邓西锋
(四川省建筑机械化工程公司 四川成都 610000)
现阶段我国房屋建筑施工中,混凝土存在强度、适用性以及价格等方面的优势,大多数的建筑结构均采用钢筋混凝土形式。但与之相对应的,钢筋混凝土结构也有其自身的缺点,例如此种结构的自身重量较大,不利于应用在跨度较大、层数较高的房屋建筑,而且不利于抗震性能。另外钢筋混凝土结构中常常存在裂缝的问题,造成混凝土整体结构的刚度下降较多,增大结构的变形量,严重影响混凝土的耐久性等。本文对混凝土存在裂缝的原因进行相关的分析,同时对存在的问题提出解决方案,以增强混凝土结构的性能,进而提升房屋整体结构性能。
混凝土属于一种抗拉强度较低的脆性材料,在实际使用过程中较易受到相关因素的影响,例如材料本身的质量、实际的施工工艺、施工环境等。当施工环境发生变化或者由于地基的沉降等问题都可能会造成混凝土结构出现裂缝。房屋建筑施工中混凝土出现裂缝主要由以下几方面原因造成:
(1)混凝土材料自身出现问题的主要原因就是其主要组成材料(水泥、砂石)质量不合格,直接会造成工程质量问题,可能出现蜂窝、麻面、露筋、狗洞等现象,甚至严重影响工程质量,造成豆腐渣工程。
(2)混凝土是由多种物质组成,当施工环境温度发生较大变化时,因其热胀冷缩现象使其产生附加的内应力,当混凝土内外温差较大,造成的内应力超过了混凝土的抗拉强度时造成裂缝。此种情况的裂缝经常出现在大体积的混凝土中以及梁、板、柱等形式的小块体构件中,对于暴露在空气中的建筑物影响较大。
(3)混凝土组成材料的配合比不当也会严重影响混凝土自身的性能,如降低抗拉强度等,这也是造成混凝土开裂的原因。由于混凝土配合比不当造成的房屋建筑出现裂缝主要包括:
①水泥标号及用量不适,采用收缩量较大的矿渣硅酸盐水泥;
②水泥的等级问题。水泥等级越高、细度越细、早强越高越会影响混凝土的开裂性;
③粗细集料含泥量较大造成混凝土的收缩量增大,导致裂缝的发生;
④混凝土由于加水量或者是加灰量较多造成混凝土的收缩量增大,导致裂缝的发生;
⑤混凝土的外加剂不合适造成混凝土的收缩量增大,导致裂缝的发生。
(1)混凝土从本质上来说是一种混合材料,其质量好坏在于混凝土成型后的均匀性以及密实程度。在施工现场进行混凝土浇捣时,由于振捣不当(包括漏振、过振等)在很大程度上会影响混凝土的密实程度以及均匀性,进而造成裂缝的产生。所以在混凝土的形成过程中,其搅拌、运输、浇灌、以及振捣等相关工序的缺陷都可能造成裂缝的产生。
(2)混凝土浇筑模板结构有缺陷,造成漏水、漏浆、支撑刚度降低、支撑地基不均匀沉降以及模板拆除过早等都会造成混凝土出现裂缝。另外,在施工过程中,钢筋表面受到污染,同时混凝土的保护层过小或者过大,在浇筑过程中碰撞钢筋使得钢筋移位等均可能造成混凝土出现裂缝。
(3)混凝土的养护不当造成其水分蒸发、水泥出现结石以及混凝土干缩等问题造成混凝土表面干燥、混凝土内外温差较大,进而造成混凝土出现裂缝。
另一个造成混凝土出现裂缝的主要原因在于建筑结构的地基不均匀沉降。地基沉降造成的变形应力较大,使得所形成的裂缝都是贯穿性质的。地基变形情况决定了出现裂缝的大小、形状以及方向等。
当房屋结构受到外加载荷时可能会出现裂缝,例如受到较大震动、相关构件运输以及吊装时吊点位置不当、施工过程载荷过大、预应力较大等都可能会造成混凝土出现裂缝。一般情况下,普通的钢筋混凝土构件受到30%左右的设计载荷时就会出现微弱的裂缝,但是在此种情况下肉眼不易察觉。但外加载荷在设计载荷的1.5倍以上时就会出现较大的裂缝。在相关的混凝土设计规范中,规定混凝土出现裂缝的最大宽度为0.2~0.3mm,所以正常情况下钢筋混凝土构件可以带有裂缝工作。
房屋建筑设计方面的不成熟是造成混凝土出现裂缝的主要原因之一。
(1)建筑结构的相关结构缝布置不合理造成裂缝出现;
(2)建筑结构由于开洞、留槽以及断面突变等原因造成应力集中,出现裂缝;
(3)结构设计不当,例如在主次梁的交接处没有设置附加筋,抗裂钢筋设置不合理。
较好的施工方案可以很好的控制以及预防混凝土出现裂缝。施工方案重点关注混凝土的浇筑量、混凝土的运输以及振捣、浇筑的时间、施工缝的间距、位置以及构造等。对于一次浇筑长度来说,应由垂直施工缝进行分割,其最佳的位置应设置在变截面处或者是所承受的拉、剪、弯应力较小的位置;对于一次浇筑的厚度来说,要重点关注水平施工缝的留设位置。施工缝要尽可能设置在变截面位置,或者设置在远离受拉钢筋的位置,当进行混凝土浇筑时要尽可能避免在炎热的天气进行,避免在温差较大的时候进行施工。若不可避免的要在夏季等温度较高的季节施工,应采取相关的降温措施等来控制混凝土入模温度。
