竖向裂缝（精选三篇）
竖向裂缝 篇1
混凝土结构产生裂缝的原因一般有两大类型:第一类裂缝为结构性裂缝, 是由外荷载引起的, 期裂缝与荷载相应, 预示着结构承载力可能不足或结构构件存在着严重问题;第二类裂缝为非结构性裂缝, 是由变形所引起的, 如混凝土收缩、温度变化等。从大多数地下室外墙出现竖向裂缝的现场实际情况看, 裂缝是发生在地下室外墙混凝土施工完成的养护期间, 此时外墙板所处的实际工况是桩基础 (如果有) 施工完成, 基础底板混凝土施工完成, 正在做地下室顶板的施工准备工作。可以说, 此时工程主体结构上只有墙板自重和少量的施工附加荷载, 而墙板自重和施工附加荷载还不足以引起地基的不均匀沉降, 也不会造成墙板因外荷载的影响而出现裂缝, 因此, 地下室外墙板的竖向裂缝可以排除了因第一类原因所引起的裂缝, 即由外荷载和地基原因对地下室墙板的影响。
既然地下室外墙外的竖向裂缝不属于第一类裂缝, 也就应该是第二类裂缝, 即为由变形所引起的裂缝, 这一点可以从地下室裂缝的发生时间、发展过程、裂缝与与荷载的关系以及墙板的施工条件等情况进行综合分析得到证实。
由于收缩裂缝不影响结构的安全使用, 所以, 不需要对结构构件进行加固处理, 只要保证本地下室的抗渗性能满足要求即可。对于此类裂缝的处理一般可采用封闭或注浆堵漏等方法, 只要能达到保证地下室墙板有足够的抗渗性能就可以, 进行裂缝处理的比较好的时机应该是在工程主体结构封顶, 全部荷重基本加上, 主体结构的沉降大部分已经完成后比较适宜。
2 地下室墙板出现竖向裂缝的原因分析
地下室墙板竖身裂缝一般比较有规律, 裂缝与约束主拉应力垂直, 裂缝垂直于纵向方向, 即结构的长度方向。
造成地下室墙板出现裂缝的原因有多种, 其中有温差原因 (包括收缩当量温差) 、混凝土材料的特性、线膨胀系数、混凝土的极限拉伸、混凝土板墙的厚度和高度、结构的长度等原因。另外, 现场浇筑混凝土墙板过程中水平浇筑距离过长、板墙的混凝土模板的拆模时间也是影响的原因。
2.1 混凝土材料的特性分析和混凝土材料方面
1) 混凝土材料本身受力特性。混凝土产生裂缝最主要的因素是混凝土材料本身的受力特性决定的, 混凝土是由多种材料组成的非匀质材料, 其抗压性能极好, 而抗拉性能却很差, 轴心抗拉强度设计值fc仅为轴心抗压强度设计值f1的十分之一。因此, 在钢筋混凝土构件中材料分工很明确, 即由混凝土来承担压力, 而钢筋则承担拉力和剪力。但是构件中受力情况复杂, 受很多因素影响, 混凝土在很多部位都会产生拉应力, 混凝土的极限拉伸变形很小, 因而极易产生裂缝。实际上, 要消除混凝土中的所有裂缝是不可能的, 在硬化后的混凝土内部, 特别是在胶结料与骨料的结合处, 总是随机分布着大量的微观裂缝。当构件承受荷载以后, 这些微观裂缝就会发展成为肉眼可见的宏观裂缝。
2) 混凝土坍落度过大问题。采用商品混凝土浇筑, 由于泵送的要求, 且为了便于施工人员的施工, 商品混凝土的坍落度基本保持在150~180m m之间, 坍落度的增大直接导致了用水量的增大、水泥用量的增大和减水剂的增大。而这三者的增大必然导致混凝土的收缩量较大, 导致混凝土收缩裂缝的产生。
3) 混凝土配合比中水泥用量过大, 为了便于泵送, 使混凝土在泵送时减少对机械的磨损, 商品混凝土的水泥用量都比较大, 其砂率也会相应地增加, 这会使商口混凝土的收缩裂缝较多。当水泥的标号较高时, 混凝土的强度也较高, 但其收缩性也大, 容易形成收缩性裂缝。
4) 混凝土骨料级配问题。由于商品混凝土的泵送要求, 其骨料粒径往往较小, 级配不良, 从而导致水泥用量偏大。一方面, 骨料粒径太小会导致混凝土抗拉强度较小;另一方面, 水泥用量大会导致混凝土收缩性强。这两者都会导致混凝土产生裂缝。
