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1、 64 建 筑 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2005(5) 钢筋混凝土工程裂缝分析与处理 王光文 方 华 (广州市花都区建设工程质量监督站 广州 510000) 摘 要 阐述钢筋混凝土工程中常见的裂缝问题,并列出一具体实例和一些处理方法以供相关 人员参考。 关键词 钢筋混凝土 裂缝 收缩 沉降 1 引言 一般的工业与民用建筑中,微裂缝是不可避 免的,钢筋混凝土结构在钢筋受拉前必然产生微 裂缝,因此钢筋混凝土结构设计规范对构件按所 处的边界条件不同,允许存在一定宽度的裂缝。 为使结构尽量减少裂缝的宽度和数量,施工中仍 然应采用有效的技术措施控制裂缝,以取保
2、工程 质量。 2 常见裂缝类型 2.1 按裂缝产生的时间分 混凝土硬化前产生的常见裂缝:如沉降裂缝 等;混凝土硬化后产生的裂缝:如温度收缩裂缝 等。 2.2 按裂缝产生原因分 (1)原材料或半成品质量差而产生的常见 裂缝:如水泥安定性不合格、砂石级配差,砂太 细、 砂石中含泥或石粉量大、 石材中含有风化岩、 混凝土配合比不良、不适当的掺入氯盐、使用硅 酸盐水泥引起较大的水化热; (2)建筑物构造不良而产生的常见裂缝: 如违反构造规定和要求、各种变形缝设置不当、 结构整体性不强、建筑物防护不当; (3)施工工艺不当而产生的常见裂缝:如 施工缝留置和处理不当、水泥或水用量过大、配 合比控制不准、混
3、凝土拌合不均匀、浇筑顺序不 当、浇筑方法不当、浇筑速度过快、振捣不密实、 模板变形、模板漏水露浆、钢筋保护层厚度过大 或过小浇筑中碰撞钢筋、 混凝土沉缩未及时处理、 拆模过早、 过早的加荷载或施工超载、 早期受冻、 构件吊装运输堆放时的吊点或支点位置有误; (4)水泥水化热过大而产生的常见裂缝: 如大体积混凝土浇捣时出现的温度裂缝; (5)干燥收缩而产生的常见裂缝:如混凝 土早期由于天气干燥又养护不当出现的干缩裂 缝; (6)结构受力而产生的常见裂缝:如受弯 构件受拉区的裂缝、设计断面不足、超载、未进 行必要的抗裂验算; (7)地基不均匀沉降而产生的常见裂缝: 如地基沉降差在超静定结构中形成的
4、裂缝、地基 冻胀、地基土有水平位移、相邻建筑物的影响; (8)化学作用而产生的常见裂缝:如使用 活性砂石料引起的碱骨料反应而产生的裂缝; (9)环境原因而产生的常见裂缝:如长期 处于高温环境下的混凝土被烤而产生的裂缝; (10)其它形式产生的常见裂缝:如混凝土 徐变、地震造成的裂缝。 3 裂缝的鉴别 建筑物的破坏,特别是钢筋混凝土结构的破 坏往往是从裂缝开始的。但是,并不是所有的裂 缝都是建筑物危险的征兆。只有那些影响结构承 载力、稳定性、刚度以及节点构造的可靠性等类 裂缝,才可能危及建筑结构的安全使用。而大量 常见的裂缝,如温度裂缝、收缩裂缝等,并不危 及建筑结构的安全。因此,各类裂缝对建筑
5、物的 危害是不同的,故对各类裂缝的处理应有区别。 一般需从裂缝现状、开裂时间与裂缝发展变化三 方面分析,其鉴别的主要内容有以下方面:一般 应查明裂缝发生在第几层,出现在什么构件上, 裂缝在构件上的位置,如梁的两端或跨中,梁截 面的上方或下方等。通常裂缝的方向同主拉应力 方向垂直, 因此要注意分清裂缝的方向, 如纵向、 65 65 钢筋混凝土工程裂缝分析与处理 王光文 方 华 建 筑 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2005(5) 横向、斜向、对角线及交叉等,并应注意区分裂 缝的形状是上宽下窄或是两端窄中间宽等不同情 况。同时应注意裂缝的分支;裂缝的宽度;裂缝
