混凝土结构温度裂缝产生的原因及预防措施.pdf

混凝土结构温度裂缝产生的原 因及预防措施 夏 扬 ( 合肥学院， 安徽 合肥 2 3 0 0 6 1 ) 1 概述 建筑工程中， 钢筋混凝土结构和构件出现温度裂缝十分常 见。如果裂缝 为表面浅层裂缝称 为表 面温度裂缝 ， 在较长或梁 板类的结构和构件中， 表面温度裂缝常平行于短边 ； 在较大面 积结构和构件中， 表面温度裂缝则常纵横相互交错 ， 表面温度 裂缝多发生在施工期间。 如果裂缝为深层的裂缝称为内部贯穿 温度裂缝， 这种裂缝常与结构或构件的短方向平行， 裂缝沿结 构或构件全长分段出现， 两边较疏中间较密， 内部贯穿的裂缝 宽度在不同部位大小不一， 多发生在浇筑成型后数月内。内部 贯穿温度裂缝缝宽夏季较细、 冬季较宽， 受温度变化影响较大， 裂缝通常沿构件高度呈下窄上宽 ， 偶见下宽上窄。当结构顶板 或底板有较多钢筋， 则可能出现两端窄中间宽的梭状裂缝。 2 产生温度裂缝的主要原 因 2 1 结构长度过长 。 未按规范设置伸缩缝 混凝土结构设计规范 ( G B 5 0 o 1 O 一 2 0 0 2 ) 对于常见的现浇 式室内框架结构规定其结构伸缩缝最大间距为 5 5 m， 现浇式室 内剪力墙结构伸缩缝最大间距为 4 5 m， 但工程中有些结构长度 已经超过上述尺寸却没有采取任何措施 ， 导致温度应力不能及 时 、 有效的释放出来 ， 最后 出现各种裂缝。 2 2结构或构件受到约束时 ， 环境 中温度变化的影响 环境温度由阳光 日照温度和空气温度组成。 当结构或构件 变形受到约束时， 环境温度会使结构产生应力。对于剪力墙或 框架结构而言， 楼板的变形受到剪力墙墙体或梁的约束 ， 梁的 变形受到剪力墙墙体或柱的约束， 剪力墙墙体或柱受到基础的 约束。在环境温度变化( 升温或降温) 时， 引起连续介质各点间 约束应力 ， 当应力超过混凝土的拉应力时就会产生裂缝。这类 裂缝通常较深 ， 甚至是贯穿性的， 将破坏结构和构件的整体性。 如受寒潮袭击 、 风吹 日晒( 风速的增大加速了混凝土水分蒸发 速度) 或基础长期未回填， 温度变化时也常出现这类裂缝。 2 3结构或构件自身的温差引起的 混凝土在浇筑成型 4 h 1 5 h后，水泥水化反应激烈释放出 大量水化热， 内部温度持续上升， 使表面和内部温差较大。 当冬 季施工受到寒潮袭击、 过早撤除保温层或过早拆除模板等形成 非均匀的降温差时， 混凝土表面因急剧的温度变化而产生大的 降温收缩 ， 此时表面混凝土将产生很大的拉应力 ， 而混凝土早 期抗拉强度很低， 因而出现表面温度裂缝 ， 但这种裂缝只在表 面较浅的范围内出现， 表面层以下结构仍保持完整。建筑物的 屋面和大体积混凝土易出现表面温度裂缝。 2 4工艺过 程控 制不严 采用蒸汽养护的构件 ， 如果构件降温控制不严， 降温过速 或养护窑坑急速揭盖， 则使混凝土表面急剧降温， 而受到胎膜 或肋部的约束， 常导致构件肋部或表面出现裂缝。 3 预 防措施 温度裂缝对钢筋锈蚀、 碳化、 抗疲劳、 抗冻融等方面有着重 要的影响， 只要采取适当措施加强预防， 是可以减少出现温度 裂缝 的。 3 1采用合理的设计、 构造措施 温度裂缝常出现在伸缩缝间距过大的建筑中。 有的建筑物 温度伸缩缝的间距虽然符合规范的要求 ，但是由于施工周期 长， 使结构成为暴露在大气中的露天结构， 温度变化比室内结 构要大的多， 在施工期间就会出现温度裂缝。 混凝土结构设计 规范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ) 第 9 1 1 条规定了钢筋混凝土结构伸缩 缝的最大间距 ： 现浇挑檐 、 雨篷等外露结构的伸缩缝间距不宜 大于 1 2 m， 当屋面无保温或隔热措施时， 框架结构、 剪力墙结构 的伸缩缝间距宜按露天隋况数值取用。