2.2 在设计方面
1) 地下室混凝土墙板的强度等级设计过高, 造成混凝土配置的配合比中水泥用量过大。
2) 墙板在设计计算过程中配筋截面设计满足要求, 但未考虑水平抗裂缝钢筋, 另外一般设计结构施工图中, 墙板的水平钢筋均置于竖身钢筋内侧, 见图一:
3) 《钢筋混凝土设计规范》 (GB50010-2002) 规定:现浇钢筋混凝土墙伸缩的最大间距20m (露天) ~30 (室内或至于土中) 。如果地下室墙板长度过长, 设计中又未按规范要求设置伸缩缝, 此时墙板的变形会受到约束, 很容易在混凝土中产生裂缝。
4) 有此地下室由于其结构的特殊性, 墙板立面形状多变, 边墙与壁柱连为一体, 但二者配筋率相差较大, 混凝土收缩时产生的内应力集中, 多在离柱子2m范围内的边墙上产生纵向裂缝。
2.3 混凝土施工方面
1) 地下室墙板墙伸缩的最大间距在设计时往往是按规范要求套取30m (室内或至于土中) , 即地下室墙体按埋入土中或室内结构来考虑。但在实际施工的状态中很难做到板墙完成后就立即回填土和完成结构顶板的施工, 通常要真正进行地下室外墙外回填土施工工序往往需要经历较长的时间, 一般有的工程要等到主体封顶后才进行回填土施工。地下室墙属于薄而长的结构, 而暴露在室外这期间中外墙板对温度、温度变化敏感, 常常会由于附加的温度收缩应力导致墙体开裂。
2) 提前拆模板或是拆模板时机不妥。许多工程地下室外墙板的模板拆除时间是在混凝土浇筑完成后的24h左右, 由于新烧筑的混凝土在浇筑完成后3~5d时间混凝土内部的温度值会达到峰值, 拆除模板后2d要对混凝土进行浇水养护, 通常混凝土的养护是采用冷水喷洒在混凝土表面, 混凝土内热外冷会形成较大的温差, 这对抗裂缝不利。
3) 地下室墙板在拆模后是处于室外的环境, 外墙板受到日照、风吹、空气干温度及大气温度的影响, 在室外气温较高的环境下, 混凝土的强度尚未发展到一定数值, 此时的混凝土还不足以承受其自重所产生的内应力, 容易产生裂缝。
4) 墙板钢筋保护层垫块过厚。钢筋保护层厚度过大, 是钢筋外侧的混凝土不能与钢筋共同工作, 独自承受较大的拉应力, 从而导致裂的产生。
5) 墙板混凝土浇筑完成后养护不到位。混凝土终凝后, 若未按规定及时对其表面进行覆盖和定时浇水养护, 混凝土表面的水分迅速蒸发, 很容易产生收缩裂缝。同时由于地下室墙板内外温并较大, 特别是在夏季, 日照时间长, 据有关数据, 在夏季时日照会对地下室墙体的阴阳面产生较大的温差。在这种温差下会使墙体内部产生较大的温差应力, 导致混凝土产生温生温差裂缝。
6) 施工缝留设和处理不当。施工缝未设置在墙体受剪力或受拉力较小的部位, 或浇筑前段混凝土与后段混凝土间隔时间太长, 或浇筑的方向错误, 以及施工缝未按规范规定处理等, 都会使施工缝部位成为强度薄弱区域, 在荷载作用下形成裂缝。
3 预防地下室墙板裂缝的一般措施
要预防大面积地下室现浇墙板出现超过规范允许的裂缝, 必须在结构地下室墙体的混凝土原材料、设计、施工等方面进行控制, 并采取一定的措施。
3.1 在原材料方面的控制措施如下
1) 采用微膨胀性能好的微膨胀剂作为外加剂, 掺加的数量和比例需要进行配合比试验, 以确定最佳的配合比。
2) 在满足商品混凝土可泵送性的前提下, 尽量减小其水灰比, 减小其坍落度, 以降低其收缩性。
3) 合理选用水泥品种。尽量选用需水量较小、水化热较小的水泥, 减小混凝土的收缩应力。
4) 选用骨料级配良好的混凝土。尽量减少骨架的空隙率, 连续级配的粗骨料混凝土的和易性较好, 用水量较小, 抗压强度发展较水, 因而不容易出现缩性裂缝。
