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1、钢筋混凝土结构裂缝产生的原因及预防论文.freell,如混凝土水泥用量为35Okg/m3,则形成孔缝体积约25～30l/m3之巨。这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明,每lOOg水泥浆体可蒸发水约6ml,如混凝土水泥用量为350kg/m3,当混凝土在干燥条件下,则蒸发水量达2ll/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力,使混凝土产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1%～0.2%;混凝土的干缩值为0.04%～0.06%。而混凝土的极限拉伸值只有0.01%～0.02%,故易引起干缩裂缝,干燥收
2、缩裂纹出现在接近1年龄期内。2.1.2温差收缩对于强度要求较高的混凝土,水泥用量相对较多,水泥水化是个放热过程,其水化热为l65～250焦尔/克,随混凝土水泥用量提高,其绝热温升可达50～80℃。研究表明,当混凝土内外温差10℃时,产生的冷缩值εC=△T/α=10/l10-5=0.O1%,如温差为20～30℃时,其冷缩值为0.02～0.03%,而混凝土极限拉伸值只有0.01~0.015%,因而冷缩常引起混凝土开裂。2.1.3塑性收缩混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉
3、缩变形,它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在混凝土表面上,特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂,宽度达l～2mm,属表面裂缝。水灰比过大,水泥用量大,外加剂保水性差,粗骨料少,振捣不良,环境温度高,表面失水大等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。2.1.4自生收缩密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低,称为自干燥。高水灰比的普通混凝土(OPC)由于毛细孔隙中贮存大量水分,自干燥引起的收缩压力较小,所以自生收缩值较低而不被注意。但是,低水灰比的高性能混凝土(HPC
4、)则不同,早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快,以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密,外界水泥很难渗入补充,在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明,龄期2个月水胶比为0.4的HPC,自干收缩率为0.01%,水胶比为0.3的HPC,自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等,水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知,HPC的收缩性与OPC完全不同,OPC以干缩为主,而HPC以白干收缩为主。问题的要害是:HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天,温度梯度首先引发表面裂缝,随后引
5、发内部微裂缝,若混凝土变形受到约束,则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。以上是从水泥混凝土物理化学特性分析其各种收缩现象,早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝,混凝土进入硬化阶段后,混凝土水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩(包括自干收缩),这是诱发裂缝的主要原因。2.2设计方面2.2.1选用合理的设计模型及适宜的长度或体积。特别考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。现行《混凝土结构设计规范》GB50011-2002中对此提出了几项具体措施:一是设置伸缩缝,对不同结构形式、外露环境有不同的要求。
6、二是混凝土浇筑采用后浇带分段施工。这只能解决混凝土收缩应力问题,不能解决温度缝问题。三是采用专门的预加应力措施,以此抵消温度、收缩应力的影响。还有其它措施,如加强结构的薄弱环节,以提高其抗裂性能;采用可靠的滑动措施,以减小约束变形的摩擦阻力等。2.2.2适当加强构造配筋,提高配筋率,尽量配置细而密的钢筋,以减少裂缝的宽度。在温度收缩应力较大的地方配置温度收缩钢筋。但对大体积混凝土,提高配筋率没有太大效果,因为其配筋率往往很低。笔者认为,控制裂缝应该防患于未然,首先尽量预防有害裂缝,重点在防。我国混凝土结构工程向长大化
7、、复杂化发展,混凝土设计强度等级向C40～C60发展,设计师多注重结构安全,而对变形裂缝控制考虑不周,这也是结构裂缝发生增多的原因之一。2.3施工管理问题混凝土配合比设计是否科学合理,水泥与外加剂是否相适应,砂石级配及其含泥量是否符合规范要求,混凝土坍落度控制是否合理,这些都影响到混凝土的质量及其收缩变形。混凝土浇筑震捣不均匀密实,施工缝和细部处理马虎,会带来结构开裂的后患;过震则使浮浆过厚,抹压又不及时,则混凝土表面出现塑性裂缝,十分难看。边墙拆摸板过早(1～3d),混凝土水化热正处于高峰,内外温差最大;混凝土易“
8、感冒”开裂。混凝土养护十分重要,但许多施工单位忽视这一环节,尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位,容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大,但由于吹风影响,加速了混凝土水分蒸发速度,亦即增加干缩速度,容易引起早期表面裂缝。这也许是夏季比秋冬季,南方比北方出现结构裂缝较多的原因。从已建工程调查中发现,底板养护较好,出现裂缝概率较低,而底板
