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PC构件常见裂缝原因

  

  本文讨论的PC构件是用于装配式混凝土结构建筑上的预制钢筋混凝土构件,包括梁、柱、墙板、叠合楼板、楼梯等。

  PC构件在制作、存放、运输和吊装环节中会出现各种裂缝,可能会影响构件承载力、耐久性、抗渗性、抗冻性、钢筋防锈和建筑美观。

  裂缝是混凝土普遍存在的问题,出现裂缝的构件是否可用需要进行检测、分析或试验。有的裂缝无害,不必修补;有的裂缝有害,但修补后可以使用;还有的裂缝不能或不得修补,构件必须报废。

  PC构件常见裂缝有龟裂、方向无规则裂缝、垂直裂缝、平行裂缝、斜裂缝、转角处裂缝、预留孔边缘裂缝等。垂直、平行和斜向是指裂缝与受力钢筋方向的关系。

  裂缝原因有内因和外因。内因是指材质原因和构造原因;外因是指变形应力与荷载原因。

  材质原因是指混凝土强度不足。

  构造原因是指钢筋、保护层垫块、预埋件(吊点、预埋螺母、安装节点等)、预埋物(管线、线盒、防雷引下线等)的因素。

  变形应力指温度和湿度变形受阻所产生的应力。

  荷载原因是指构件在脱模、翻转、吊运、存放时的荷载产生的应力。

  严格讲,所有裂缝都是外因—变形应力或荷载作用—引起的。但如果变形约束和荷载作用值是在设计范围内的,就不能归于外因。

  裂缝产生有3种情况。内因:材质或构造没达到设计要求,变形或荷载在正常设计范围内,裂缝应归于内因。外因:材质和构造符合设计要求,变形与荷载超出正常设计范围,裂缝应归于外因。内因+外因:材质或构造有问题,变形或荷载也超过设计值,裂缝归于内因和外因共同作用。

  PC构件常见裂缝及原因分析如下。

  1. 龟裂和方向无规则裂缝

  龟裂和方向无规则裂缝(如图1所示)的主要原因是材质和变形受到约束,包括:

  (1)水泥受潮或过期;

  (2)骨料含泥(粉)量大;

  (3)水灰比过大;

  (4)混凝土塌落度过大或过小;

  (5)混凝土浆料初凝后使用或被扰动;

  (6)混凝土振捣不密实;

  (7)构件自然养护温度或湿度过低;

  (8)构件蒸汽养护未静停,或升、降温过快;

  (9)构件出窑温度与存放场地温度温差过大;

  (10)蒸汽养护后干燥过快。

  对出现龟裂和方向无规则裂缝的构件应检测其强度,如果达不到设计要求,应报废;如果只是局部问题,可修补使用。

  2. 平行于受力钢筋的裂缝

  平行于受力钢筋的裂缝有3种情况。

  A情况:

  出现在构件浇筑面。原因:

  (1)混凝土流动性过大,在塑性阶段形成裂缝,即“沉塑”;

  (2)叠合板存放用点式垫块,垫块高度不一,或多层存放垫块错位,导致构件在与受力钢筋垂直的方向出现悬臂,产生负弯矩,顶面受拉。如图2所示裂缝就是这种原因。

  此种裂缝修补后,构件可用。

  B情况:

  出现在楼板底面和墙板模具面的纵横裂缝,潮湿时可能看到钢筋痕迹。

  原因:保护层过薄,对钢筋没有形成握裹,受力后开裂。

  此种裂缝修补封闭后,构件可用。

  C情况:

  墙板预埋管线、箱盒部位出现的裂缝。

  原因:管线、箱盒距离受力钢筋太近,或管线过集中,受力钢筋没有被混凝土握裹。

  此种裂缝墙板须重新调整管线位置,然后可修补使用。

  3. 垂直于受力钢筋的裂缝

  

  垂直于受力钢筋的裂缝(如图3所示)较为普遍,对结构安全影响较大,原因包括:

  (1)脱模时混凝土未达到脱模作业要求的强度;

  (2)混凝土强度不够,或保护层过大,在正常脱模、吊运荷载下出现裂缝;

  (3)垫方高度不一,或多层存放垫方错位,导致构件形成悬臂,梁、柱顶面受拉,出现裂缝;

  (4)吊索水平夹角过小(要求是60度),使构件受力状态改变;

  (5)软带捆绑起吊的小型构件,软带位置错误。

  出现垂直裂缝的构件能否使用与裂缝深度和宽度有关,须认真检测分析。

  4. 45度斜裂缝

  45度斜裂缝有两种情况。

  A情况:

  出现在板式构件边角附近。

  原因:构件边角被撞击或不当受力,图4属于这种情况。

  

  B情况:

  梁安装后在侧边靠近支座部位出现斜裂缝。原因:

  (1)抗剪钢筋位移,间距过大;

  (2)抗剪钢筋保护层过大。

  斜裂缝应检测裂缝深度,多数情况修补后可正常使用。

  5. 构件转角处的裂缝

  L型构件、楼梯和门窗洞口的转角部位属于应力集中部位,易出现裂缝。原因包括:

  (1)蒸汽养护降温速度过快,表面急剧收缩受到约束,如图5所示裂缝属于这种情况;

  (2)构件存放场所与构件出窑温度温差过大;

  (3)脱模时,混凝土强度低或脱模作业用力大;

  (4)转角处加强筋或遗漏,或位移、或保护层过大;

  (5)大的转角构件,未设置临时拉杆。

  转角处裂缝应检测裂缝深度,多数情况修补后可正常使用。

  6. 预留孔和预埋螺母边缘裂缝

  预留孔、预埋螺母边缘是应力集中部位,易出现裂缝(如图6所示),原因是:

  (1)蒸汽养护时温度急剧变化;

  (2)预留孔、预埋螺母周围没有钢筋。

  预留孔、预埋螺母部位可敷设钢丝网或玻纤网避免裂缝出现。已经出现裂缝的构件,修补后可正常使用。

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