试论钢筋混凝土构件裂缝原因及其防治对策

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试论钢筋混凝土构件裂缝原因及其 防治对策 中图分类号：TU37 中国论文网 /2/view-12867895.htm 文献标识码： A 文章编号： 摘要:钢筋混凝土是应用最为广泛 的建筑材料，主要构件包括了梁、板、 柱、墙等。在钢筋混凝土的建设和使用 过程中，构件出现裂缝而影响工程质量 屡见不鲜。为此，本文分析了荷载、温 度变化、基础位移、钢筋锈蚀等作用下 钢筋混凝土构件裂缝的形成原因，总结 了不同裂缝的防治对策，旨在减少构件 裂缝的出现，保证钢筋混凝土的质量。 关键词:钢筋混凝土构件；荷载裂 缝；温度裂缝；原因；防治对策 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Abstract: the reinforced concrete is most widely used building materials, main components including the beam, plate, column, wall and so on. In a concrete construction and the use of process, component and influence the project quality cracks in common. Therefore, this paper analyzes the load, temperature change, foundation displacement, and rust corrosion function of reinforced concrete structures such as the reasons for the formation of crack, and summarizes the different fracture prevention measures aimed at reducing component occurrence of crack and guarantee the quality of the reinforced concrete. Keywords: reinforced concrete structures; and Load crack; Temperature crack; Reason; Countermeasures to prevent and control -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 众所周知，钢筋混凝土是建筑 施工中常见的材料，是一种由砂石集料、 水泥、水及其他外加材料混合而成形成 的非匀质脆性材料。钢筋混凝土已经普 遍用于工业和民用建筑中。但多年来， 钢筋混凝土构件的裂缝一直是施工中最 为常见和难以克服的弊病，一些有害裂 缝会使混凝土内部钢筋产生腐蚀，降低 了钢筋混凝土材料的承载能力、耐久能 力及抗渗能力，不仅影响建筑物的使用 寿命，甚至威胁建筑物的安全性能。因 此，研究钢筋混凝土构件的裂缝产生原 因及防治具有重要意义。 1 钢筋混凝土构件裂缝原因 钢筋混凝土构件的裂缝是施工 中常见和难以克服的弊病。在各种作用 下，都会产生变形，这种现象称为作用 效应。随着某种作用的增强，作用效应 也在不断的积累，同时构件内部的能量 (应变能) 也在不断积累，当变形值达到 其自身对变形的承受极限时，钢筋混凝 土构件就会出现裂缝，将内部积累的能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 量释放掉，从而使构件在新的状态下达 到平衡。如果这种作用继续增强，则会 在混凝土内部重新积聚能量。随着能量 的不断积累与释放，混凝土内部的裂缝 也会不断地产生和扩展，从而最终导致 该构件的破坏。现浇钢筋混凝土构件上 的作用主要包括荷载作用、温度作用、 干缩作用、基础位移等。这些作用对构 件的影响特点不一样，所以裂缝的形式 及特点也就各有不同。 1.1 荷载作用对构件裂缝的影响 分析 钢筋混凝土构件主要有梁、板、 柱、墙等，在正常使用条件下，钢筋混 凝土梁、板主要承受弯矩作用，柱和墙 主要承受压力作用，由于各种构件的受 力形式不同，所以裂缝出现的特点及危 害程度也大不相同。 