建筑结构设计中的混凝土裂缝防治研究

建筑结构设计中的混凝土裂缝防治研究

(中国市政工程西北设计研究院有限公司新疆乌鲁木齐830000)

【摘要】中国建筑业的飞速发展,使得建筑工程数量规模扩大,我国建筑工程大多采用混凝土结构,在混凝土的大量应用过程中出现一些开裂等危险状况,其产生因素是多种多样的。本文将简要阐述混凝土产生裂缝的原因,进而提出如何有效防治混凝土开裂,以保证建筑工程的安全性及可靠性。

【关键词】混凝土;防治;建筑工程

【中图分类号】TU201【文献标识码】A【文章编号】1002-8544(2017)24-0244-02

前言

我国建筑行业在混凝土的应用上出现过层出不穷的问题,工程施工人员经过多年的摸索研究,已经克服了不少难题,不过由于混凝土材质的特殊性,混凝土防裂是一个长期性的工作,一项工程建筑极其忌讳混凝土出现裂缝,那是建筑工程质量不达标的标志,如果混凝土出现裂缝会导致内部钢筋受到腐蚀作用,进而减小了建筑结构的承载能力及结构的整体防水性能。严重危险建筑整体的安全,留下难以抹去的安全隐患,因此,建筑行业必须加强施工管理,完善施工技术,保障建筑工程的绝对安全。

1.混凝土裂缝对建筑物的危害及形成的原因

1.1混凝土裂缝对建筑物的危害

混泥土出现裂缝一般都会随着时间的推移造成更大危害,当裂缝扩大到一定程度时,会严重危害建筑物的耐久程度及安全程度,严重的话会造成建筑物垮塌等重大灾难性事故。会造成严重的经济损失及人身安全。危害主要表现在两个方面,首先,建筑物出现裂缝,就会使水分侵入建筑物各个结构部分,如水分结冰会使裂缝膨胀,加快裂缝的蔓延。其次,由于施工原因,导致混凝土开裂,造成钢筋遭到腐蚀生锈,造成钢筋承重力不足,进而使得建筑物承载力下降,会留下严重的安全隐患。

1.2混凝土裂缝产生的主要原因

(1)混凝土出现收缩;混凝土的一大特点就是在凝结的初期或者开始硬化的时候,会出现体积缩小的情况,收缩分为化学收缩以及干燥收缩两种。如果收缩严重就会造成混凝土出现开裂情况。实际上,混凝土的收缩度是受到条件影响的,主要影响因素为水泥、混合料以及用水量。而混凝土在空气和水两个不同环境下是有不同的状态的,比如混凝土在空气中会收缩,但在水中却会发生膨胀[1]。混凝土收缩裂缝会造成严重的危害,尤其是长期暴漏在大气中的建筑物,如不加以防止,可能会造成严重后果,而且水对于混凝土的影响是十分明显的。如果在施工时用水量过多,会导致混凝土表面含水量超标,进而使混凝土收缩更加严重。另外,混合料的配合比例也会影响混凝土的收缩,加室外和室内的上气温差影响,这些因素的综合都会左右着混凝土的质量。而且大多数的裂缝都产生在面积较大的混凝土中,此外,混凝土的裂缝在一般情况下不交叉,基本为为规则的结构。

(2)混凝土材料的具体使用

在进行混凝土材料选用及钢筋率配合时必须着重检查,因为混凝土材料及配合比能够影响混凝土收缩的特性,如材料使用欠佳就会导致混凝土出现开裂,使建筑承载力急剧下滑。具体来说,因材料的选用及使用错误导致的开裂就是由于在水泥、骨料、砂岩这几种材料中的选择不恰当而造成的后果。另外,钢筋率也起重要作用,如果钢筋率过小会使混凝土的收缩增大,促使混凝土更容易出现裂缝。所以,在施工过程中这几个层面需要施工人员和设计人员认真把握和注意,通常混凝土结构出现问题都是由于细节问题而导致的。

