【环鼎分享】对钢筋混凝土梁裂缝的分析与处理.

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楼主 2018-12-08 07:19:38
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对钢筋混凝土梁裂缝的分析与处理

裂缝是固体材料中的某种不连续现象,属于材料强度理论范畴。工程裂缝现象是各类建(构)筑物中普遍存在的一种质量缺陷。

裂缝按成因分为主应力裂缝、次应力裂缝和变形(温度、湿度、地基变形)裂缝;按形状分为表面裂缝、贯穿裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、斜裂缝、外宽内窄裂缝、上宽下窄裂缝、上窄下宽裂缝、枣核形裂缝和对角线式裂缝;按裂缝扩展状态分为愈合裂缝、闭合裂缝、运动裂缝、稳定裂缝和不稳定裂缝。

许多工程的梁式结构、框架结构仅在自重作用下出现受拉区开裂或剪力区主拉应力裂缝;有的因拆模过早、抗拉强度不足,裂缝是常见的,但其极限承载力不会降低,总的安全度不变。变形裂缝较多出现在刚架、特种结构、组合结构等超静定结构中,但这类结构承载力安全储备充足,韧性良好,能适应较大变形而不致倒塌。处理这类裂缝时,可根据裂缝出现后应力衰减情况从宽控制。

实践表明,有些裂缝是无害的,或者其害处是可为人类所控制的。对工程结构裂缝特征、机理和控制的研究,是有现实意义的。虽然,国内外的专家、学者在这方面积累了一些经验和技术资料,但尚嫌不足,为此,本文作者经长期系统地试验和整理,并提升到理论高度进行了综合分析。现就对于混凝土梁裂缝特征、开裂原因的分析和裂缝处理方法总结如下。

2钢筋混凝土梁式构件裂缝与处理
2.1钢筋混凝土梁侧面竖向裂缝和龟裂缝

钢筋混凝土梁侧面竖向裂缝和龟裂缝如图1所示。这类裂缝特征:竖向裂缝一般沿梁长度方向基本等距,裂缝高度多在梁高中部,呈中间大两头小的趋势,深浅不一,严重时,裂缝深度可达100—200mm,更严重时,则出现穿透裂缝;龟裂缝多在梁上下边缘出现,且沿梁长非均匀分布,裂缝深度浅,为表层裂缝。开裂原因:产生竖向裂缝的原因是混凝土养护时浇水不够,特别是在拆模后未做潮湿养护,夏季施工时易于发生,是一种干缩裂缝;产生龟裂缝的原因是模板浇水不够,特别是采用未经水湿透的木模时,容易产生这种裂缝。控制处理:对这类裂缝,裂缝宽度小于0.1mm的可不处理;裂缝宽度为0.1~0.3mm的作表面封闭处理;裂缝宽度为0.3~1.0mm的可用环氧树脂浆液灌注;裂缝宽度大于1.0mm的可用微膨胀水泥浆液修补,修补前,应在裂缝表面涂刷一层水泥浆界面剂。对比较严重的龟裂缝,因其混凝土强度较低,甚至出现剥皮掉角现象,则应将疏松部分清除并凿毛,用高强度水泥砂浆嵌补。

2.2钢筋混凝土梁水平顺筋裂缝

钢筋混凝土梁水平顺筋裂缝如图2所示。这类裂缝特征:裂缝与钢筋方向一致,较多出现在已交工使用一段时间后的钢筋混凝土梁上,随着时间的推移,有逐渐发展的趋势。裂缝原因:钢筋锈蚀、氧化铁膨胀所致,更进一步是混凝土保护层过薄,使用了含氯外加剂,使用环境中富含腐蚀性气体或液体侵入混凝土,工业厂房中常见这种裂缝。钢筋混凝土梁水平顺筋裂缝会导致钢筋和混凝土之间的粘结率降低,甚至危及结构安全和耐久性,因此,需进行补强加固处理。预防措施包括:设计时,考虑加大保护层厚度;施工时,将钢筋骨架固定好后,主筋下部加垫块,确保混凝土保护层厚度;使用不含氯化物的外加剂;对钢筋混凝土梁做好防腐处理并做好维护。

加固处理:一般情况下,先将裂缝用环氧胶泥嵌补,然后,采用外包型钢加固、外包钢筋混凝土套加固、预应力水平拉杆加固、预应力下撑式拉杆加固、粘钢加固等技术措施进行加固处理。

2.3钢筋混凝土梁集中荷载处的裂缝

钢筋混凝土梁集中荷载处的裂缝如图3所示。这类裂缝特征:在次梁与主梁交接处,次梁下面两侧出现斜向裂缝,属荷载作用裂缝。裂缝原因:设计或施工混凝土强度过低,设计加密箍筋或吊筋配筋不足,施工时钢筋上移。预防措施:按规范规定设计横向钢筋,施工时,应保证混凝土施工质量和钢筋定位准确。这类裂缝通常需进行加固处理。处理方法:采用粘钢板加固技术措施进行加固处理。