同时， 在构造上可通过 采用后浇带分段施工。通过采用专门的预加应力措施、 减小混 凝土温度变化或收缩、 屋面采用隔热效果较好的架空板、 仅在 屋面层设置伸缩缝等措施来减少温度裂缝的产生。 3 2提高混凝土的抗拉强度 适当提高混凝土强度等级 ， 合理选择原材料和配合比。水 泥应优先采用水化热低的品种 ， 如矿渣硅酸盐水泥； 可用粉煤 灰代替部分水泥， 减少混凝土的用水量 、 水泥用量 ， 减少水化 热 ， 同时可以改善混凝土的粘塑性； 采用级配良好的石子， 控制 砂 、 石含泥量； 在混凝土中掺入减水剂 ， 降低水灰比； 严格施工 分层浇筑振捣密实， 以提高混凝土抗拉强度。但混凝土强度等 级不宜过高， 在满足承载力和防水要求下， 在 C 2 5 C 4 0的范围 内选用。 如果混凝土等级过高， 水泥用量大， 混凝土硬化过程中 水化热高， 收缩大， 则可能引起更大的温度裂缝。因此， 应在提 高抗裂的基础上综合考虑后采取相应的混凝土等级。 同时， 可通过加强早期养护来提高抗拉强度。混凝土浇筑 后， 加强早期养护， 提高抗拉强度。混凝土浇筑后， 最高水化热 引起的温度 比刚入模温度约高 3 0 一 3 5 ，表面应及时用草 袋、 草垫或锯屑覆盖， 并及时洒水养护， 深坑基础可采取灌水养 护措施。 夏季应适当延长养护时间； 在冬季， 混凝土表面应采取 保湿措施 ， 以防寒潮袭击。 对薄壁结构则要适当延长拆模时间， 使之缓慢地降温。拆模过程中， 块体表面和中部温差控制不大 于 2 0 C， 以防止急剧冷却 ， 造成表面裂缝 ， 基础混凝土在拆模 后应及时回填填土 。 3 3加设构造钢筋 在结构薄弱部位及孔洞四角、 多孔板板面， 适当配置必要 的细直径温度筋 ， 使配筋均匀分布， 以提高极限拉伸值。 剪力墙 一 般养护困难 ， 受温度影响大， 容易开裂， 为了控制温度等引起 的竖向裂缝， 水平分布筋的配筋率不宜小于 0 5 ， 并采用变形 钢筋， 钢筋间距不宜大于 1 5 0 ram。在楼面房间四角设置双向钢 筋网片， 屋面设置温度应力筋或将屋面负筋拉通以抵抗温度应 力。规定构件的最小配筋率， 可有效防止温度裂缝的出现。 3 4加强工艺过程的控制 蒸汽养护结构 、 构件时， 控制升温速度不大于 1 5 h ； 降温 速度不大于 1 0 C h ， 并缓慢揭盖， 及时脱模， 以免急热急冷， 引 起过大的温度 应力 ， 出现温度裂缝 。 4结束语 虽然混凝土结构在施工和使用过程中， 可能会出现不同程 度和不同形式的温度裂缝 ， 但是现代科学关于混凝土强度的研 究以及大量工程实践所提供的经验都表明， 只要掌握混凝土结 构产生温度裂缝的原因， 并采取有效的预防措施 ， 就能有效地 减少混凝土结构和构件的温度裂缝， 取得显著的经济效益和社 会效益 。 参考文献 1 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 。 混凝土结构设计规范【 s 】 北京： 中国建筑工业出 版社 ， 2 0 0 2 2 J G J 3 2 0 0 2 ， 高层建筑混凝土结构技术规程【 s 】 北京： 中国建筑工 业出版社 ， 2 0 0 2 3 李国胜 多高层钢 筋混凝 土结构设 计 中疑难 问题 的处理及 算例 【 M】 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 5 4 王赫工程事故分析与处理【 M 】 _南京： 河海大学出版社 ， 2 0 0 3 ( 上接 第 2 1页 ) 其明度进行配色， 多以中性色为主， 强调色彩对比， 凸显主体色 彩 ， 利用装饰色彩 ， 构建丰富空间环境。 办公空间的室 内色彩可 通过装饰材料的选择、 室内陈设的色彩设计、 光源的利用等来 完成 ， 只要将这些因素进行综合调节运用， 就不难营造出一个 赏心悦目、 有着独特情调的办公空间环境氛围。 