建筑混凝土梁結(jié)構(gòu)收縮裂縫解決措施

1、建筑混凝土梁結(jié)構(gòu)收縮裂縫解決措施關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)裂縫；鋼筋混凝土；裂縫1工程概況某高層建筑為住宅樓，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層，地上20層, 地下部分一0 .13m6.35m為局部帶夾層的地下室，一6.35m以下采用1.3m厚的C35 鋼筋混凝土筏板，筏板下為直徑700 mm,深度28m32m的鋼筋混凝土 灌注樁。地上部分：l層8層的梁、板、柱、墻采用C40混凝土澆筑, 9層16層采用C35混凝土澆筑，16層以上采用C30混凝土澆筑，本 工程梁跨度均在28m范圍內(nèi)。混凝土施工方案全部采用泵送混凝土，地上部分，第一層的混凝土 于3月2日開始澆筑，4天澆完成，以后每10天左右完成一層。當(dāng)施 工完第6層，

2、在檢查中發(fā)現(xiàn)：已施工完的下面4層樓中，每層較長(zhǎng)的梁 （長(zhǎng)5.4m6.5m ,寬350 mm ,高750 mm ）均出現(xiàn)豎向裂縫，其中 一根梁上裂縫數(shù)量達(dá)到8條之多，見圖1。這些裂縫均垂直于梁軸線， 距支座0.3m1.lm ,大多在梁腰兩側(cè)同時(shí)出現(xiàn)（即貫穿梁腰）。每條裂 縫寬度沿梁高分布呈棗核狀，即在梁腰中部附近最寬（寬度最大達(dá)到0 . 3 mm）,向上向下均逐漸變窄，大多數(shù)裂縫向下終止于梁底以上20 mm 30 mm ,向上終止于梁板交接處以下20 mm30 mm。圖12受力分析梁的截面尺寸及配筋如圖2所示。根據(jù)當(dāng)時(shí)的施工進(jìn)度安排和施 工記錄，每一層梁板混凝土澆筑后均養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，才進(jìn)行上一層

3、的鋼筋 綁扎與安裝工作。由于混凝土采用525R型早強(qiáng)水泥配制，24小時(shí)后的同 條件養(yǎng)護(hù)試件的檢測(cè)結(jié)果表明，其混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)施工規(guī)范規(guī)定的 1.2N / m2時(shí)的施工強(qiáng)度要求，因此可以排除因施工荷載作用而產(chǎn)生裂縫 的可能性。為了防止因拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度還較低時(shí)就隨荷載而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂 縫，影響混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)以及使用壽命，規(guī)范規(guī)定，對(duì)于現(xiàn)澆梁當(dāng)按同 條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試件的強(qiáng)度跨度28m梁構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75% 時(shí)，方可拆除底模及支架。本工程施工實(shí)際預(yù)備了共三層模板的使用量供 周轉(zhuǎn)使用，混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)總有兩層模板在支護(hù)工作中。因此，拆除梁、 板底模換支點(diǎn)撐時(shí)，梁、板混凝土養(yǎng)護(hù)已達(dá)20多天

4、。此時(shí)，同條件養(yǎng)護(hù) 試件的檢測(cè)結(jié)果表明，其混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75%。而且 依規(guī)范進(jìn)行荷載分析和配筋驗(yàn)算，均滿足抗裂要求。因此，可判斷此開裂 是由非荷載因素造成的。根據(jù)裂縫出現(xiàn)的位置以及開裂的形狀，又考慮到 梁兩端均與混凝土剪力的墻暗柱相連接（相當(dāng)于梁處于全約束狀態(tài)）的情 況，綜合分析可初步斷定該批裂縫均為因混凝土收縮所引起的收縮裂縫。圖23鋼筋混凝土梁裂縫驗(yàn)算根據(jù)公式對(duì)該工程混凝土梁上出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。3.1混凝土收縮量（l）式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土極限收縮量，取t -混凝土澆筑日期，t = 30天。由（1）式得：將其折算為當(dāng)量溫度：（2 ）式中a -溫度系數(shù)，由（2 ）式得：此

5、當(dāng)量溫度疊加混凝土溫度降低值得到綜合降溫差：（Tmax Tmin ） +Ty （3）式中：T 綜合降溫差，C；Tmax 梁中混凝土的最高溫度，工程中根據(jù)監(jiān)測(cè)，取42 C ;Tmin 梁中混凝土的最低溫度，工程中根據(jù)外界氣溫及實(shí)測(cè)值,取 10 C;由(3)式得：溫度差T = 40.4 C3.2混凝土中的極限拉應(yīng)力(4 )式中E 一混凝土彈性模量，C40混凝土取MPaH ( t )混凝土應(yīng)力松弛系數(shù)，H ( t ) = 0 . 5。由(4)式得，可見，混凝土中出現(xiàn)的收縮拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于混凝土該齡期的實(shí)際抗拉 強(qiáng)度(C40混凝土 28d的抗拉強(qiáng)度按4MPa考慮)，梁中出現(xiàn)的裂縫是由 混凝土的體積及溫度收