2.4钢筋混凝土主梁两端上部斜裂缝

钢筋混凝土主梁两端上部斜裂缝如图4所示。这类裂缝特征:裂缝分布在主梁两端上部,呈斜向裂缝,裂缝宽度表现为上口大下口小;裂缝多在交工使用后出现。裂缝原因:主梁两端有较强约束造成,如薄腹梁两端上部有刚性较大的天窗架,由于天窗架与薄腹梁两端预埋件焊牢,则当薄腹主梁在荷载作用下变形时,在梁两端产生一定的弯矩和剪力,造成梁端出现裂缝。预防措施:在梁端配置一定数量的构造钢筋。处理方法:一般情况下,采用粘钢加固技术措施进行加固处理。

2.5钢筋混凝土连续梁负弯矩裂缝

钢筋混凝土连续梁负弯矩裂缝如图5所示。这类裂缝特征:裂缝出现在近支座部位或主次梁交接部位,裂缝宽度上大下小,至梁下口受拉主筋处闭合。裂缝原因:钢筋混凝土梁上口负弯矩过大,导致负弯矩受拉区开裂。预防措施:在梁端配置一定数量的构造钢筋。处理方法:采用粘钢加固技术措施进行加固处理。

2.6钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝

钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝如图6所示。这类裂缝特征:垂直裂缝多出现在梁跨中部位,钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝多出现在梁两端;这类裂缝多在施工阶段或使用阶段出现,属典型的荷载裂缝。裂缝原因:主要有设计和施工两个方面的原因,设计截面尺寸选择不当、正截面受拉主筋配筋不足、斜截面横向箍筋配筋不足等因素,均可导致产生钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝;施工时,混凝土实际强度偏低、受拉主筋上浮移位或少放、斜截面横向箍筋少放、施工荷载超载等因素,也会导致产生钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝;使用荷载过大,也会产生这类裂缝。钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝是典型的荷载裂缝,严重时,将危及结构安全使用,因此,需查明产生裂缝的原因,针对不同情况和危害程度进行补强加固处理。处理方法:一般情况下,先将裂缝用环氧胶泥嵌补,然后,采用外包型钢加固、外包钢筋混凝土套加固、预应力水平拉杆加固、预应力下撑式拉杆加固、粘钢加固、u形箍加固等技术措施进行加固处理。

2.7钢筋混凝土梁受压区裂缝

钢筋混凝土梁受压区层状裂缝如图7所示。这类裂缝特征:裂缝出现在钢筋混凝土梁受压区附近,水平裂缝和垂直裂缝交织,形成网状。裂缝原因:钢筋混凝土梁受压区配筋不足,设计截面尺寸选择不当;施工时,混凝土实际强度偏低,受压区主筋下浮移位或少放,施工荷载超载,使用荷载过大,也会产生这类裂缝。钢筋混凝土梁受压区层状裂缝,是典型的荷载裂缝,严重时,将危及结构安全使用。处理方法:一般情况下,在受压区采用粘钢加固技术措施进行加固处理。

2.8钢筋混凝土圈梁、框架梁、基础梁斜裂缝

如图8所示,这类裂缝特征一般呈斜向裂缝,较集中在跨中部位,但有时也可能出现在端部(如框架梁),且贯穿整个梁高。裂缝原因:主要是基础不均匀沉降所引起,裂缝高端指向地基不均匀沉降方向。图8所示钢筋混凝土圈梁、框架梁、基础梁斜裂缝,是比较典型的基础不均匀沉降裂缝,严重时,将危及建筑物安全使用。因此,在处理这类裂缝以前,首先应查明基础下沉的原因,并采取措施确保地基不再继续下沉,再进行补强加固处理。处理方法:采用外包型钢加固和粘钢板加固技术措施进行加固处理。

2.9钢筋混凝土屋面梁温度裂缝

对176根屋面大梁检查,其中,82根薄腹梁、88根花篮梁、6根预制装配梁均有贯穿性裂缝。用矩形梁和花篮梁比对试验,结果矩形梁因表面用油毡隔离、屋面板热膨胀而梁温度应力极小而未开裂,花篮梁开裂。裂缝形态如图9所示。A型裂缝,原因是梁的跨度大而配筋率较小,裂缝一直延伸到梁底,裂缝间距0.7~1.0m左右,跨中集中,最大宽度1~2mm,大梁初看很危险,其实裂缝对大梁挠度的增加相对于正常使用荷载下的挠度仍很小。B型裂缝主要出现在跨度较小、配筋率较高的大梁上,裂缝宽度较小,间距0.7~1.0m左右,形状两头小中间大。C型裂缝主要出现在跨度小、配筋高的大梁上,裂缝宽度小于0.3mm,间距一般均在0.7~1.0m左右,裂缝位置均在主筋以上。治理方案:可增加屋面大梁的配筋率,缩小开间,在梁底端部增加正弯矩钢筋在梁的腹部增加温度筋,梁板问用油毡作隔离层,消除温度应力的影响,裂缝超过规范要求时,则用粘接材料修补,以免钢筋锈蚀。

3小结

以上对工程中常见的钢筋混凝土梁式结构裂缝进行了归纳,对其裂缝特征、开裂原因、预防措施和治理方法进行了总结,对钢筋混凝土梁式结构裂缝控制技术的研究,在实际过程中积极预防,对已出现的质量问题有针对性的进行处理,保证工程施工质量。

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