5) 考虑使用合成纤维混凝土。在混凝土墙板混凝土中加入一定量的特种纤维, 则纤维在混凝土中散乱分布, 构成了多身支撑体系, 从而提高了水泥基胶凝材料的抗拉强度, 把混凝土的收缩能量分布到了抗拉强度高而弹性模量低的纤维上, 阻止了混凝土中微观裂缝的扩展, 从而减少了裂缝的产生。而且合成纤维混凝土的抗渗性能优于普通的商品混凝土, 非常适合在现浇地下室墙板中使用。但由于添加合成纤维会导致混凝土抗压强度的降低, 可在混凝土中同时添加一定量的早强型减水剂, 可抵消合成纤维混凝土的抗压强度的降低。
3.2 在设计方面的控制措施如下
1) 没有充分依据时, 不得任意突破设计规范关于伸缩缝最大间距的规定。应注意设计规范适当减小伸缩缝间距。
2) 当墙体长度过长时, 应合理设置墙体伸缩缝或设置后浇带, 以减小混凝土收缩应力。
3) 正确进行荷载计算和配筋计算, 在保证墙板的结构配筋的同时, 也要考虑地下室墙板抗裂钢筋的配置, 即加强水平钢筋的配置, 在保证墙板的结构配筋的同时, 也要考虑地下室墙板抗裂钢筋的配置, 即加强水平钢筋的配置。其中要注意这三个问题:第一, 水平钢筋保护层应尽可以小些;第二, 防裂钢筋的间距不宜太大, 宜采用小直径钢筋小间距“细而密”的配筋方式;第三, 考虑温度收缩应力的变化加强配筋。
4) 在满足结构受力的前提下, 尽可能降低混凝土的强度等级, 这样就可以有效地降低混凝土中的水泥用量。
3.3 在施工方面控制措施如下
1) 在选用地下室外墙模板时需要考虑这些因素, 即对外露面积较大混凝土墙体、气温变化剧烈的季节以及冬季不宜使用钢模板。而选用木模时, 应充分湿润, 以利保湿。
2) 在条件允许的情况下, 尽量晚拆模板。加强早期湿养护。根据测温记录和气象预报确定拆模时间, 保证混凝土内外温差不超过25℃, 降温速度不超过1.0~1.5℃/d, 拆模后应注意覆盖和及时养护。
3) 养护时间不少于施工规范, 在可能的情况下尽量延长混凝土墙板的湿养护时间, 根据混凝土的种类采取养护措施。对墙体表面的覆盖到位, 注意定时浇水, 保持混凝土表面湿度。给混凝土表面降温。
4) 地下室墙板混凝土完成后, 宜尽快完成顶板结构和外墙防水施工, 然后尽快进行基槽加填土, 减少混凝土在大气中暴露的施工与阳光的直射。
摘要：混凝土结构产生的裂缝, 其原因分析相关文献有较多介绍, 但对于地下室墙板的裂缝, 却鲜有介绍, 作者将自己的工作经验整理成文, 以飨读者。
竖向裂缝 篇2
关键词：薄壁台竖向裂缝,原因防治措施
0引言
在高速公路的设计、建设中, 新建路线为了不切断原来的通道及水系, 经常在其原址处设置小桥或通道桥, 为了降低工程造价, 小桥、通道的桥台结构形式往往采用钢筋混凝土薄壁台。近几年通过对辽宁省多条高速公路桥梁的定期检查, 笔者对钢筋混凝土薄壁台竖向裂缝有了一定的认识, 下面就该类型裂缝从形态、成因及防治措施三个方面做简要分析。
1形态及成因分析
1.1台身竖向裂缝形态
由于高速公路路基填土较高, 路基普遍较宽, 对于四车道高速公路路基宽度已达到26m, 对于八车道高速公路路基宽度已达到42m, 而钢筋混凝土薄壁台高度一般在3~5m, 即桥台宽度为桥台高度的多倍, 而厚度一般为50~80cm, 所以可以视为直立于扩大基础或灌注桩基础上的长条形大面积混凝土厚板, 且没有设置伸缩缝, 施工时均采用现浇混凝土施工。
竖向裂缝分布位置及走向存在一定的规律性, 均由台身中下部位向底部和顶部延伸, 大部分已延伸至承台或帽梁顶面, 裂缝宽度均呈中间宽两端窄, 大部分宽度为0.10~0.3mm, 部分裂缝宽度超过0.3mm, 最宽的裂缝可达1.0mm, 裂缝间距比较均匀, 个别桥台裂缝较密, 可达到1m一条。经超声波测试, 宽度较大的裂缝, 深度为20~40cm。
1.2台身竖向裂缝成因分析