1.2 温度变化对构件裂缝的影响 分析 水泥中的铝酸三钙(3CaO Al2O3)和硅酸三钙(3CaO SiO3)在水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 化过程中会产生大量的水化热，并且该 水化热大部分集中在浇筑后的 3d7d 内产生，通常 7d 内产生的热量可达总 热量的 80%左右。水化热的产生，提高 了混凝土的温度，从而又加速了水泥水 化的速度，致短期内产生更多的水化热。 1.3 混凝土收缩对构件裂缝的影 响分析 混凝土终凝前，水泥水化反应， 分子链逐渐形成，出现泌水和水分大量 蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自 重下沉，在骨料下沉过程中若受到约束 (如模板、钢筋、管线等) ，便形成塑性 收缩裂缝。混凝土终凝后，随着水分蒸 发，湿度逐步降低，混凝土体积产生缩 水收缩(干缩)。 1.4 钢筋锈蚀对构件裂缝的影响 分析 如果混凝土质量较差或保护层 厚度不足，表层混凝土受二氧化碳侵蚀 碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 度降低，或由于氯化物介入致钢筋周围 氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧 化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝 土中的氧气和水分反应，其反应物氢氧 化铁体积比原来增长约 2 倍4 倍，从 而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保 护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产 生裂缝。由于锈蚀，使得钢筋有效断面 面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱， 构件承载力下降，并将诱发其他形式的 裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致构件破坏。 1.5 水泥安定性对构件裂缝的影 响分析 水泥体积安定性是指水泥在凝 结硬化过程中体积变化的均匀性。如果 水泥熟料中游离的氧化钙、氧化镁过多 或掺入的石膏量过多，那么这些物质在 水泥硬化后继续进行水化反应，其水化 产物体积膨胀使水泥石开裂。这种现象 即为水泥安定性不良。这种由于水泥安 定性不良产生的裂缝，通常呈龟裂状， 它会在很大程度上降低结构的强度和耐 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 久性。 1.6 地基变形对构件裂缝的影响 分析 钢筋混凝土框架结构及框剪结 构在结构形式上属于超静定结构，超静 定结构在地基发生变形时会在现浇构件 内部产生内应力，当这个内应力大于混 凝土抗拉强度时，构件会出现裂缝。这 种裂缝出现在内应力最大处，通常表现 得比较有规律，例如基础不均匀沉降产 生的裂缝为直线形，垂直于地面或向地 基沉降一侧倾斜，并且为上宽下窄。裂 缝一旦出现，就有一定宽度，从而大大 降低了结构刚度。 2 钢筋混凝土构件裂缝的防治对 策 混凝土裂缝产生的原因是内部 拉应力超过了其抗拉强度，或者说其变 形值超过了混凝土对变形的适应能力。 如果裂缝细微，不影响结构正常使用和 结构安全，则称为无害裂缝，不需对结 构进行特别处理。如果裂缝的出现影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 了正常使用和结构安全，则称为有害裂 缝。对混凝土结构裂缝分析的目的就是 要从裂缝产生的原因上寻找避免有害裂 缝出现的控制措施。 2.1 荷载裂缝的控制措施 钢筋混凝土构件的荷载裂缝主 要产生在受拉面的混凝土上，所以要减 少混凝土裂缝就要控制混凝土内的拉应 力。 1) 在设计方面，对裂缝控制较严 格的构件，可采用预应力混凝土。对一 般构件则可适当增大构件截面的高度、 配筋率以及提高受拉钢筋的强度等级等， 以减小受拉面混凝土的变形，延缓裂缝 的出现。