6、 的长度;裂缝的深度;裂缝的发展与变化和开裂 时间等。 4 梁裂缝的主要加固方法 对由于各种原因产生的裂缝主要处理方法 有:反梁加强法、预应力加固法、拟格构包梁加 固法、灌环氧树脂法。 5 工程实例 5.1 工程概况 某厂房为钢筋混凝土多层框架结构, 在主体完 成后进行全面检查, 结果发现顶层框架梁上出现不 同程度的裂缝,裂缝出现在框架梁的上半部,裂缝 形状上宽下窄,且随温度的升高而加长、加宽。 5.2 事故原因分析 首先对设计与施工情况进行检查。经设计复 查无计算问题。由于地基情况较好且无墙体裂缝 故判断不可能是不均匀沉降造成的裂缝。检查施 工质保资料及回弹抽查记录结果钢筋、水泥等原 材料全
7、部合格且混凝土强度全部符合设计要求。 进一步分析裂缝产生原因得出结论可能是由于顶 层温度变化过大和混凝土收缩引起的变形,在超 静定结构中产生了附加应力,这些附加应力和荷 载作用下的应力叠加而造成混凝土结构裂缝。荷 载的作用主要是在支座附近为负弯矩,在梁上部 产生拉应力; 附加应力主要是由于两个原因产生: 1、检查混凝土试压件资料发现设计 C20 的梁实 际强度达到 30MP,这样水泥用量增加很多,又 搅拌混凝土所用的砂较细,因此使混凝土产生较 大的收缩而引起附加应力; 2、 顶层的温度变化较 大,因此也产生一定的附加应力。 5.3 事故处理 发现裂缝后,立即组织相关单位对裂缝进行 观测,发现裂
8、缝宽度基本上在 0.3mm 之内,但从 美观和耐久性方面考虑,决定在装修前气温最高 (即裂缝宽度最大时)的时候将所有裂缝凿开并 用环氧树脂对裂缝进行封闭处理。经过以上方法 处理后,框架梁至今未再次出现裂缝。 6 防止裂缝的几条建议 (1)应尽量减少混凝土的收缩应力。具体 措施为:首先是框架梁的混凝土强度不宜用得太 高,按照混凝土配比分析,施工中将混凝土标号 从 C20 提高到 C30,单位混凝土水泥用量将增加 80Kg 左右,收缩将增加 0.510-4 左右,由此收 缩应力将明显增大; 其次是建议适当选用原材料, 用矿渣硅酸盐水泥和细砂配制的混凝土收缩程度 比用普通硅酸盐水泥和中粗砂配制的混凝
9、土大得 多;最后要采取有效的养护措施,特别是对于顶 层的梁,其混凝土受风吹、日晒,水分蒸发较快, 早期收缩必然较大。 (2)应重视框架结构内的温度变化而产生 的附加应力。如温度变化较大时,建议在结构计 算中考虑抵抗温度收缩配筋,采用双层配筋;而 在施工中尽量选择浇筑混凝土的时间,以减少施 工和使用阶段结构内的温差。 (3)应充分重视隔热层的作用,尽早完成 隔热层的施工。屋面隔热层不仅是建筑热工的需 要,同时又能降低温差,减少附加应力。根据记 录显示:目前常用的架空隔热板在夏天阳光直射 下,隔热板面的温度比隔热板下屋面上的温度高 10左右,足以见到隔热板所起的作用。 (4)刚性屋面的面层必须按照规范设置分 隔缝。这将减小因温度变化而在梁板中产生的附 加应力。 参考文献 1罗 凯大梁裂缝的加固补强方法百年大 计2001 2 王铁梦 工程结构裂缝控制的综合方法 施 工技术2000 3徐照红刚性屋面的裂缝分析建筑施 工2002 4李元虎温度裂缝的控制百年大计2002 5 段仲沅 环氧树脂修补混凝土构件裂缝技术 与效果检测施工技术2002 收稿日期:2005-5-8