鄭州工業(yè)應用技術學院,河南 新鄭 451100
鋼筋混凝土結構具有經濟性、強度大等優(yōu)勢,被廣泛應用于我國的各類建筑工程中,其中混凝土主要起到承壓的作用,鋼筋則起到承拉的作用,然而混凝土裂縫問題卻是影響鋼筋混凝土結構的重要因素。雖然鋼筋具備一定的抗壓抗彎能力,但是一旦結構出現(xiàn)裂縫,空氣中的水分、有害氣體就會侵蝕鋼筋表面,導致鋼筋材料發(fā)生腐蝕,降低鋼筋強度,久而久之結構的整體強度也會下降,從而影響到整個建筑的穩(wěn)定性與安全性。
鋼筋混凝土裂縫主要包括溫度裂度、干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、負載裂縫及腐蝕裂縫。溫度裂縫是由于結構內外溫差過大導致的,干縮裂縫主要是由于混凝土標準與設計標準不符所致,塑性收縮裂縫主要是由于鋼筋混凝土結構表面失水過多所致,負載裂縫是由于建筑受到重型負載所致,沉降裂縫主要是由于不均勻沉降所致,腐蝕裂縫則是由于鋼筋混凝土結構受到化學物質腐蝕所致。不同的裂縫都具有不同的發(fā)生原因,可總結為以下幾點:
首先,材料問題?;炷潦且环N復合型固體材料,其包括膠凝材料、骨料,建筑施工過程中混凝土會有一個冷凝固化的過程,此時毛細孔與凝膠體中的水分蒸發(fā)、擴散就會引起混凝土干縮,如果某些因素限制了混凝土干縮就會導致結構發(fā)生裂縫。水泥材料水化反應也是引起裂縫的重要問題,水泥水化反應會向空氣中不斷排放熱量,混凝土內部熱量卻無法釋放,在熱脹冷縮的作用下混凝土內部不斷收縮,表面就會產生裂縫。其次,施工因素。澆筑混凝土時未嚴格按照施工要求拆除模具,導致混凝土結構荷載增加,會產生裂縫;或者澆筑過程中澆筑順序、時間不合理,或者振搗方式不合理,也會引起結構裂縫。再次,環(huán)境因素?;炷劣不^程中,外部環(huán)境中的溫濕度均會對其結構強度產生直接影響,外部氣溫過高會導致混凝土內部水分蒸發(fā)過多或過早,溫度過低則會導致結構內部水分凍結,這些均會導致水泥水化作用出現(xiàn)異常,最終混凝土強度大幅下降或收縮而發(fā)生裂縫。最后,設計問題。在設計階段未充分考慮混凝土的施工步驟及施工時間,與建筑工程其它部分施工發(fā)生沖突,導致混凝土結構施工時機不合理;或者設計結構不合理,誤差較大,導致結構出現(xiàn)不均勻沉降,也會導致裂縫問題的出現(xiàn)[1]。
首先可以根據建筑工程的實際情況設置合理的結構縫,減少地基不均勻下沉而發(fā)生的裂縫。為避免鋼筋混凝土結構由于地基不均勻沉降而發(fā)生變形,可以合理調整基礎埋置深度及墊層厚度,準確設計結構的位置、縫寬,如有必要可合并設置伸縮縫、沉降縫及抗震縫。注意伸縮縫的設計要綜合考慮多種因素,包括溫度、溫差、環(huán)境的干濕度等,還要充分考慮結構內部裂縫因素。如果伸縮縫間隔距離過大,或者結構形體突然發(fā)生較大變化,此時可設置后澆帶結構,或者增加配筋率,提高混凝土的強度等級。其次,科學配置鋼筋結構。上文中提到鋼筋混凝土結構中鋼筋的主要作用是抗拉,結構突然發(fā)生變化會發(fā)生應力集聚,此時要在應力集聚處增加鋼筋配置數量,以提高結構的抗裂性能。需要注意,構造性縫隙是鋼筋混凝土結構中容易忽視的裂縫問題,因此構造鋼筋處于比較特殊的位置,但是結構的制約特點易于被設計人員忽視,因此易出現(xiàn)構造性縫隙。最后,科學設計混凝土配合比。一方面要合理選擇水泥材料,根據結構的強度需求以水化熱較低的水泥材料為首選,并根據工程設計規(guī)范合理確定混凝土骨料、摻合料及外加劑,骨料粒徑要符合設計要求,外加劑通常采用緩凝型減水劑,減水劑可以減緩混凝土水泥水化熱,減少溫度因素引起的裂縫問題。另一方面,制備混凝土時要經過嚴密計算確定水灰比及各材料用量[2]。