钢筋混凝土薄壁台竖向裂缝, 有的发生在施工阶段, 有的发生在使用阶段, 究其原因, 主要是设计与施工两个方面。
一、设计方面的因素
1、设计计算时, 部分荷载考虑不足。近年来随着社会的发展, 汽车数量越来越多, 重车的数量、通过频率和汽车的荷载等级都比以前有了很大的提高, 这就要求在设计中不能生搬硬套, 应按照实际情况充分考虑各方面的因素。
2、台身截面尺寸偏小, 台身水平配筋数量不足, 盲目套用以前使用过的标准图, 使平面内抗弯刚度不足, 而产生结构性裂缝。
二、施工方面的因素
1、混凝土品质的影响。混凝土有热胀冷缩的性质, 施工时温差变化大, 混凝土就容易产生裂缝, 所以尽量选择水化热较低的水泥, 并减少水泥用量, 降低混凝土入模温度。除此之外, 水泥品种, 水灰比大小、粗细骨料配比等均可影响混凝土的收缩程度而导致竖向裂缝发生。
2、模板拆除不及时。薄壁台模板的拆除, 一般要等到全部构件浇筑完成, 一般需要十几个小时, 而有些桥台从开始施工到拆模整个施工间隔达48小时, 甚至更多, 模板拆除不及时或时间太长, 对混凝土养护极为不利。
3、施工工序的影响。薄壁台施工时, 先浇筑基础与承台, 后浇筑台身, 所以台身浇筑时, 基础与承台的混凝土收缩已部分完成, 当台身混凝土浇筑完成后, 台身混凝土的收缩速率要大于基础与承台混凝土的收缩速率, 那么台身与基础之间的某些区域就会产生应力差和应变差, 台基础将会对台身混凝土收缩起约束作用, 从而产生了中下部宽、两端窄的竖向裂缝。
4、台后主动土压力增加。在台后填土压实的过程中, 为了解决桥头跳车问题, 施工时台后填料的压实度往往比路基压实度高出5~7个百分点, 压路机会产生一定的振动荷载, 使台后主动土压力增加, 作用在台身上的水平力使其产生了竖向裂缝。
2防治措施
2.1设计方面
1、设计计算时应按照实际施工情况模拟, 考虑各种可能的荷载组合, 找出可靠的最大内力效应, 控制设计;选择合适的桥台断面尺寸, 加强水平钢筋配置。
2、对于较宽桥台或是斜交桥台, 应在桥台宽度方向上每隔一定距离设置竖向施工缝, 减小混凝土板的收缩长度, 或者设置表面假缝, 使台身混凝土在假缝处有规则的开裂。
2.2施工方面
1、选择合适的混凝土配合比, 在满足强度和坍落度的前提下, 减小水泥用量, 采用砂率不宜过大的骨料, 适当掺加粉煤灰, 提高其和易性。
2、模板拉杆的设置以梅花形为好, 在满足模板不变形的前提下, 不要多设拉杆;尽量采用大容量搅拌机, 多设下料筒, 缩短混凝土浇筑时间, 混凝土初凝后及时淋水养生, 保持湿润, 待混凝土硬化达到规范要求后, 及时拆模, 继续养护。
3、合理设计施工方案, 减小浇筑桥台基础混凝土与浇筑台身混凝土之间的时间间隔;浇筑时间应避开夏日中午温度较高的时间及昼夜温差较大的时间。
4、台后填土的压实应选择合适的机械, 减少施工机械对台身的扰动。
三、结语
钢筋混凝土薄壁台是高速公路小桥和通道常用的桥台形式, 具有结构简单、圬工数量省、施工快捷、造型美观和受力合理等优点, 是一种可以发挥钢材和混凝土力学性能并能降低工程造价的结构形式。在近几年的辽宁省高速公路桥梁定期检查中发现其普遍存在竖向裂缝, 笔者结合工程实际, 对钢筋混凝土薄壁台竖向裂缝形态、产生原因及防治措施三个方面进行了简明扼要的阐述, 提出了防治薄壁台竖向裂缝应该从设计和施工两方面综合考虑, 保证设计合理并规范化施工, 才能保证薄壁台不产生裂缝或少产生裂缝, 使其在高速公路使用过程中发挥应有的作用。
参考文献
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[3]李波, 混凝土轻型桥台台身裂缝原因及防治措施, 北方交通, 2010 (6) .