6、縮造成的。4造成收縮裂縫的因素分析根據(jù)前邊的分析及計(jì)算，說(shuō)明裂縫主要是由于混凝土的收縮引起 的。考慮工程中所使用的原材料、現(xiàn)場(chǎng)施工情況、施工環(huán)境等諸多方面的 因素及筆者的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)其影響因素逐一排列，進(jìn)行分析，將裂縫產(chǎn)生的 原因歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：4.1原材方面4.1.1混凝土配合比：1層8層所使用的C40混凝土的配合比為：水泥370 kg ,砂子 621 kg ,石子1154 kg ,水170 kg ,二級(jí)粉煤灰85kg?？梢姡摶炷?土中粉料用量接近500kg ,含量較大。因此，水泥水化放熱量大，容易形 成收縮和干縮裂縫。4.1.2混凝土強(qiáng)度等級(jí)：實(shí)際工程中，混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提升往往伴隨著

7、水泥用量的增大， 因此容易引起混凝土收縮和干縮量的增大，這已經(jīng)為工程實(shí)踐所證明。該 工程中所用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,水泥和粉煤灰總用量為445kg ,強(qiáng) 度等級(jí)及水泥、粉煤灰含量均屬于較高較大范疇。4.1.3骨料質(zhì)量：該工程中所用的細(xì)骨料為河中砂，骨料含泥量為4. 3%,接近施工 規(guī)范對(duì)C40混凝土含泥量的限定值。骨料含泥量越高，所拌制的混凝土 的收縮量也就越大。4. 2施工措施方面4.2.1混凝土攪拌質(zhì)量:施工中，對(duì)混凝土用水量的控制一直是一個(gè)難題。由于對(duì)砂、石含 水量的檢驗(yàn)總是滯后于施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及其他一些因素的影響，因 此攪拌過(guò)程中，混凝土的實(shí)際用水量很難符合配合比的要求。另外

8、，施工 中當(dāng)遇到泵送阻力較大，鋼筋較密及澆筑施工較慢時(shí)，隨意加水現(xiàn)象時(shí)有 發(fā)生。尤其在開始泵送和即將結(jié)束泵送時(shí)，為了保證順利泵送及清洗混凝 土泵，都要大量加水，使泵出的漿體或混凝土中的含水量大大超標(biāo)。這些 含水量超標(biāo)的混凝土所澆筑的梁因混凝土水灰比過(guò)高而更容易出現(xiàn)裂縫。4.2.2混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量：梁為懸空構(gòu)件，混凝土養(yǎng)護(hù)難度大。而且施工單位在混凝土澆筑 3d到4d后即拆除側(cè)模，使梁直接暴露在春季干燥的空氣中，因此，墻體 的干縮及溫度收縮值均較大。通常，混凝土在澆筑后強(qiáng)度發(fā)展的早期，容 易因內(nèi)聚約束應(yīng)力作用而使混凝土構(gòu)件的表面產(chǎn)生表面裂紋；在澆筑后強(qiáng) 度發(fā)展的后期（15d到1個(gè)月以后）容易產(chǎn)生貫穿

9、性裂縫。但是，如果沒(méi) 有良好的保溫、保濕措施以及降溫降濕過(guò)快，混凝土中的應(yīng)力來(lái)不及松馳, 同樣在早期會(huì)因混凝土表面裂縫向構(gòu)件縱深發(fā)展而產(chǎn)生貫穿性裂縫。以第 一層樓為例，混凝土的澆筑時(shí)間為3月2日到3月5日，此時(shí)的晝夜溫差 還較大，而空氣的溫度較小。因此前面提到的施工措施無(wú)法保證對(duì)混凝土 進(jìn)行充分的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，容易導(dǎo)致混凝土開裂。4. 3設(shè)計(jì)及其他方面4. 3. 1設(shè)計(jì)人員對(duì)泵送混凝土的性能考慮不夠:泵送混凝土在硬化過(guò)程中，其收縮率和徐變較大，容易導(dǎo)致混凝土 產(chǎn)生開裂。而目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往只考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，對(duì)墻體一般 不作抗裂驗(yàn)算，只是套用現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)而忽略了泵送混凝土的這一特 點(diǎn)。

