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我國著名裂縫研究專家王鐵夢教授指出:泵送大流動性混凝土的砂率偏大,增加至42%~45%,水泥膠凝材料用量增加,部分外加劑也增加混凝土的收縮,這些原因使混凝土裂縫的控制難度增加。同時王教授也指出,混凝土的沉縮變形與混凝土的流態(tài)有關(guān),混凝土流動性越大,其相對沉降變形越大,沉縮變形幾乎是普通混凝土的30~60倍。
(一)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
(1)荷載引起的裂縫
施工階段,早期混凝土強度低,過早將模板、鋼筋堆放于梁板上,荷載引起變形引起開裂?;炷翉姸绕蜁r,過早拆除模板,結(jié)構(gòu)自重力引起裂縫。因此,在施工過程中,不宜過早堆放鋼筋及模板進行荷載?;炷两Y(jié)構(gòu)拆模嚴格依照相關(guān)標準進行,避免由于過早拆模,幼齡期混凝土受到?jīng)_擊,再加上鋼筋保護層過薄而造成混凝土梁板出現(xiàn)嚴重裂縫。
(2)變形引起的裂縫
由于混凝土干燥收縮、溫度收縮、水化、凍脹等引起的收縮,產(chǎn)生裂縫。
(二)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的時間
(1)早期裂縫(初凝前)
混凝土塑性狀態(tài)下由于沉降、表面水分蒸發(fā)干燥收縮等原因,很容易引起混凝土早期收縮開裂。此類裂縫的出現(xiàn)與混凝土表面水分蒸發(fā)速率造成的失水塑性收縮有關(guān),當混凝土表面蒸發(fā)速率大于泌水速率時,混凝土塑性收縮產(chǎn)生拉應力,當拉應力超過混凝土材料抗拉強度時便會產(chǎn)生裂縫。早期塑性失水收縮裂縫通常在混凝土表面泌水消失后0.5h~2h后出現(xiàn)在抗拉強度低的粗骨料周圍,隨著失水的繼續(xù)微裂縫逐漸延伸貫通。因此,減少混凝土表面失水是減少此類裂縫的關(guān)鍵。
(2)中期裂縫(終凝后~拆模)
隨著混凝土的凝結(jié),混凝土內(nèi)部的引起開裂的動力與抵抗開裂的能力都發(fā)生變化。
1.溫度開裂
伴隨水泥水化的進行,混凝土結(jié)構(gòu)溫度升高使體積發(fā)生膨脹,之后若降溫過快,便使體積快速收縮?;炷馏w積的變形受到約束就可能產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫與混凝土溫度上升、下降速度及混凝土內(nèi)外溫差有關(guān)。
2.自收縮開裂
水泥水化后總體積減少10%左右,產(chǎn)生水化收縮,當自收縮應力大于混凝土抗拉強度時,混凝土有可能產(chǎn)生裂縫。水膠比低、水泥用量大,摻合料越細,混凝土開裂也相對越嚴重。在混凝土中增加骨料用量,盡早提供保溫保濕養(yǎng)護,可降低自收縮,減少混凝土裂縫產(chǎn)生的可能性。
(3)后期開裂(拆模后)
混凝土結(jié)構(gòu)模板拆除后,若不及時養(yǎng)護,混凝土中的水分向外部環(huán)境散失,毛細孔隙內(nèi)產(chǎn)生毛細管張力,使混凝土產(chǎn)生收縮而可能引起裂縫。這種干燥收縮自混凝土拆除模板后開始,受環(huán)境溫度、濕度影響較大,拆模后及時保溫保濕養(yǎng)護是控制裂縫的重要手段。
(三)梁板為什么容易開裂
梁板開裂既有混凝土自身原因,也有施工養(yǎng)護的原因。
(1)混凝土自身原因
1.砂率大,混凝土抗裂性能下降,尤其是混凝土分層,表面砂漿層過厚時,更容易產(chǎn)生裂縫。
2.砂石質(zhì)量不合格造成混凝土坍落度損失快,工地加水致使后期收縮大,容易開裂。同時砂中的含泥量大,混凝土過黏,造成施工過振,石子下沉,表面漿體過厚容易開裂。
3.混凝土用水量偏大造成混凝土坍落度過大,澆筑后沉降遇到鋼筋阻擋,保護層過薄便產(chǎn)生順筋裂縫。
(2)施工方面因素
1.施工單位未進行二次抹壓消除初凝前產(chǎn)生的塑性裂縫。
2.鋼筋與線管綁扎在一起造成混凝土保護層薄,此處抗拉強度低,容易產(chǎn)生裂縫。
3.保濕養(yǎng)護不及時,表面失水過快。
4.為趕工期,使梁板結(jié)構(gòu)過早荷載引起裂縫。
5.模板支撐局部下沉,使梁板結(jié)構(gòu)受剪破壞。
(四)梁的開裂
(1)梁拆模后出現(xiàn)棗核狀裂縫
鋼筋混凝土梁在受拉和受壓鋼筋的中部,拆模后常出現(xiàn)中間寬兩端窄,呈棗核狀裂縫,一般不延伸到梁的下表面。其形成原因為:梁硬化過程中產(chǎn)生收縮,兩端受墻、柱的約束,收縮應力大于混凝土抗拉能力時,便可能產(chǎn)生裂縫。梁上、下部有鋼筋約束混凝土變形不會產(chǎn)生裂縫,而中間配筋少,拉應力差,便形成棗核狀裂縫。
(2)預應力梁的開裂
預應力梁大部分強度高,膠凝材料用量大,內(nèi)部溫度高,拆模后不及時保溫養(yǎng)護,當內(nèi)外溫差大于25℃便會產(chǎn)生溫度應力,導致混凝土開裂。梁保濕養(yǎng)護不及時或保濕不到位,混凝土失水也是產(chǎn)生裂縫的原因。此外,梁底部地基下沉也會造成開裂。
(五)梁板(梁板柱)交界處裂縫
這類裂縫形成的原因一般是,梁板同時澆筑,由于澆筑速度過快,梁內(nèi)部混凝土沉降時受到兩側(cè)模板和鋼筋約束,下沉速度慢,待混凝土澆筑完成后,梁內(nèi)混凝土發(fā)生后期沉降,形成沿梁板交界處產(chǎn)生水平橫向裂縫。
同樣,梁板柱同時澆筑時,柱高3~4m,混凝土澆筑后會有較大的沉降,但由于受到四周模板的約束,沉降速度比較慢,往往滯后于梁板混凝土的沉降速度,導致硬化后在交界處產(chǎn)生水平橫向裂縫。建議先澆筑柱的混凝土,0.5~1h后進行二次振搗,在澆筑梁板混凝土。此外,澆筑墻柱時,應分層澆筑,每層厚度不超過500mm,防止?jié)仓穸冗^大,混凝土沉降不均。
混凝土柱上端部出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫,一般是由于混凝土浮漿造成的。澆筑混凝土時坍落度過大,振搗過程中漿體上浮至柱的上端。漿體的穩(wěn)定性差,在硬化過程中受到鋼筋約束的情況下產(chǎn)生收縮作用形成網(wǎng)狀裂縫。
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