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混凝土结构中常见的裂缝可分为两类, 一类是由于结构承受荷载产生的裂缝,这类裂缝是结构在荷载作用下在某些部位产生的拉应力超过了材料的抗拉强度而引起的,又称为“荷载裂缝”;另一类是由于混凝土材料的收缩变形、 温度变化以及混凝土内钢筋锈蚀等原因引起的裂缝,又称为“非荷载裂缝”。下面对几种常见的非荷载裂缝进行简要分析及防治措施的说明。
塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构、构件表面出现,且长短不一,互不连贯,类似于干燥的泥浆面。大多在混凝土初凝后(一般在浇筑后4h左右),当外界气温高,风速大,气候很干燥的情况下出现。
产生原因:
1、混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应为而导致开裂;
2、使用收缩率较大的水泥或水泥用量过多,或使用过量的粉砂;
3、混凝土水灰比过大,模板、垫层过于干燥,吸收水分太大等;
4、浇筑在斜坡上的混凝土,由于重为作用有向下流动产生的裂纹。
预防措施:
配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度;配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒;在气温高、温度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。
处理方法:
若混凝土仍保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,再加强覆盖养护;若混凝土已硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理;对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋锈蚀。
沉降收缩裂缝
沉降收缩裂缝多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上断续出现,或在理设件的附近周围出现。裂缝呈梭形,深度不大,一般到钢筋上表面为止。多在混凝土浇筑后发生,混凝土硬化即停止。
原因分析:
混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落,挤出水份、空气,表面呈现泌水,而形成竖向体积缩小沉落,这种沉落受到钢筋、预理件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束,或混凝土本身各部位相互沉降量相差过大而造成裂缝。
预防措施:
振捣要充分,但避免过度;加强混凝土配制和施工操作控制,不使水灰比、砂率、坍落度过大;可先浇筑深部位,静停2-3h,待沉降稳定后,再与上部薄截面混凝土同时浇筑,以避免沉降过大导致裂缝。
干燥收缩裂缝
宽度较细,多在0.05-0.2mm之间。走向纵横交错,没有规律性,裂缝分布不均。
原因分析:
混凝土成型后,养护不当,受到风吹日晒,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂;或者平卧长型构件水分蒸发,产生的体积收缩受到地基或垫层的约束,而出现干缩裂缝。
预防措施:
混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大;提高粗骨料含量,以降低干缩量;严格控制砂石含泥量,避免使用过量粉砂;混凝土应振捣密实,并注意对板面进行抹压,可在混凝土初凝后、终凝前,进行二次抹压,以提高混凝土抗拉强度,减少收缩量;加强混凝土早期养护。
温度裂缝
表面温度裂缝走向无一定规律性,梁板类长度尺寸较大的结构件,裂缝多平行于短边;大面积结构裂缝常纵横交错,表面温度裂缝多发生在施工期间,较深的或贯穿的裂缝多发生在浇后2-3个月或更长时间,缝宽受温度变化影响交明显,冬期较宽,夏季较细。沿截面高度,裂缝大多呈上宽下窄状,但个别也有下宽上窄情况,遇顶部或底板配筋较多的结构,有时也有出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
社会上大多数人提到“建筑结构检测鉴定”会下意识想到“危房”两字,以为只有“危房”才有建筑结构检测鉴定的必要,甚至建筑结构的业主或投资方对建筑结构检测的必要性仅仅有一个模糊的概念,或者根本没有建筑结构检测的意识。