同时在下列结构部位应采取合 理防裂构造措施:a按简支设计而实际 有一定嵌固受力，其支座弯矩筋应覆盖 弯矩区域并满足锚固要求；b按自由 边界考虑而在较大作用下仍能起约束作 用，应根据受力情况适当配筋以抵抗这 些约束引起的次内力；c 曲率半径很 小而易产生应力集中的凹角，可在该处 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 配置双向或 45斜向的构造筋； d构件 断面或荷载分布突变，突变处做成渐变 过渡，同时加强构造配筋，对于较大孔 洞，其周边可设置连(暗) 梁或附加一定 的钢筋并满足锚固要求。 2)在施工方面，优化混凝土 配合比，如水灰比宜为 0405， 级粉煤灰适宜掺量为 20%30%，粗骨 料级配控制在接近级配曲线的下限或调 配达到最大紧密密度，粗细骨料的体积 含量不宜小于 07，体积砂率不宜大于 041 以及适量掺加减水剂等，可以使 受拉面混凝土上的开裂数量减少或延缓 裂缝发展。管线置于受力钢筋内侧，注 意钢筋位置、保护层厚度及节点部位混 凝土的振捣。尽量推迟拆模时间，提高 拆模时混凝土的强度，使混凝土本身也 具备一定的抗拉能力。 2.2 温度裂缝的控制措施 温度裂缝是由过大的温度梯度 引起的。一般来讲，混凝土养护期间， 内部温度与表面温度之差、表面温度与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 环境温度之差不大于 20，并且混凝土 内部最高温度不超过 65，则混凝土不 会产生温度裂缝。为了降低混凝土内部 的温度梯度，可以采用以下几种方法: 1) 在混凝土内部埋设冷凝管，用 循环水来降低混凝土内部温度。 2) 采用外部保温，减小表面混凝 土散热量，从而减小混凝土内部的温度 梯度。 3) 尽量减小混凝土的入模温度， 采用分层浇筑，有效减小温度梯度，避 免温度裂缝的出现。 4) 提高水泥中混合料的比例或者 添加缓凝剂，降低水化速度，从而使水 化热的释放不至于太集中。 5) 增加构造钢筋的数量，采用小 直径钢筋，减小钢筋间距，从而使内力 分布更均匀。对基础结构，可以设置水 平滑动层，以减小地基水平阻力系数。 6) 温度变化在结构内部产生的内 力的分布特点是两端小中间大，所以， 设置温度缝，缩短建筑物长度，都是非 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 常有效的措施。同时，在建筑物外墙或 屋面部位做保温层也是切实可行的方法。 2.3 收缩裂缝的控制措施 提高混凝土拌合物的均匀性， 提高浇筑质量，加强养护，则可以有效 避免自身收缩裂缝。要避免混凝土干缩 裂缝，可采用以下方法: 1) 添加高效减水剂，降低水灰比。 在保证混凝土拌合物和易性的前提下， 减少用水量，可以有效提高混凝土的密 实度，减小收缩量，避免裂缝出现。 2) 优化混凝土配合比以及粗骨料 的颗粒级配。混凝土的收缩主要来自水 泥浆体，优化颗粒级配可以在很大程度 上减少混凝土拌合物中水泥浆体的数量， 从而减小收缩量。同时，由于骨料的强 度要大于水泥的强度，优化级配还可以 有效提高混凝土的强度，抵抗裂缝的出 现。振捣时要密实，竖向变截面处宜分 层浇筑。 3) 对薄壁结构或板可采用小直径、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 小间距、配筋率在 03%05%的构 造配筋。 4) 加强养护。混凝土硬化过程中 表面保持一定的湿度，可以避免干燥收 缩，并且随着混凝土强度的增长，混凝 土自身抵抗裂缝的能力也会增强。 2.4 钢筋锈蚀引起裂缝的控制措 施 要防止钢筋锈蚀，设计时应根 据规范要求控制裂缝宽度，采用适当的 保护层厚度；施工时应控制混凝土的水 灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性， 防止水气侵入，同时严格控制含氯盐的 外加剂用量，沿海地区或其他存在腐蚀 性强的空气、地下水地区尤其应慎重。 2.5 水泥安定性引起裂缝的控制 措施 避免这种裂缝的关键就是要严 格控制水泥中下列物质的含量:硅酸盐水 泥熟料中游离氧化镁含量不超过 50% ，三氧化硫含量不超过 35%， 石膏的掺量为水泥的 3%5%。对于含 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 量超标的水泥严禁使用于工程中。 2.6 地基变形引起裂缝的控制措 施 1) 选用适宜的地基处理方法，如 换土、注浆加固、置换挤密等，提高地 基承载力和减少变形。 2) 建筑物体形力求简单，采用较 小的长高比，在软弱地基上建筑物的特 殊部位如荷载、高差、地基土压缩性显 著差异及平面转折等部位设置沉降缝。 3) 结构上