10、泵送混凝土與同一強(qiáng)度等級(jí)的塑性混凝土相比，二者的力學(xué)性能雖然 相同，但在施工階段的性能及澆筑的后期效果卻有著較大的施工階段的性 能及澆筑的后期效果卻有著較大的差別。實(shí)踐證明，采用流動(dòng)性大的泵送 混凝土澆筑的構(gòu)件比采用塑性混凝土澆筑的構(gòu)件更容易出現(xiàn)裂縫。4. 3. 2梁高度和腰筋鋼筋配置情況的影響：梁越高，梁腰部位越容易出現(xiàn)裂縫。該梁未設(shè)腰筋，梁腰無(wú)足夠水 平來(lái)抵抗因混凝土收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。4.3.3混凝土剪力墻對(duì)梁的極大約束：該混凝土梁與剪力墻相連，剪力墻的鋼度相對(duì)于混凝土梁來(lái)說(shuō)，幾 乎可以認(rèn)為是無(wú)限大。因此，梁體受到剪力墻極大的約束，無(wú)法自由收縮, 最后使梁中混凝土產(chǎn)生貫穿性裂縫。5混凝土

11、梁出現(xiàn)收縮裂縫的處理措施5.1增設(shè)腰筋在梁腰增設(shè)腰筋本工程在發(fā)現(xiàn)裂縫之后，立刻決定在梁腰加設(shè)2根 小16根腰筋，利用其來(lái)抵抗在梁身中部產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力。5. 2組織控制嚴(yán)格控制水灰比針對(duì)施工中因泵送困難，鋼筋較密不易振搗密實(shí)及 施工減慢而出現(xiàn)的隨意加水以增加混凝土流動(dòng)性的現(xiàn)象，制定了嚴(yán)格措 施，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，加強(qiáng)檢查，保證施工中混凝土水灰比基本穩(wěn)定。5. 3原材控制嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量及混凝土配合比石子應(yīng)盡量采用潔凈的硬質(zhì) 巖石，控制風(fēng)化石含量。必要時(shí)還應(yīng)人工進(jìn)行級(jí)配優(yōu)化。砂子應(yīng)選取用干 凈的中粗砂。有關(guān)資料表明，采用中粗砂比采用細(xì)砂每立方米混凝土可減 少用水量20 kg50 kg ,水泥用

12、量可相應(yīng)減少5kg35 kg ,可降低混 凝土溫升，減少混凝土收縮。當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)砂石含泥量較高時(shí)，應(yīng)及時(shí)用水 進(jìn)行沖洗。此外，要使混凝土滿足泵送要求，并且有較好的流動(dòng)性和抗離析性 能，不能依靠單純?cè)龃笥盟浚ㄋ冶龋┑霓k法，而應(yīng)選用合適的外加劑 改善混凝土的和易性，達(dá)到減少拌和用水量和節(jié)約水泥的目的。另外，進(jìn) 行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用高強(qiáng)度水泥以減少水泥用量，以便降 低混凝土發(fā)熱量，從而減少混凝土溫度收縮值。同時(shí)，可摻加粉煤灰等材 料以增加混凝土抗離析性能和可泵送性。5.4工藝流程控制澆筑后的混凝土在初凝前，可進(jìn)行二次振搗，以排除混凝土因泌水 在粗骨料、水平鋼筋下部產(chǎn)生的水分和空隙，提升

13、混凝土與鋼筋的握裹力, 達(dá)到提升混凝土強(qiáng)度、防止混凝土梁出現(xiàn)裂縫的目的。同時(shí)，混凝土初凝 前進(jìn)行抹面處理可減少或避免表面收縮裂縫。延遲拆模時(shí)間，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)模板能阻止混凝土中的水分向外蒸 發(fā)，可以對(duì)混凝土起到很好的養(yǎng)護(hù)作用。施工中盡量晚拆模板，對(duì)不易灑 水或其他養(yǎng)護(hù)措施的懸空構(gòu)件如梁，有很好的養(yǎng)護(hù)效果。6結(jié)語(yǔ)綜上所述，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較難控制，我們制定了以上相應(yīng) 的對(duì)策，并將其立刻應(yīng)用于隨后的施工中，效果很理想，后來(lái)施工的各層 混凝土梁中未重復(fù)出現(xiàn)類似的裂縫。參考文獻(xiàn)1 GB50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002 .混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范S.馮乃謙.實(shí)用混凝土大全M.北京:科學(xué)出版社,2001.王海東.鋼筋混凝土約束梁斜向貼CFRP抗剪加固試驗(yàn)研究