一級結(jié)構(gòu)師專業(yè)輔導(dǎo):鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法

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現(xiàn)代工程建設(shè)的規(guī)模日趨宏大,結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜,施工工藝發(fā)生了巨大的變化,人們對建筑質(zhì)量的要求日趨嚴格,在這種建筑形勢下工程結(jié)構(gòu)的裂縫問題變得日趨突出?,F(xiàn)代工程建設(shè)的規(guī)模日趨宏大,結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜,施工工藝發(fā)生了巨大的變化,人們對建筑質(zhì)量的要求日趨嚴格,在這種建筑形勢下工程結(jié)構(gòu)的裂縫問題變得日趨突出。
     結(jié)構(gòu)物的裂縫是具有相當(dāng)普遍性的技術(shù)難題,對于混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等具有同等重要性。早自三十年代起,許多專家學(xué)者應(yīng)用斷裂力學(xué)理論解決與處理工程問題,自五十年代以后又有專家學(xué)者試用物理力學(xué)方法從分子結(jié)構(gòu)的微觀作用來探索宏觀結(jié)構(gòu)材料強度問題。在混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及磚石結(jié)構(gòu)方面仍然采用建筑力學(xué)的方法(材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué))即假定材料是均質(zhì)、彈性、各向同性等。計算中材料的本構(gòu)關(guān)系是采用試驗室的實驗結(jié)果,因此這發(fā)球半經(jīng)驗半理論的方法。斷裂力學(xué)在較為均質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域作出了巨大的貢獻
     在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及磚石結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用何種方法進行具有成效的研究,還是一個值得深入探討的問題,根據(jù)本文作者多年從事工程裂縫處理的實際經(jīng)驗:
     工程裂縫問題是具有高度綜合性質(zhì)的復(fù)雜問題,它涉及到結(jié)構(gòu)形式,材料及其組合,施工工藝,地基基礎(chǔ)以及周圍環(huán)境(溫度、濕度、風(fēng)速、化學(xué)腐蝕等),而且所有這些參數(shù)都與時間有關(guān)
     1. 大體積混凝土的定義
     任意體量的混凝土,其尺寸的大小足以使人們必須采取措施控制由于變形作用(溫度、濕度等)引起裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)稱為大體積混凝土。作者認為過去以厚度為單一的依據(jù)已顯不足,雖然厚度只有數(shù)厘米的薄壁結(jié)構(gòu),水化熱已沒有意義,但收縮裂縫已顯得十分突出,因此,此處“大體積”是一考慮溫度收縮裂縫的代名詞,這樣的定義與ACI——116R國際定義接機。
     2. 結(jié)構(gòu)因素
     工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)對結(jié)構(gòu)的約束作用有充分的了解。結(jié)構(gòu)物的變形有三種:自由變形、約束變形和實際變形,其中只有約束變形產(chǎn)生約束應(yīng)力。約束變形(約束應(yīng)力)超過建筑材料的極限拉伸(抗拉強度),便引起裂縫。
