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地下空間結構裂縫控制與防水新技術

發布時間:2012.03.12
 

摘要:本文分析建筑結構裂縫產生的各種原因,提出從材料、設計施工和維護方面控制裂縫的技術措施。介紹我國現行防水技術規范;新型防水材料及其應用技術。
關(guan)鍵詞:地(di)下(xia)空間(jian)結(jie)構 裂縫控制 防(fang)水新技(ji)術

一、前言
  鋼筋砼結構出現裂縫是不可避免的,在保證結構安全和耐久性的前提下,裂縫是人們可接受的材料特征。近十多年來,隨著鋼筋砼結構的長大化和復雜化,以及商品砼的大量推廣和砼強度等級的提高,結構裂縫出現機率大大增加,有些已危及結構的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。建設部對此十分重視,召開多次學術研討會,工程界各方專家提出許多技術措施,認為控制裂縫是個系統工程。針對地下工程裂滲比較普遍的現象,我國研制許多新型防水材料,建設部提出今后主要開發應用環保型的中、高檔防水材料,剛柔結合,全面提高我國防水工程的質量和耐久性。
  本人根據長期的科學研究和大量工程實踐,提出鋼筋砼結構裂縫控制和防水一些新技術,供工程界參考,不妥之處請指正。
  二、結構裂縫產生的原因
  結構裂縫產生的原因很復雜,根據國內外的調查資料,引起裂縫有兩大類原因,一種由外荷載(如靜、動荷載)的直接應力和結構次應力引起的裂縫,其機率約20%;一種是結構因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫,其機率約80%。裂縫發生與材料、設計、施工和維護有關,現作以下分析。
  (一)材料缺陷
  在變形裂縫中收縮裂縫占有80%的比例,從砼的性質來說大概有:
  1.干燥收縮
  研究表明,水泥加水后變成水泥硬化體,其絕對體積減小。每100克水泥水化后的化學減縮值為7~9ml,如砼水泥用量為350kg/m3,則形成孔縫體積約25~30L/m3之巨。這是砼抗拉強度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明,每100克水泥漿體可蒸發水約6ml,如砼水泥用量為350kg/m3,當砼在干燥條件下,則蒸發水量達21L/m3。毛細孔縫中水逸出產生毛細壓力,使砼產生“毛細收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1~0.2%;砼的干縮值為0.04~0.06%。而砼的極限拉伸值只有0.01~0.02%,故易引起干縮裂縫。
  2.溫差收縮
  水泥水化是個放熱過程,其水化熱為165~250焦爾/克,隨砼水泥用量提高,其絕熱溫升可達50~80℃。研究表明,當砼內外溫差10℃時,產生的冷縮值εc=△T/α=10/110-5=0.01%,如溫差為20~30℃時,其冷縮值為0.02~0.03%,當其大于砼的極限拉伸值時,則引起結構開裂。
  3.塑性收縮

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