1.3施工及现场养护原因

另外一个导致混凝土出现裂缝的原因就是施工技术的问题,也可以说是人为原因,比如在人工浇捣混凝土时,由于技术水平有限或者施工人员缺乏耐心,会导致混凝土受力点以及硬度不均匀,导致混凝土在使用前就有安全隐患问题,极易引发裂缝的产生。而且混凝土制造工厂通常在空旷的室外进行,容易受到天气变化的影响,室外流通快速地空气会加大混凝土的收缩性,进而对裂缝的产生起了一定的诱导作用[2]。一些工程部门不注意现场保养混凝土材料也是诱导因素之一,如果不加强养护,容易造成混凝土早期脱水、干裂等现象,进而影响到工程的质量。

2.混凝土裂缝的防治对策

根据上文阐述,可以清楚的认识到,要做好混凝土的防护必须根据隐患产生的原因去寻找解决问题的切入点,只有这样才能够提出科学合理的防治对策。

首先,在混凝土的材料选择上,必须按照国家的相关标准来定,不能够选择低劣的材料,否则会对整个建筑工程产生许多不良影响。在骨料的选用上,要选用孔隙率小且清洁的中砂骨料,因为级配良好的骨料能够保证建筑物的安全性。此外在水泥的选择上,可根据实际工程情况,选择性能较高的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或者矿渣硅酸盐水泥。应该选择水化热低、干缩性小且具有较强的抗热、抗水以及抗腐蚀性较好的水泥。这种水泥具有良好的工程性能,适合应用于混凝土之中。需要注意要将混凝土的配比进行合理的设计,应以相关设计规程为依据,计算水泥与水之间的相应比例,提高混凝土强度以及抗渗性。在满足上述要求的基础上,还要考虑到混凝土的收缩性,尽量防止混凝土收缩造成混凝土开缝的现象。

其次加强施工管理,对施工的各个环节做到严格监控,在施工时必须考虑天气情况对混凝土的影响等外在因素。施工人员要注意选择混凝土材料存储空间,把控室内温度,避免温差较大的情况出现。只有保证混凝土在合理环境下施工才能够有效减少裂缝的出现。而且在进行浇捣混凝土时要注意保持混凝土的密度和均匀。另外,施工人员应该做好现场防护工作,比如要减少混凝土在外部环境的暴露时间,可以利用塑料布、篷布等物品对其进行遮挡,以防止表面水分缺失[3]。在施工进行到混凝土终凝阶段时,也需要施工人员进行养护,可以用抹面的方式,控制混凝乳的采用坍落度,以此避免混凝土裂缝的产生。

3.在结构设计中有效防治混凝土裂缝

在混凝土的结构设计过程中,设计人员要根据建筑结构的尺寸及地理特点进行考量,减少各个因素对结构的不良影响。一般防治混凝土裂缝主要采用设计和构造两种措施。

3.1完善结构设计

首先最重要的就是从结构设计方面入手,解决在结构设计中存在的天然问题。这也是防治混凝土裂缝的主要和重要的措施之一。完善结构设计必须做到一下几点:①严格按照国家标准及规定,根据《混凝土结构设计规范》的要求提出科学设计思路及方案,设计结构时要融入抗震思维,做到质量过关、防震可靠。②保证建筑物各个荷载的分布最大程度上均匀,使结构受力合理。③考察施工地区地质状况,根据地质情况做建筑物受力分析的相关备案,完善地基结构的稳定性,保障地基结构能够杜绝产生均匀变形或地基沉降等现象。④保证合理的平面设计,严格考察平面设计内容,保证其符合平面规则,减少凹凸面,对混凝土造成裂缝。⑤合理配置钢筋率,根据结构进行钢筋比率的计算分析,设计更加科学合理的钢筋配合率。

