钢筋混凝土结构论文混凝土结构设计论文

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混凝土结构裂缝的成因分析与处理

摘要:混凝土作为当今建筑结构中使用最广泛、应用量最大的一种材料,它可以配制成不同强度、不同性能和不同形状的各种混凝土结构物,并有较好的耐久性,但实践证明,混凝土的抗拉强度低,是由于混凝土构件在拉应力很小的时候就开裂的缘故,本文主要论述了混凝土施工期间裂缝的形成原因,并给出了施工期间混凝土裂缝的处理措施。

关键词:混凝土结构,裂缝,成因分析,处理

随着使用年数的增长,钢筋混凝土结构及构件的问题逐渐暴露出来,钢筋锈蚀致使混凝土保护层开裂、剥落的现象到处可见,使用期十几年的结构或必须大修或被拆除的例子不胜枚举,因钢筋锈蚀造成房屋倒塌、人员伤亡的恶性事故时有发生。

混凝土结构性裂缝成因分析与处理

2.1建筑物的使用和管理问题

按照常规,建筑物一旦发生问题人们自然地把问题归咎于设计人员和施工人员,很少想到使用和管理人员。实际上,使用和管理对房屋的寿命和突发事故有很大影响;合理使用,管理得当,房屋的寿命长,事故的隐患可以得到及时的治理,事故的发生率大大下降;相反,使用不和理,管理不当,即使是高质量建筑物的寿命也会缩短而那些存有各种

隐患的建筑物则有可能发生事故。

(1)使用问题

使用中常见的问题是对水管理不善,通过调查发现,工业厂房中对水的管理极不重视,地面潮湿、泥泞的现象极其普遍,有的厂房地面和楼面上肆意流淌,更有甚者各种废水从建筑物上的各种孔洞排出,如洞口、砖墙上未堵的脚手眼、楼板上凿孔等。在这里,应该着重说明的是:凡是受水冲淋的构件其破损速度远比其他构件快。

(2)使用过程中的其他问题

人为的破坏是造成结构使用寿命缩短的另一常见现象。人为破坏包括:在构件上随意焊接、凿孔穿管、车辆碰撞、起吊重物碰撞及生产操作不当造成构件的破坏等。生产工艺变更而未增加相应的防护措施对厂房的危害极大。常见的高温炉体在厂房内的位置变更,从有隔温防护的部位移到没有防护的部位,其后果是在高温作用下,构件的破损极快,甚至引发事故。旧建筑物在使用过程中存在的问题较多,这与过去对使用过程和管理的重要性认识不够有关,近年来,随着旧建筑物使用和管理的标准和规范的出台,这些问题逐渐得到解决。

2.2施工问题

施工质量不好造成房屋倒塌事故的实力举不胜举,施工质量对房屋的寿命影响极大,很多建筑物都存在着不同的质量问题,严重影响了房屋的使用寿命。对于混凝土结构来说,影响混凝土结构使用寿命最普遍的问题是保护层厚度、混凝土质量和节点处理问题。

(1)保护层厚度问题

在混凝土结构中,钢筋保护层得不到保证的现象非常普遍特别是箍筋保护层更是如此。箍筋外露,主筋的保护层一般也达不到设计要求。设计尺寸小的构件,对施工的要求更高,如大型屋面板,板面总厚度只有20-3Omm,设计保护层只能有10mm左右,施工时稍不注意,保护层就不能保证。调查数据表明,大多数大型屋面板保护层厚度不足10mm,约有20%的板的钢筋保护层几乎为零。没有保护层的钢筋锈蚀速度很快,影响整个结构的安全使用。

(2)构件的节点问题

装配整体式结构的节点也是容易出现施工质量问题的部位,如北京石景山电厂冷却塔,72个梁柱的节点只有3个基本完好,38个节点钢筋溃锈,其余节点钢筋外露有不同程度的锈蚀,结构使用年数约17年,其原因是节点混凝土强度偏低,约lOMpa.应该说节点区一般是结构受力的关键部位,但通常也是容易出现问题的部位。