竖向裂缝 篇3
随着国民经济的不断增长、城市建设的不断发展、地下空间的开发和利用,不同功能种类的建设项目日益增多,建筑物或构筑物基础承受竖向拉力的情况也逐渐增多,如:烟囱、电视塔等高耸结构的基础;索道桥、悬索桥和斜拉桥中的锚桩基础;地铁站、地下广场、地下车库、地下商业街等以承受托浮力为主的地下工程和人防工程的基础;桥台、海上石油钻井平台、海岸工程、修建船舶的船坞底板;高压输电线路杆塔的基础;液化地基以及在水平地荷载作用下出现上拔力的建筑物基础等等,很多情况是在特定环境条件下,原来承压桩可能承受拉拔荷载。目前,尽管由于挤扩多盘桩的特殊桩身构造,可以作为提高竖向抗拔承载力的有效方式,但是,由于混凝土的抗拉强度较低,因此,如何解决挤扩多盘桩在竖向拉力作用下的裂缝控制成为一个关键问题。
2 国内外对挤扩多盘桩抗拔研究现状
近十年来,人们才给予挤扩多盘桩更多的关注,但是,挤扩多盘桩仍处于初期探索阶段,国内、外对挤扩多盘桩的研究报道不多,尤其是对于挤扩多盘桩抗拔承载机理和抗拔极限承载力方面的研究更是鲜见报道。然而,随着挤扩多盘桩被应用在抗拔工程中,理论研究的欠缺尤为突出,目前对其抗拔承载力机理研究主要集中在桩的承载特性及荷载传递规律方面,而对竖向拉力作用下的桩土效应、土体破坏性状及极限承载力等认识还是不够清楚,有待加强和深化,尤其是抗拔承载力取值一直是工程设计中的难题,因此大大限制了该型桩作为抗拔基础的广泛应用。
与挤扩多盘桩抗压承载力的研究相比,对其在竖向拉力作用下的相关研究相对滞后,目前对挤扩多盘桩的抗拔承载力认识和研究还存在一些问题。首先,目前对设计理论依据方面缺乏深入的研究,规范对挤扩多盘桩抗拔承载力计算尚无明确的规定,多数根据现场静载试验来确定,而对工程桩进行试验时,不允许加载至破坏,很难得到极限荷载值,只能通过模拟、推算等方法进行估测;对试验桩进行试验时,可能由于对其极限承载力的估计不足,试验时达到其最大加载而未破坏,无法确定单桩的极限承载力,因此,应认真分析桩土共同工作情况及盘下土体的破坏机理,充分考虑其影响后,确定极限抗拔承载力的计算模式。其次,对于影响单桩承载力的承力扩大盘直径、间距、位置、坡度、数量等因素,目前也没有可靠的理论依据来支持,只是提出应考虑诸方面影响,没有对上述影响因素作进一步深入研究,而挤扩多盘桩在拉力作用下土体的破坏性状与承压状态下也有所不同,上述参数对土体破坏性状的影响也有所不同,因此在设计中仅凭工程经验确定上述参数,必然产生不合理设计或造成浪费,大大地影响了挤扩多盘桩抗拔优势的发挥。
从上述对挤扩多盘桩在国内、外发展现状的介绍可以看出,目前,对于挤扩多盘桩在竖向拉力作用下控制桩身抗裂度方面尚没有相关的研究成果,急需进行深入的研究和探讨。
3 挤扩多盘桩控制桩身抗裂度的可行性方案
