土木工程结构裂缝控制的方法研究刘佳丽

土木工程结构裂缝控制的方法研究刘佳丽

德州市临邑县建设工程质量监督站251500

摘要:土木工程的规模日益扩大、结构形式日益复杂,使得裂缝的控制问题日益突显出来。

变形作用引起的裂缝占全部裂缝的80%以上,而工程裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。文章针对这一普遍性的技术难题,从混凝土的施工工艺、养护、材质、环境四方面提出了裂缝控制的改进措施,并在实践中得到了验证,最后指明裂缝控制的措施。

关键词:土木工程;结构;裂缝控制

1引言

目前,土木工程建设的规模日渐扩大,结构形式日趋复杂,施工工艺发生了巨大的变化,人们对建筑质量的要求更加严格。在这种形势下,工程结构的裂缝问题变得日益突出。结构物的裂缝是普遍性的技术难题,它的诊治问题也正引起业界的关注。

2混凝土工程中常见裂缝

2.1干缩裂缝及预防。

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。

2.2塑性收缩裂缝及预防。

塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。

2.3沉陷裂缝及预防。

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定

3混凝土结构控制裂缝的方法

3.1合理设计结构平面布置

建筑平面宜规则,避免平面形状突变。当平面有凹口时,凹口处外横墙宜与内横墙拉通对齐,并肩在凹口处边缘设置拉粱,其戳面及配筋不宜太小、;凹口周边楼板宜适当加厚并加强配筋,宜考虑该处楼板负筋拉通,使能抵抗在此处集中的温力及混凝土收缩应力。由于建筑标准对通风、采光、日照、明厅、明卫的要求,因此建筑平面不规则,凹凸布局比较普遍。在凹口处,楼板宽度减少很多,温度应力和混凝土收缩应力很容易在此处集中,导致该处楼板贯穿性拉裂。特别是结构层面中部凹口处,按“长墙及地基板的温度收缩应力”理论,水平应力最大,楼板结构配筋设计应予以构造性加强。

对于连续长度较长的外墙,建筑上可以考虑设置大的落地门窗和八角窗以减小墙端部处温差应力,避免楼板切角裂缝的产生。转角窗处楼板宜加设暗拉梁。减少外墙和室内楼板的温差一般很难做到,根据裂缝控制“放”的原则,通过减小外墙的连续长度来减小温差应力。

当楼房长度大于60m时,可在房屋中部设置收缩后浇带或设置沉降缝,以减小混凝土收缩应力及温度应力的影响。当建筑物地基可能具有不均匀沉降时,也可设置后浇带或设置沉降缝,避免沉降裂缝的产生。根据“长墙及地基板的温度收缩应力”理论,在房屋中部处,由混凝土收缩和温度变形产生的纵向拉应力最大,在此处设置后浇带或设置沉降缝,可减小相应影响。

3.2根据具体情况设置后浇带

现行规范的伸缩缝规定控制开裂与否的唯一因素是结构长度。然而根据大量现场调查,引起结构裂缝的原因是综合性的,结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一,而不是唯一的因素。仅就长度而言,结构长度与应力呈非线性关系,如结构长度小于规范的规定,似乎结构内力影响很小,伸缩缝或后浇带可以有效地控制裂缝。但是对于承受很大温差和收缩作用的现浇楼板、大截面梁、剪力墙及长墙等约束度较高的结构,裂缝的概率仍然很高。此外,由于综合因素的关系,有些工程长度超过规范的规定并没有开裂。从防水角度分析,由于近代建筑规模日趋宏大,超长、超宽、超厚结构都日趋增多,永久性的变形缝(包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝)给工程的防水质量带来严重不利,止水带渗漏是常见而又难以处理的质量缺陷。所以,后浇带的应用是一种进步,但并不是在任何条件下都能奏效。利用后浇带取代永久伸缩缝时应当注意以下两个问题:

(l)后浇带中清理垃圾困难,接缝不密实,防水质量差,后期可能形成两条裂缝,因此后浇带的构造很重要;

(2)后浇带的间距不宜过长(30m左右),填充封闭时间不宜过短,以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳,从目前混凝土的收缩量来看,估计3-6个月方能取得明显效果,最短不少于45d;在软土地区,填充时间在结构封顶以后,方可有效地释放差异沉降的应力。如通过地基处理解决差异沉降问题,为此目的而设的后浇带可以不设。根据现场实践经验,裂缝分为有害的及无害的两类,

3.3按照要求设计混凝土构件厚度

对现浇楼板板厚宜L/30-L/35(L为单向板跨度或双向板短向跨度),一般设计厚度不宜小于100mm(厨房、浴厕、阳台板不得小于90mm),屋面板厚度宜大于等于120mm。对现浇剪力墙结构,外墙墙厚宜大于160mm,其中地下室外墙墙厚宜大于250mm。就现浇混凝土楼板的最小厚度问题,GB5O010-2002在考虑钢筋锚固、耐久性等因素而确定的最小厚度,对于民用建筑单向板仅要求为60mm,对于双向板仅要求为80mrn。楼板厚度越薄,相应产生的混凝土干缩应力亦越大。根据工程设计经验,厚度低于100mm的楼板的温度―收缩裂缝很难控制。从构造角度,并考虑经济合理的原则,提出混凝土现浇楼板的适宜厚度。

3.4减少施工因素带来的影响

施工因素产生的裂缝主要有以下几个方面:模板及其支撑不牢固、产生变形或局部沉降、拆模不当引起开裂、养护不好引起开裂、混凝土和易性不好、浇筑后产生分层产生裂缝、冬季施工拆除保温材料时温差过大引起裂缝、烈日曝晒后突然降雨产生裂缝、大体积混凝土的水化热使内部与表面温差过大产生裂缝、大面积现浇混凝土由于温度收缩产生裂缝、主筋位置严重位移使结构受拉区开裂、混凝土初凝后又受到振动产生的裂缝等等。

4结论

种种实践证明这四方面的改进措施是行之有效的。出于施工和使用的需要,仅凭对单一的影响砌体或混凝土构件开裂的因素进行研究来指导裂缝的控制是不够的。因此,采用新兴的裂缝控制方法系统方法不失为解决工程结构裂缝问题一个新途径。

参考文献

[1]王大力.土木工程结构设计的控制措施[J].四川水泥,2016(11):337.

[2]卢锦.土木工程结构设计存在的问题及设计措施[J].绿色环保建材,2016(12):45.

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