。一旦混凝土受拉时,就会出现变形甚至开裂。加上水灰比的性能、原材料的质量等因素的影响,致使其运输期间出现离析情况;至于内分析,通常是因计算简图和施工现场的情况不一致,荷载偏小或取值范围不合理等。


        3 混凝土裂缝的防治措施
        3.1 设计方面
        首先,合理设计混凝土的配合比。在确保符合设计图纸要求的前提下,尽可能满足施工工艺的要求,科学配置材料。在确保正常工作的基础下,减少混凝土的用水量,严格遵循“三低二掺一高”的设计标准,目的是为生产出抗裂性能强、韧性大的混凝土。所谓“三低”是指减少砂率、水胶比以及坍塌度;“二掺”是指性能强的引气剂与减水剂;“一高”则是指适当提高粉煤灰的含量。其次,至于混凝土配合比的明确,需要通过计算与现场试配;其中,水泥会直接影响到混凝土的强度与实用性,要求选取的水泥必须满足相关规定。当配置混凝土时,需要结合建筑工程的实际情况、建筑工程所处位置与性质、水泥特点等方面开展。若是混凝土强度等级为C15,适宜采取矿渣硅酸盐水泥325号;若是混凝土等级为C20或者超过C20,适宜采用矿渣硅酸盐水泥425号或525号,但必须确保用量符合要求。最后,选取砂、石等粗细骨料时,应依照相关标准,要求含泥量不超过1%-5%、0.5%-1.5%。由于砂又被分为两种,分别为天然砂、人工砂,而天然砂通常被运用于混凝土施工中。此外,砂石颗粒的级配也会影响混凝土的质量,一般来说,棱角多、颗粒大的砂石和水泥浆的接触面广,可若是使用较多水泥,流动性便会降低;相反,颗粒小的砂石容易和水泥浆粘聚,且保水性能强,可硬化后的干缩大,容易在表层出现干缩裂缝。由此可见,砂、石必须具备优良的颗粒级配,选取优质砂、石来进行配置,不光减少水泥用量,还应提高混凝土的密实度,实现资源的合理配置。而当配置构造钢筋时,应提高钢筋的抗裂性。至于全截面的配筋率,不应超过0.5%。当设计结构时,必须留置后浇带。严格依照设计要求浇筑后浇带,但应选取专业模板,确保浇筑密实。
        3.2 施工方面
        混凝土浇筑前,监理工程师应检查混凝土的浇筑方法是否合理、水电供应是否保证、各工种人员的配备情况;振捣器的类型、规格、数量是否满足混凝土的振捣要求;模板、支架的安装是否工程要求;浇筑期间的温湿条件,夏季、雨季、冬期施工的覆盖材料是否准备好。针对不同的板、梁、柱、剪力墙、薄壁型构件应要求采用不同类型的振捣器。应审查确认施工缝的设置位置是否合适,使施工单位安排好混凝土的浇筑顺序,保证分区、分层混凝土在初凝之前搭接。在浇筑过程中,注意观察混凝土拌合物的坍落度等性能,若有问题,应及时对混凝土配合比作合理调整;督促施工单位控制好每层混凝土浇筑厚度及振捣器的插点;对钢筋交叉密集的梁柱节点是否振捣到位,以防出现蜂窝、麻面。对大体积混凝土或厚度较大的部件,应采用低水化热水泥并加强保温养护措施。
        3.3 养护方面
        混凝土养护主要被划分成以下几种类型,分别为自然养护、标准养护、加热养护、保湿养护等。关于混凝土试块适宜运用标准养护,在施工现场则适宜采取加热养护或者自然养护。当浇筑完混凝土,需要在12小时内覆盖并展开养护。必要时,还应采用保湿养护。关于保湿养护,一般有洒水、喷涂养护剂等方法,假如气温不超过8摄氏度,不适宜采取洒水养护。至于洒水养护时间,通常普通硅酸盐水泥不低于一周,添加外加剂的混凝土养护时间不超过两周。之所以洒水,主要是为让混凝土保持湿润。使用塑料膜覆盖混凝土时,需要严密覆盖混凝土表面,确保混凝土内部含有凝结水。避免温度变化影响混凝土,应保温覆盖混凝土的表面,例如覆盖毛毯、塑料膜,或在寒冷时节在其底端放置火盆,此时,无需覆盖毛毯,四周只需使用塑料布搭设暖棚即可。夏季时,依照施工经验,当保养大体积混凝土时,适宜采取不均匀冷却降温举措,只不过,成本高,一旦管理不妥善,大体积混凝土便会出现裂缝,该种方法很少被采用,所以,大多采取覆盖保养方法。由于混凝土养护在提高混凝土质量方面发挥不可或缺的重要作用,一旦湿度不足,混凝土便会失水干燥,影响水泥的水化,导致混凝土结构松散,渗水性增强,从而产生干缩裂缝。所以,一般采取保温措施,可以让混凝土表面形成一层水膜,具有保湿作用。
        结束语
        综上分析,当前建筑工程中仍旧容易出现各种类型的混凝土裂缝,给建筑工程带来的负面影响相对较大。因此,这就需要建筑施工单位充分认识到混凝土裂缝给建筑工程带来的不利影响,全面结合建筑工程自身使用混凝土的实际情况,采取针对性的措施,更好防止出现混凝土裂缝,确保建筑工程施工质量。
        参考文献:
        [1]万志华.从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J].科技创新与应用.2017(14)
        [2]梁兵兵.从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J].建材与装饰.2017(17)
        [3]赵雄飞.从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J].世界有色金属.2017(02)
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