施工质量问题在混凝土出现裂缝的原因中占到95%以上。若在施工阶段严格控制了混凝土裂缝的产生就会在很大程度上降低使用阶段出现裂缝的可能性。所以施工阶段是防止裂缝产生的重要阶段。施工阶段加强质量控制的相关措施包括:
(1)确保正确的混凝土配合比。具体施工混凝土配合比的选择,除了要满足强度以及施工方面的要求之外,还要重点关注怎样降低混凝土裂缝的出现。另一方面,在满足强度要求的前提下,要选择适当的水灰比,尽量减少水泥的用量。
(2)要严格控制钢筋的成型准确性、模板安装位置的准确性以及牢固性,这样可以严格控制施工变形的情况。同时要清除掉钢筋上的污染物以及氧化铁皮等,防止影响与混凝土的粘结力。
(3)要控制浇筑以及振捣工序的合理性,尤其是振捣方面的技术要控制严格,以便保证混凝土应有的密实程度。不够以及过度的振捣都会对混凝土均匀性有较大影响。
之所以要进行混凝土养护目的在于确保混凝土具有正常的硬化,强度等相关指标不会或很少受到外界环境的影响。对于混凝土养护的关键问题在于通过相关的措施确保混凝土的温度缓慢降低到外界的温度,减小在降温过程的温差,以降低温差所产生的应力,降低产生裂缝的可能性。
常用的混凝土养护方法是淋水的方式,这种方式对于一般的混凝土是合适的,可以降低表面的收缩程度,防止裂缝的出现。但是对于大体积的混凝土来说,由于其体内外的温差较大,单单通过淋水的方式不足以降低内部应力,常常会在强度变化较慢的位置出现裂缝的现象,所以对于大体积混凝土来说不能只采用常规的方式进行养护。对于此类型的混凝土来说,要尽量晚的拆除模板,同时,拆模后要及时进行覆盖或者及时回填,降低由于外部温度的影响。混凝土养护时间要以混凝土强度增长最快的阶段为准,一般在7~28d为好,有条件的可适当延长。
(1)保证勘察报告的真实性和可靠性。地质勘察报告是设计人员的主要设计依据,是一门专门的科学,来不得半点虚假,因此必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质,加强其责任感,使其结合实际情况,按规定进行勘察,这样才能使勘察报告具有真实性和可靠性。
(2)房屋体型力求简单。在软弱地基上建造的房屋,其平面应力求简单,避免凹凸转角,因为其主要部位基础交叉、应力集中,若结构复杂则易产生较大沉降。
(3)设置沉降缝。在平面的转折部位、高度或荷载差异较大处、地基土的压缩性有显著差异处、房屋长高比过大时在房屋的适当部位均设置沉降缝。沉降缝应从基础至屋面将房屋垂直断开,并有一定的缝宽,以防止不均匀沉降时引起房屋碰撞。
(4)控制建筑物的标高。各建筑单元、地下管线、工业设备等原有标高,会随着地基的不断沉降而改变。因此,预先可采取一定措施给以提高,即根据预估的沉降量,提高室内地面和地下设施的标高。
(1)建筑物的体型应力求简单,纵横向结构构件的布置均匀对称,沿平面不错位,沿竖向应上下连续,力求结构平面及体型规整,避免结构平面上的突然变化。
(2)增大构造柱截面和圈梁截面尺寸,以增强抵抗附加载荷的作用,但增大构造柱截面尺寸起的作用比较有限,而增大圈梁截面尺寸有较明显的作用。
(3)适当提高砌体砂浆强度等级,对抵抗温度裂缝的发生和发展有较明显的作用。墙体增设水平配筋后,使墙体的抗拉强度提高,对抵抗温度裂缝的效果较为明显。
设计上防治混凝土裂缝主要要注意容易出现裂缝的位置,例如高低跨处、深基与浅基交界处等位置,同时在设计中要重点注意地基差异沉降以及结构自身等原因造成的薄弱环节。在满足构件的截面尺寸要求、保持不变的配筋率以及确保浇筑方便的情况下,应尽量降低钢筋的直径以及钢筋的间距,这样有利于防止混凝土开裂。
由于混凝土本身的特性很适合进行建筑施工方面的应用,同时价格相对便宜,所以大多数的建筑结构都是采用的钢筋混凝土形式。但从另一方面来说,钢筋混凝土结构也有其自身的缺点,钢筋混凝土结构中常常存在裂缝的问题。通过对混凝土存在裂缝的原因进行相关的分析,采取合理的设计方式、先进的施工工艺、制定完善的施工方案、严格控制施工质量、加强混凝土的养护等相关措施来加强混凝土的施工,以增强混凝土结构的性能,进而提升房屋整体结构性能。
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