(3)混凝土的质量问题

提起混凝土的质量,强度总是要放在首位,但是对于混凝土结构的耐一久性来说,其密实性与强度有同等的重要性。建研院的调查表明:在混凝土设计强度相同,环境情况相同的前提下,大跃进时期成型的混凝土的碳化速度约为其他时期混凝土碳化速度的1.45-1.77倍。混凝土的质量对其耐一久性能有很大影响。低质量的混凝土抗碳化、抗腐蚀的能力差,构件的寿命低。

2.3设计问题

设计是保证建筑物质量的第一道防线,设计一旦出了问题,要想彻底的补救是非常困难的,造成的经济损失是比较大的。目前有所谓“五倍定律”(设计过程中纠正偏差所消耗的费用是1,在施工过程中纠偏所耗的费用为5)的说法形象的说明了设计的重要性。

(1)安全度

我国的设计规范都有结构或构件的抗力大于或等于作用效应的规定(R;S)。设计者往往取R略大于S,甚至R等于S。这样做无疑可在当时使结构的造价略有下降,取得了经济效益。但是随着设计规范的改进,这些当时比较经济的结构,用现在的规范去校核,其安全度一般都不满足,可以说我国有一大批旧的建筑物属于这种类型。

(2)耐久问题

过去一段时间的设计是不大重视结构的耐久性的,结构构件的设计都是以抗力为主并考虑稳定等性能。构件的尺寸小,混凝土强度低,抗腐蚀和侵蚀的能力极低,加上施工偏差,使用管理不当等因素的影响,这些构件破损的速度极快,使用寿命较短。混凝土强度偏低是我国钢筋混凝土结构设计中普遍存在的问题。因此,适当提高混凝土的设计等级是一个极为重要的问题。

三、混凝土非结构性裂缝成因分析及处理

3.1收缩裂缝

混凝土施工中,为保证混凝土浇捣的和易性,混凝土中加入的水分

往往比水泥水化作用需要的水分要多4-5倍。这部分游离水蒸发后,在混凝土内部留下许多毛细孔,混凝土会产生体积收缩,一般称为游离水蒸发收缩。另外水泥水化作用也会引起混凝土体积的收缩。称为混凝土自收缩(或称混凝土干缩)。后者是前者的1/5-1/10。所以说混凝土本身存在肉眼看不见的细微裂缝是它固有的一种特性。

(1)塑性收缩裂缝

一般在干热或刮风天气易于出现,裂缝多为中间宽,两端细且长短不一,互不连惯。裂缝产生原因是由于混凝土在塑性状态时,刚开始终凝,而由于天气炎热,阳光直射,刮大风,使混凝土表面水分蒸发过快,混凝土表面产生急剧的体积收缩,此时混凝土尚未有强度,而致使混凝土表面出现龟裂。为控制塑性收缩的产生,可采取以下防治措施:首先要严格控制混凝土配合比、水灰比和砂率,宜掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性;同时将基层和模板浇水均匀湿透;再次混凝土浇灌后及时覆盖,终凝后尽早进行养护;当如遇风季,需设置挡风设施。

(2)沉降收缩裂缝

该裂缝一般多沿主筋通长方向,在混凝土表面出现,常在浇灌后发生,硬化后停止。裂缝产生原因是混凝土浇捣后骨料颗粒沉落,水泥浆上浮,受到钢筋或大骨料的阻挡,而使混凝土互相分离。另外混凝土本身组成材料沉落不均匀造成开裂,防治措施如下:(1)可采用稠度适当的低流动性混凝土;(2)加强混凝土振捣,不能漏振:(3)对于断面相差大的结构物和混凝土剪力墙孔洞处,先浇灌较深部位,静止1-2h,让混凝