造成房屋建筑不安全的原因太多,除了建筑本身的使用年限,和建筑材料的老化、建筑主体的损害、构件的损害、自然灾害、人类行为以外、自然对与建筑的损害也是潜移默化的。
热胀冷缩的原理大家并不陌生,当然除了人们常知道的热胀冷缩的物体以外,建筑材料的热胀冷缩往往被人忽视。人们对于异常坚硬的物体总是抱有较高的期待值。其实不然温度便是会造成建筑物损伤的又一原因之一。
夏季的温度较高,阳光直射房屋,但是在冬季温度又很低,两者之间的温度差值太大。大部分的物体都会热胀冷缩所以建筑材料也不能免俗。长期以往就会对建筑造成影响。
人类行为不必多说了,使用不当造成灾害形成对的建筑损伤,施工设计不合理对建筑造成的损伤,就算是车辆行驶,长时间也会对建筑带来影响。比如说施工。建筑周围的大型施工对建筑地基带来影响形成地基下陷,地基下陷大的危害就是造成房屋倾斜。
,工程概况
某化工厂综合管廊位于上海市某某工业区内。管廊分多次建成,建筑年代有1975年、1984年、1995年等,部分管架曾进行过改造。管架主要为混凝土结构,部分大跨度区段采用钢结构桁架。
拟改造管廊总长约为1325米,管架铺设的管道有氨气管道、醋酸管道、蒸汽管道等。管架基本为排架结构,每榀排架平面内,中间连接横梁均为铰接,纵向柱距为12m时,纵向连接构件基本用工字钢连接,当跨度为15m和18m及以上时,使用混凝土或钢桁架连接。
排架高基本为6m~10m,管道每层高基本为1.5m~2.5m左右,平面内跨度分为:2m、2.5m、4m、5m、6m等几种,纵向跨距有:2m~7m、12m、15m、18m、19m、31m等几种。柱截面除改造过的截面外一般为:350mmx350mm、350mmx400mm、400mmx400mm等三种。横梁断面一般为:250mmx350mm、250mmx400mm、250mmx500mm及型钢梁等。
混凝土牛腿离柱顶距离基本为2m左右。混凝土标号:80年代以前的预制构件为300号、现浇的为200号、基础为150号,80年代以后的预制构件为c30、现浇的为c20。基础基本为现浇的杯口联合基础,部分柱柱距离较大的采用独立基础,基础埋深为1m~2m,地基承载力设计值据勘察报告可得为100kpa。
第二,检查检测结果与分析
01 检查检测概况
在有关单位配合下,对管廊既有结构进行了较为全面的复核检查及检测。主要工作内容包括:全面检查结构布置,检查结构构件的外观缺陷及裂损,测定倾斜情况,测定混凝土构件强度等。
检测结果显示:大部分混凝土管架柱出现纵向裂缝、钢筋及柱间钢支撑锈蚀,部分梁、柱节点失效。
02 检查检测结果
构件裂损、缺陷检查
现场检测发现:由于该管廊各个单元建筑年代不同,各单元的裂损情况也不相同,70年代建造的管架裂损情况比较严重,80年代以后建造的管架情况较好。并且,由于该管架处于化工厂内,受腐蚀性气体侵蚀比一般情况下严重得多,导致该管廊所有钢结构柱间支撑、钢梁及各种连接节点的埋件和连接件都有不同程度的锈蚀情况。
从现场检测情况看,部分混凝土管架柱、梁及桁架混凝土保护层剥落情况比较严重(尤其是混凝土牛腿附近),因此导致钢筋锈蚀较严重,个别部位箍筋断裂失去作用。各柱间支撑及水平支撑等锈蚀严重,部分支撑失去承载能力。部分柱、梁连接节点也因为锈蚀基本失去连接作用。
纵向跨度15米以上柱间均设置混凝土桁架或钢桁架,其中混凝土桁架采用标准图集《钢筋混凝土桁架式管架通用图》(hg21252-93),桁架构件截面较小,现场检查发现桁架杆件存在大量裂缝、露筋、钢筋锈蚀情况。腹杆裂缝宽度一般小于或等于0.2mm,尚在允许范围以内;个别裂缝宽度达到0.4mm,超过设计允许范围。个别桁架与柱连接处拉裂,连接件锈蚀、裂损严重,甚至失去连接作用。
桁架检测
现场使用水准仪对部分桁架的挠度进行测量。结果显示,桁架挠度值均较小,部分桁架变形值为正(即向上),向下变形大值28.6mm,相当于跨度的1/629,符合规范要求。分析认为,主要是由于桁架承受荷载较小,由此产生的挠度较小。
现场检查发现,个别桁架连接件拉脱、拉裂。对桁架两端牛腿标高进行测量后分析,被拉脱桁架两端牛腿差异沉降较大,大相邻牛腿高差达149mm,不均匀沉降是造成桁架拉脱、拉裂的主要因素。
地基处理监测调查
管架所处场地类型为上海地区iv类场地,采用独立基础,基础埋深约1.5米。基础混凝土设计强度为150号(相当于现行规范混凝土强度等级c13),部分基础混凝土强度为c20。
