工程結構出現(xiàn)裂縫是比較普遍的現(xiàn)象。不過,結構裂縫大部分是能夠通過設計手段、施工措施來避免的。本文著重對混凝土結構裂縫的成因及預防措施作一粗淺的探討。
一、鋼筋混凝土結構常見裂縫原因分析混凝土抗壓強度較高而抗拉強度很低,約為其抗壓強度的十分之一。當結構受力或溫度、濕度發(fā)生變化時,導致混凝土產(chǎn)生拉應力,極易產(chǎn)生裂縫。
1.材料方面。有些構件裂縫是由材料質量引發(fā)的,如水泥安定性差,兩種水泥混用,砂、石含泥量大,骨料粒徑過小,外加劑質量差或加入量過大等。
2.地基變形。當?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉時,在結構內部必然產(chǎn)生極大的應力。當應力超過構件抗力時,將不可避免地出現(xiàn)裂縫,裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。
3.設計方面。構造處理不當,主次梁交合處主梁未設加強箍筋或附加吊筋;大截面梁未設腰筋;構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中等因素,均可導致構件裂縫的出現(xiàn)。
4.結構荷載方面。結構因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多,施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構件早期受到震傷,拆除承重模板過早,施工荷載過大,構件堆放、運輸、吊裝時,墊木或吊點位置不當,預應力張拉值過大或放張不規(guī)范等,均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件,在使用荷載作用下,出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn),規(guī)范規(guī)定有些構件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的,以及不允許出現(xiàn)裂縫的構件出現(xiàn)裂縫,則應屬于有害裂縫,須加以認真分析,慎重處理。
5.溫度應力裂縫?;炷僚c一般物質一樣,具有熱脹冷縮的物理性質,其線膨脹系數(shù)約為1×10-5/℃,當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,在構件受到約束不能自由變形時,構件內就會產(chǎn)生附加應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,必將出現(xiàn)裂縫。常見的如現(xiàn)澆屋面板垂直于肋梁方向的裂縫,大體積混凝土表面裂縫、煙囪外壁的豎向裂縫等。
6.濕度變形裂縫。普通混凝土在空氣中硬結時,體積會發(fā)生收縮,由此而在構件內產(chǎn)生拉應力,在早期混凝土強度較低時,混凝土收縮值。因此,若構件早期養(yǎng)護不良,極易產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫,在現(xiàn)澆剪力墻、水池底、壁等工程結構中最為常見。
7.徐變裂縫。結構構件在內應力的作用下,除瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。據(jù)文獻記載受彎構件由于徐變變形的作用,其長期變形值可增加2~3倍,因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應力,造成裂縫的出現(xiàn)。預應力構件因徐變會產(chǎn)生較大的應力損失,降低了結構的抗裂性能。此類裂縫常見于受彎構件的拉區(qū),其特征與承受荷載出現(xiàn)裂縫相同。
8.施工方面。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結構養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠;水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大;攪拌時間不夠、振搗不實;鋼筋表面污染、保護層過小或過大;任意留置施工縫且不按規(guī)定處理;后期施工擾動前期混凝土;構件內外溫差大,未采取有效措施;在不宜施工的氣候條件下,勉強施工;冬季施工未采取防凍措施等。
一、鋼筋混凝土結構常見裂縫原因分析混凝土抗壓強度較高而抗拉強度很低,約為其抗壓強度的十分之一。當結構受力或溫度、濕度發(fā)生變化時,導致混凝土產(chǎn)生拉應力,極易產(chǎn)生裂縫。
1.材料方面。有些構件裂縫是由材料質量引發(fā)的,如水泥安定性差,兩種水泥混用,砂、石含泥量大,骨料粒徑過小,外加劑質量差或加入量過大等。
2.地基變形。當?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉時,在結構內部必然產(chǎn)生極大的應力。當應力超過構件抗力時,將不可避免地出現(xiàn)裂縫,裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。
3.設計方面。構造處理不當,主次梁交合處主梁未設加強箍筋或附加吊筋;大截面梁未設腰筋;構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中等因素,均可導致構件裂縫的出現(xiàn)。
4.結構荷載方面。結構因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多,施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構件早期受到震傷,拆除承重模板過早,施工荷載過大,構件堆放、運輸、吊裝時,墊木或吊點位置不當,預應力張拉值過大或放張不規(guī)范等,均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件,在使用荷載作用下,出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn),規(guī)范規(guī)定有些構件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的,以及不允許出現(xiàn)裂縫的構件出現(xiàn)裂縫,則應屬于有害裂縫,須加以認真分析,慎重處理。
5.溫度應力裂縫?;炷僚c一般物質一樣,具有熱脹冷縮的物理性質,其線膨脹系數(shù)約為1×10-5/℃,當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,就會產(chǎn)生溫度變形,在構件受到約束不能自由變形時,構件內就會產(chǎn)生附加應力,當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時,必將出現(xiàn)裂縫。常見的如現(xiàn)澆屋面板垂直于肋梁方向的裂縫,大體積混凝土表面裂縫、煙囪外壁的豎向裂縫等。
6.濕度變形裂縫。普通混凝土在空氣中硬結時,體積會發(fā)生收縮,由此而在構件內產(chǎn)生拉應力,在早期混凝土強度較低時,混凝土收縮值。因此,若構件早期養(yǎng)護不良,極易產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫,在現(xiàn)澆剪力墻、水池底、壁等工程結構中最為常見。
7.徐變裂縫。結構構件在內應力的作用下,除瞬時彈性變形外,其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。據(jù)文獻記載受彎構件由于徐變變形的作用,其長期變形值可增加2~3倍,因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應力,造成裂縫的出現(xiàn)。預應力構件因徐變會產(chǎn)生較大的應力損失,降低了結構的抗裂性能。此類裂縫常見于受彎構件的拉區(qū),其特征與承受荷載出現(xiàn)裂縫相同。
8.施工方面。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結構養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠;水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大;攪拌時間不夠、振搗不實;鋼筋表面污染、保護層過小或過大;任意留置施工縫且不按規(guī)定處理;后期施工擾動前期混凝土;構件內外溫差大,未采取有效措施;在不宜施工的氣候條件下,勉強施工;冬季施工未采取防凍措施等。