3.2改善结构平面设置

设计人员要在建筑的平面设置上进行考察,要避免产生凹口,一旦出现较大凹口可使用支梁在周围进行牵引,再增加楼板厚度或者增加钢筋率,以此达到固化平面的作用。房屋的具体长度设计规范应该在规定范围之内,如果施工期间发现房屋长度过长时,可以使用变形缝或者通过布置收缩后浇带来解决[4]。

3.3调整混凝土构件厚度

对于建筑结构的设计,要对建筑结构的耐久性和钢筋锚固做出评估,目的是限制现浇混凝土构件的最小厚度(厚度一般大于L/32)。

当楼板厚度较小时,混凝土收缩裂缝容易出现,因此不同的构件应该设置相应的最小厚度值[5]。

3.4控制混凝土强度等级

众所周知,当混凝土的强度级别提高时,水泥的总量也会随之提高,同理,这个时候水灰也会比一般时候有所增大,因此,混凝土在这种条件下产生裂缝几率也会大大增加。所以在进行混凝土强度级别的选择上,最好选择小于C30级别的混凝土。而且施工人员在施工时应该保证楼板和现浇板的混凝土等级相同[6]。此外,当板梁的混凝土级别小于墙柱的时候,施工人员应该调整布置,使结构核心部位的混凝土强度级别和墙柱相等,这样能够有效防止裂缝的出现。

3.5科学控制温度

上文提到过,温度对混凝土的裂缝产生具有一定的影响,所以施工人员可以通过控制混凝土温度,能够有效缓解混凝土产生裂缝的情况。控制温度能够使混凝土内部水分以更慢的速度流失,有效确保了混凝土结构的安全性。在实际施工时,工作人员可以将混凝土内部买入热电耦测温器,这样就可以实时监测混凝土内部的温度变化情况,根据温度反馈,可以采取相关措施对混凝土周边的温度进行调控,具体可使用农膜对混凝土的表面进行覆盖,目的是对混凝土进行保温,这里需要注意,在保温过程中需要保持混凝土的清洁度,而且要在工作完成后及时对混凝土冲刷清洁,始终保持混凝土处在干燥条件下。

3.6合理配置钢筋率

在施工中,合理增加结构的钢筋率能够取得特别的效果,一般钢筋率的合理使用能够有效减轻裂缝的蔓延扩大。一般施工都普遍采用钢筋小间距的方式,即钢筋间距和配置钢筋率维持间距较小原则。另外,建筑结构的楼面板处比较特殊,需要使用双向双层的方式去配置钢筋,施工人员应该根据设计图在一些没有钢筋固定的地方加设钢筋,一般也是采用双向钢筋网来配置钢筋[7]。在混凝土结构中,出现裂缝等情况是由于多种因素导致的,所以防治混凝土裂缝不能从一个方面入手,而是要多管齐下。

4.结论

总之,在防治混凝土裂缝的工作中,要重视对裂缝原因的分析,重点分析建筑物的结构设计,建筑材料的选用以及其施工等外界因素,而且还要加强日常养护工作。设计人员和施工人员还要完善建筑设计思路,重视掌握次应力效应以及负载效应,在结构设计方面多下功夫,及时总结经验,积极探索新型建筑材料和新科技发展,这样才能够有效减少混凝土结构裂缝的出现,进而推动我国建筑行业的向前发展。

参考文献

[1]惠云玲.工程结构裂缝诊治技术与工程实例探究[J].中国科技,2012(7).

[2]罗国强.略论混凝土与砌体结构裂缝控制技术[J].中国建材,2011(3).

[3]皮孝建.试论房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略[J].江西建材,3016(03);51.

[4]艾得文.从建筑结构设计方面加强现浇混凝土裂缝的有效措施[J].科技创新与应用,3015(31);367.

[5]王铁梦.浅析工程结构裂缝控制[J].国学咨询,2010,(4).

[6]冯海龙.住宅建筑裂缝机理及防治研究[D].河北理工大学,,2005.

[7]张庆华.高性能混凝土的裂缝产生原因分析和防治技术[D].河北工业大学,2013.

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