浅析建筑施工裂缝类型与产生原因
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料,有着价格低廉、抗压强度高、耐火性好、可浇筑成各种形状、并且不易风化、养护费用低等特点,因而成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。同时,由于它抗拉能力极低、易碎,在施工和使用过程中,受各种因素影响,极容易产生裂缝。当裂缝产生的时候,要分析其形成原因,根据实际情况,及时予以解决。
1.建筑混凝土裂缝类型及成因
1.1 塑性沉降裂缝:此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板、而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
1.2 塑性收缩裂缝:此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状,深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3—4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快,塑性收缩裂缝越容易产生,而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多,早期强度低所以其水分特别容易散失,表面容易形成裂缝。
1.3 温度应力裂缝:此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
1.4 施工工艺质量引起的裂缝:裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:①钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。②混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。③混凝土浇注过快,混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。④混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。⑤用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,混凝土表面出现不规则裂缝。⑥混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。⑦混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。⑧施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。⑨施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
1.5 原材料质量引起的裂缝:混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。①砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。②拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
3 混凝土裂缝的预防措施: 3.1 做好施工前的设计和准备工作。
首先,在建筑结构设计中,要注意到那些因地基、环境因素引起的薄弱环节,在设计中加以解决;处理好处于约束状态下的结构设计,如果结构没有足够的变形余地,应在结构设计中合理配置构造钢筋,防止裂缝的产生。
其次,尽可能科学地安排好各工种交叉作业时间、作业顺序,在板底钢筋绑扎后、线管予埋和模板封镶收头前,及时穿插并争取全面完成,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。工人在浇筑混凝土时,对容易产生裂缝的部位增设临时跳板,增大接触面积,分散单位面积所承受的压力,尽可能避免上层钢筋因受到踩踏而变形。
3.2 注重混凝土原材料的选择和配比,强化浇筑工作
1)混凝土的干缩受水灰比的影响较大,在配比时,同时减少用水量和水泥量,严格控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。需要注意的是,应在正确的方法指导下采用,必须保证混凝土的设计强度要求。2)选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。3)严格控制混凝土施工配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。4)在浇筑完毕后12小时以内对混凝土加以覆盖,并涂刷养护剂养护,对采用塑料布覆盖养护的混凝土,严密覆盖其敞露的全部表面,并保持塑料布内有一定的湿度。
3.3 严把质量关,加强施工管理
1)合理设置沉降缝。在房屋体型复杂,特别是高度相差大时,应设沉降缝。沉降缝应从基础开始分开,且有足够的宽度,施工中应保持缝内清洁,防止砂浆、碎石等东杂物体落入縫内。2)对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。3)加强上部结构的整体刚度,提高墙体的抗剪能力,使砌体可适应甚至调整地基的不均匀沉降。减少建筑物端部的门窗洞口,增大端部洞口到墙端的墙体宽度,加强圈梁布置,都可加强结构的整体性。4)对支撑脚、手架底部增设垫板并设置扫地杆加固。由于混凝土布料杆本身重量和布料杆系统中混凝土的重量形成的荷载均承压在布料杆4条腿的4个支点上,在送料中受输送泵压力的影响,使得只有两个支点受力,容易在开间楼板处产生裂缝。因此,对支撑脚、手架底部增设垫板并设置扫地杆加固,可以有效的防止裂缝的产生。
3.4 采取合理的养护措施。
首先,控制好起始养护时间。我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12小时以内。对大量掺用减水剂的现代商品混凝土,实验证明,在第一次凝固后的8小时内,其收缩会急剧增加,而在实际的施工过程中,几乎大部分的楼板裂缝也是出现在混凝土初凝的几个小时以内,因此,控制好起始养护时间,对混凝土早期裂缝的控制,有着至关重要的作用。
其次,保温保湿养护是混凝土施工的关键环节,保温养护的主要目的是降低大体积混凝土浇注块体的内外温差值,从而减小温度应力,以降低混凝土块体的自约束应力。保湿养护要及时,要在混凝土的表面没有失水前就进行养护,在混凝土表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料薄膜,防止表面水份蒸发,保持混凝上处于潮湿状态下养护。
4 小结
在建筑施工过程中,由于受到温度作用、地基不均匀沉降、混凝土干缩、施工因素等的影响而产生施工裂缝,为此,应当从建筑结构的设计和施工两个方面采取措施,注重建筑工程施工质量,进而有效预防施工裂缝的出现。