首先,鋼筋混凝土澆筑前要對模板及墊層進行灑水處理,主要作用是在澆筑混凝土時,會減少模板與墊層對混凝土中水分的吸收,降低混凝土中的水分流失,避免結構出現(xiàn)塑性收縮而引起收縮裂縫。其次,綁扎鋼筋時要嚴格按照設計要求進行操作,并注意保護鋼筋,避免施工人員操作不當出現(xiàn)板面鋼筋踩彎的問題;保證混凝土澆筑模板強度,尤其是大跨度梁板要按照操作規(guī)范起拱,避免混凝土在初凝階段由于模板下沉而導致裂縫發(fā)生。最后,澆筑混凝土時要合理控制振搗力度及時間,振搗時間過長或力度過大,反而會沉落粗骨料,粗骨料沉落會導致混凝土沁水,引起下層混凝土干縮性能過大,后期混凝土凝固過程中水分蒸發(fā),下層干縮性能過大就會引起干縮裂縫。此外,還要合理控制混凝土結構拆模時間,不能為了擅趕進度在混凝土未完全成型時拆除模板,否則會導致混凝土結構發(fā)生嚴重裂縫問題,甚至會發(fā)生斷裂[3]。
混凝土的養(yǎng)護是保證鋼筋混凝土結構質量的重要流程,更是預防裂縫發(fā)生的重要措施,因此要做好鋼筋混凝土結構的保溫養(yǎng)護工作。在保溫養(yǎng)護過程中要做好結構內外溫差、降溫速率等數據的詳細記錄,以便于后續(xù)進行數據分析。為保證養(yǎng)護效果,混凝土保溫養(yǎng)護的周期至少在2 周以上,養(yǎng)護結構的標準為混凝土表面、環(huán)境溫度差小于20℃,此時方可拆除保溫覆蓋面,否則需要采取合理的降溫措施,直到溫差小于20℃為止。養(yǎng)護過程中可以選擇適用的養(yǎng)護劑,以提高混凝土表面的濕潤度,減少干縮裂縫的發(fā)生;此外,大體積混凝土體積大,養(yǎng)護不當更易出現(xiàn)裂縫問題,因此大體積混凝土結構的養(yǎng)護尤其重要,可采用自動采集設備實時監(jiān)測結構內外溫差、降溫速率。如有必要可在混凝土結構表層涂抹薄膜養(yǎng)護液,其可以在混凝土表面結一層防水隔離層,既能維持結構所需的水分,又能夠提高水化操作的效能[4]。
雖然采取一系列措施可以降低鋼筋混凝土結構發(fā)生裂縫的機率,但是裂縫問題仍然不可避免,一旦出現(xiàn)裂縫,為避免裂縫進一步擴展影響到建筑整體結構的安全性與穩(wěn)定性,就有必要采取及時、有效的處理方法,以降低裂縫的進一步危害,鋼筋混凝土結構裂縫的處理措施具體如下:
首先,表面修補法。表面修補法主要通過涂抹修補材料的方法預防裂縫,該方法主要適用于未影響結構承載力的淺層、表面裂縫,也可用于面積較大的細裂縫的防滲與防漏,常用的涂抹材料包括環(huán)氧膠泥、油漆或瀝青、水泥砂漿等。
其次,內部修補法。內部修補法主要是將修補漿液利用壓力設備壓入到裂縫內部,該方法不僅可以封閉裂縫,保持結構的整體性,而且具有防滲、防漏、防水的作用。再次,補強加固修復法。補強加固修復法主要通過對結構加固補強來抑制裂縫的方法,或者增加混凝土的截面面積,當混凝土結構的性能受到裂縫的影響時,可以采用補強加固修復法,可采用外包型鋼、粘貼鋼板、增設支點等方法。
最后,置換法。當鋼筋混凝土結構發(fā)生嚴重損壞時,比如化學腐蝕嚴重導致結構表面出現(xiàn)酥裂,就可以采用混凝土置換法,施工時先剔除表面損壞的混凝土,再將新的混凝土或其它材料置換于結構表面,表面置換完成后再采用補強加固法對結構進行加固[5]。