没有光， 色彩就不能被感知。光是办公空间活力的主要来 源。办公空间的采光照明是影响办公效率的主要因素之一。办 公室照明设计主要由自然光源与人造光源组成。一般来说 ， 窗 的开敞愈大自然光的漫射就愈大 ， 但是 自然光的强光线有时也 会对办公室内产生刺激感 ， 不利于办公心境， 所以现代办公空 间的设计， 既要开敞式窗户， 尽量满足人对 自然光的心理需求 ， 又要注意光线柔和的窗帘的装饰设计 ，使光能经过二次处理， 变为舒适光源。人造光源是 自然光源的伴侣， 有着极大的设计 空间， 在办公局部空间中， 增加适度的补充光源， 如多用途工作 灯等， 能使办公人员 自动调节光度 ， 有轻松 、 亲切之感， 提高工 作效率 ， 与 自然光相互调节 、 相互 补充。一般情况下 ， 灯光照 明 分为基本照明、 重点照明、 装饰照明以及混合照明四种方式。 如 何在简洁的办公空间中利用光线来创造一个办公环境可以有 效地满足功能性要求的同时营造令人愉悦的气氛， 这就要求设 计师从各个方面综合考虑， 来满足人们深层次的需要 ， 更加节 能舒适且人性化才是现在的办公空间照明追求的。 3 未来办公空间设计的趋势 办公方式的转变决定了办公空间的发展。 随着社会的飞速 发展， 人们正不断地深受着移动通讯 、 网络 、 电子邮件等现代通 信设施的影响，这些新发明在办公的运用成为新世纪的典范 ， 办公室正以一种新的不同于以往的方式呈现， 办公室发展成为 方便人们工作的“ 高科技方盒子” 。 办公空间的意义不仅仅着眼 于形式上的美感， 更要涉及人性化、 生态化、 智能化的特征， 而 这三个特征之间并不是孤立存在的，在办公空间的设计中， 它 们是相辅相成的， 设计师应从这三个方面综合进行考虑。 办公空间设计的最终 目的就是为人们提供一个良好的工 作环境， 需要满足人们的生理、 心理等需求， 需要在为人服务的 前提下， 综合解决使用功能 、 经济效益、 舒适美观、 环境氛围等 种种要求。 要真正做到办公空间的人性化设计就要注重办公空 间的生态化设计。生态化的办公空间设计要采用无污染、 易再 生、 无公害的天然材料 ， 充分利用 自然光和自然通风， 尽量让每 一 位员工都能在办公空间内享受到阳光的照射。 办公空间的人 性化设计还要体现在空间的布局上， 其设计要促进员工间的沟 通与交流 ， 要适应灵活 自由的办公 方式。智能化的办公 空间是 传统的办公空间与信息科学技术密切结合的产物， 它应具备先 进完备的信息和通信系统、 办公自动化系统、 建筑自动化管理系 统。 智能化办公室内环境设计构思的核心， 应该是确立以人为本 的观念， 充分运用现代科技手段 ， 并且重视借景与室外， 设景于 室内， 设置易于和人们沟通的绿化和自然景观。 未来办公空间走 向人性化与生态化， 努力为员工营造一个环境幽雅、 充满人文关 怀、 自由的办公空间， 结合生态与智能的理念 ， 全面展现出优化 的空间设计 ， 把以人为本的思想融汇到每一个细节中去 。 4结语 办公空间是一个综合性的概念， 其设计要涉及到众多的方 方面面， 但无论怎样， 办公空间设计的最终目地都是服务于人 ， 为工作人员创造一个舒适 、 方便卫生、 安全、 主动、 高效的工作 环境， 这已经成为了现代企业发展的重要战略。而最终可以展 现在人们面前的将是不断产生创造性的、 追求时间和空间效率 的， 并具备多样性功能的办公空间。 参考文献 1 玛 丽莲 泽林 斯基 黄慧文 。 译 新型 办公空 间设 计 MI 北 京 ： 中国 建筑工业出版社， 2 0 0 5 2 颜红影， 王柔 人性化办公空间组织形式研究咖 江苏建筑，2 0 0 7 ( 3 ) 3 郝京利， 徐立新 浅议现代办公空间设计 J 科技信息， 2 0 1 0 ( 1 1 )