与其他形式的桩相比,挤扩多盘桩由于桩身特殊的结构形式,故其抗拔承载力可以大大提高,在保证一定抗拔承载力的情况下,还具有可缩短桩长,减少桩数,避免穿过某些复杂的地层,省工省时省料等特点。可以说,挤扩多盘桩逐渐将成为抗拔桩的主要形式,具有潜在的、巨大的经济价值和社会效益,有着强大的市场竞争能力,尤其在经济迅速发展的今天,更显示出强大的生命力和发展前途。但是,如何解决抗拔桩的抗裂问题成为其研究领域的又一个关键问题。
抗裂度是指结构或构件抵抗开裂的能力。在混凝土结构中当受到的外荷载增大时,主要是靠增大构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方法来控制裂缝和变形,但这样做既不经济又必然增加结构自重,使混凝土结构受到了限制。因此,为了使钢筋混凝土结构得到进一步发展,就需要解决混凝土抗拉性能差的问题。预应力的应用为解决该问题提供了良好的途径。如果能预先对混凝土施加一定的压应力,使其在拉应力作用后不开裂,那么混凝土抗拉强度低的缺陷就能被弥补,上述混凝土预先受到的压应力称为预加应力。
挤扩多盘桩具有单桩承载力高、抗压性好、材料用量省、施工操作简便、工期短、适用区域广等诸多方面的优点。挤扩多盘桩在单桩承载力的承力扩大盘直径、间距、位置、坡度、数量等因素合理的情况下,挤扩多盘桩的抗拔承载力比无盘桩大大提高,但由于混凝土抗压性能较好,而抗拉性能较差,因此要考虑桩本身不先于土体发生破坏或抗裂度较低,即桩身抗拉承载力不足而产生的拉断破坏或抗裂度不足而产生的裂缝超限影响耐久性,因此,如在挤扩多盘桩桩中加入预应力钢筋,即先对混凝土施加一定的压应力,使其在拉应力作用后不开裂,混凝土的抗拉强度低的缺陷就能被弥补,在有效地控制裂缝产生的同时对桩的抗拔能力有提高,从而进一步确定较合理的配筋范围、数量及规格等。
挤扩多盘桩中加入预应力钢筋,主要是通过张拉预应力钢筋并锚固在混凝土端部的方式实现。随着预应力技术的不断发展,尤其是近20几年来由于材料、预应力体系,施工技术等领域的发展,各种新技术、新方法及新的设计构思也应用于其中,取得了显著的成果,预应力混凝土结构有很大的发展,并广泛的应用于各种结构中。并且随着预应力技术近半个世纪的不断摸索,预应力的施工技术已经趋于完善,随着经济的不断发展,人们在施工中广泛的应用不同的机械设备,对预应力的施工俨然比之前简单的许多。采用预应力混凝土,可以节省材料,减少钢筋的用量和减小桩的截面尺寸,减少桩的自重,有着显著的优越性同时还不会增加整个工程的预算,并且使桩安全的进入土中,质量可靠。因此,在挤扩多盘桩中加入预应力钢筋提高桩身抗裂度在理论上和施工技术上有其可行性。
4 结论
目前,挤扩多盘桩可以作为抗拔桩有效方式,但由于混凝土的抗拉强度低,因此在竖向拉力作用下存在抗裂度控制问题,通过设置预应力钢筋,并控制预加应力,可以有效控制裂缝产生,同时还能提高桩的抗拉能力。设置预应力钢筋作为挤扩多盘桩有效控制桩身抗裂度的可行性方案,尚需进一步研究预应力设置原则、方式、规格等方面,为挤扩多盘桩抗拔承载力研究提供可靠的研究依据。
参考文献
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