     變形作用引起的作用力有值,設(shè)計者可以采取“抗與敵”或“抗放兼施”進行結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計。如何根據(jù)結(jié)構(gòu)具體條件選用上述哪一種合適的方法和理論的良好結(jié)合,留伸縮縫與不留神伸縮的方法都對放為主或抗為主的方法。
     結(jié)構(gòu)所受到的外部作用分為:外荷載(靜動荷載)是第一類荷載;其次是十分重要的外部作用是變形作用即第二類“荷載”,變形作用包括溫度、濕度、地基差異沉降(膨脹)。對變形作用的研究還很不夠。
     作結(jié)構(gòu)裂縫分析,首先應(yīng)當(dāng)注意第一類荷載引起的裂縫的可能,特別值得注意的是那些自重荷載超過設(shè)計承載力約30%的結(jié)構(gòu)拆模后發(fā)現(xiàn)0.1mm左右的裂縫是正常的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的極限承載力取決于抗拉、搞剪和穩(wěn)定條件時變形作用引起的裂縫對結(jié)構(gòu)的極限承載力的影響是不允許忽視的,常說“溫度收縮裂縫沒關(guān)系”是不全面的,有時誤事。
     從工程經(jīng)驗中知道混凝土大底板對墻的約束系數(shù)Cx比地基對混凝土底板的約束系數(shù)約大100倍,故地基上混凝土底板的裂縫率極低,而長墻的裂縫率極高,在國際上也尚未解決,因此在我國受混凝土基礎(chǔ)約束長墻出現(xiàn)輕微的豎向裂縫是可以諒解的,經(jīng)略加處理仍然滿足設(shè)計施工要求,不宜據(jù)此降低評級標(biāo)準(zhǔn)。
     設(shè)計時注意構(gòu)造配筋十分重要,目前國內(nèi)設(shè)計對此都不夠重視,對結(jié)構(gòu)抗裂影響很大,對連續(xù)式梁板不宜采用分離式配筋,孔洞處配加強,對混凝土腰部增配構(gòu)造鋼筋,構(gòu)造鋼筋的直徑由8mm~14mm,間距100mm~200mm,視情況而定。
     對于混凝土的強度等級,盡量在水平結(jié)構(gòu)中,如梁、板、墻等,用低檔強度C25~C35,利用后期強度R60.
     3. 材料因素
     在混凝土強度等級既定條件下,攪拌站根據(jù)混凝土級配國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)氐臈l件進行優(yōu)選,盡可能降低水泥用量,降低水灰比,降低含砂率,增加細度模數(shù)及粗骨料粒徑,在混凝土中適當(dāng)摻量的究煤灰對降水化熱,提高和易性降低堿骨料反應(yīng)等都有好處。應(yīng)開展各種材料及級配,收縮性能的實驗時間不應(yīng)低于一年。對于砼的出罐坍落度及現(xiàn)場坍度應(yīng)進行嚴格的試驗和施工時的控制不宜產(chǎn)生坍落度越大越方便的誤導(dǎo)。宜開展除抗壓強度試驗外的抗拉強度進行試驗研究,以有利于選擇抗裂性較高的混凝土級配。嚴格對外加劑的稱量進行經(jīng)常性的檢驗,預(yù)防失常。對水泥及骨料的化學(xué)分析應(yīng)進行復(fù)核。
     4. 施工因素
     施工單位應(yīng)在混凝土澆注前作詳細的混凝土澆灌施工組織設(shè)計,并協(xié)調(diào)攪拌站、監(jiān)理、設(shè)計及甲方管理部門組成混凝土澆灌領(lǐng)導(dǎo)小組,對混凝土的澆灌、振搗、養(yǎng)護及坍落度控制作出技術(shù)方案,并嚴格執(zhí)行,特別是對坍落度的控制必須嚴格且得到攪拌站的同意,保溫保濕養(yǎng)護時間應(yīng)當(dāng)不低于半個月,重大工程就不低于一個月,注意后澆帶的施工經(jīng)常出現(xiàn)兩個問題:一、后澆帶構(gòu)造不良,清理垃圾困難。二、后澆帶填充封閉過早,起不到后澆帶作用,從而變成后期裂縫的泉源?;炷翝沧⑦^程宜有取信息化施工,利用必要的監(jiān)測手段跟蹤測試,控制養(yǎng)護條件。
     5. 環(huán)境因素
     從過去混凝土施工的教訓(xùn)看來混凝土的澆灌過程中環(huán)境的氣象條件十分重要,包括氣溫、寒潮情況相對濕度、風(fēng)速狀態(tài)、降雨等。為宜在雨中澆灌混凝土,它嚴重地增加水灰比,降低抗裂性,火勢與寒潮都會直接增加溫度收縮力,因此施工前必須與氣象站保持緊密的聯(lián)系。