从柱子倾斜测量结果来看,基础倾斜量都较小,在规范允许范围内;从牛腿标高测量结果分析,个别基础差异沉降较大,造成桁架连接件拉脱、拉裂,影响到结构安全。
03 检查检测结果分析
现场检查发现,管架周围释放的蒸汽很多,工厂内氨气、醋酸气味很浓,表明管架结构处于湿度大、酸性高的环境下。
混凝土碳化分析
现场检测发现,大部分管架柱混凝土碳化深度均大于6mm,碳化现象严重。由于管架周围空气呈很强的酸性,构件混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的酸性气体在适当的温度条件下发生化学反应,生成碳酸钙和水,使混凝土中性化(即混凝土碳化),碳化作用时,还会引起混凝土收缩,混凝土表面在碳化过程中产生微裂缝,从而混凝土失去对钢筋的保护作用。
钢筋锈蚀分析
现场检测发现,敲除开裂混凝土后,构件钢筋均有不同程度的锈蚀。由于构件表面混凝土碳化,在潮湿环境(有氧)环境下构件内钢筋表面发生电化反应,引起钢筋锈蚀。钢筋锈蚀后体积膨胀(锈蚀体积膨胀2~6倍),导致混凝土顺筋开裂。
现场钢结构桁架及支撑锈蚀严重,部分构件已被锈透,由于钢构件处于大气中,表面保护油漆局部遭到损坏后,同钢筋锈蚀一样,大气中酸性气体和空气中水生成无机酸使构件表面发生电化反应,引起钢构件锈蚀。由于钢构件是直接裸露在大气环境中,锈蚀比混凝土中钢筋严重的多,很多构件已被锈蚀透。
钢筋的锈蚀量与钢筋的材性密切相关。随着钢筋的锈蚀量的增加,锈蚀钢筋的屈服强度降低,钢筋与混凝土之间的粘结强度也呈明显下降趋势。当钢筋的锈蚀量大于15%时,应及时更换钢筋。
当钢筋锈蚀面积达到或超过30%~40%时,应进行加固处理。同时,钢筋锈蚀还将导致钢筋附近混凝土材料性能的劣化。该管架钢筋锈蚀约达到15%,需要对锈蚀钢筋进行处理,结合管廊的加固层改造,对该管架进行加固处理。
1、根据砼结构工程施工质量验收规范gb50204-2002的要求,房屋主体结构完工,在进行主体结构验收前,需要对主体的实体结构砼进行检测;主体结构实体检测项目包括:钢筋保护层厚度、钢筋间距、直径、数量及楼板厚度检测。
2、首先需要作选点方案,选点方案包括结构实体钢筋保护层厚度检测选点方案和结构实体钢筋间距、直径、数量及楼板厚度检测选点方案。
3.选点方案的编制,根据砼结构工程施工质量验收规范gb50204-2002附录e检验标准进行选点,各选点部分以列表形式表述清楚。
4.方案编制完成,履行方案报审程序。
5.向有资质的检测机构或实验室,填报结构实体检测委托单,需要监理单位相关负责人签字。
一、火灾对建筑结构损害的机理和破坏作用
对建筑结构实施科学的检测和加固,首先必须了解火灾对建筑结构造成损害的机理和破坏作用。混凝土是以水泥为胶凝材料,加粗骨料(石子)、细骨料(砂)、掺和料、外加剂等用水和,硬化而成的人工石。它在火作用下的机理可归纳为以下三个方面:
、表面受火处温度升高比内部快,内外温差引起混凝土开裂;
第二、水泥石受热分解,使胶体的粘结力破坏,出现裂缝,表面发毛、起砂、呈蜂窝状、出现龟裂、边角溃散脱落等现象;
第三、骨料和水泥石间的热不相容,水泥石受拉,骨料受压,导致应力集中和微裂缝的开展。
二、建筑结构的灾后检测
建筑结构加固前的检测十分重要,它可以避免加固中的盲目性。但是,通过检测所作的鉴定只能大概地确定结构的现状。为此,鉴定检测工作必须尽可能多的调查、实测资料,以便对结构的现状作出较客观的判断。鉴定工作包括资料收集、现状的检测、抗力的验算和加固的建议。
三、建筑结构的灾后加固
火灾损害大致可以分为下列几类
①轻度损害:在局部范围内的表面损害,边沿剥落和产生裂缝;
②中度损害:结构部件没有塑性变形,但有严重的截面损害以及钢筋强度降低;
③在单个建筑部件和结构范围中的严重损害:承重构件部分或完全失去作用,但不致倒塌;
④化学损害:目前重要的情况是聚氯乙烯燃烧气体对混凝土结构的侵蚀。
受损构件的修复加固
柱子的加固一般是采用安放圈套进行的,圈套尺寸的选择应保证能有足够地方放置附加钢筋,并能顺利浇灌混凝土:圈套大都做成模板,柱子较高时可分节制作加固时小亡谨慎地铲去全部受损松弛的混凝土,保证柱子中不留内部裂缝,必要时采取加支架等安全措施。柱子的加固还应按照应力要求放置附加钢筋,要采用细钢筋做箍筋,布置密度要大。
梁,尤其是板梁大多总是在下侧被烧损,即火灾损害主要在受拉区。由于混凝土层剥落,常使钢筋外露,加固时应加必要的附加钢筋。对砌体等其它建筑构件的加固也应按类似的方法进行。