混凝土施工裂縫產(chǎn)生的分析與控制

左志恩

摘要:混凝土在建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用,但裂縫問(wèn)題確實(shí)普遍存在的.混凝土裂縫是不可避免,但它的有害程度可以控制,有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下,不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展,引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕,使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱,耐久性降低,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制。

關(guān)鍵詞:混凝土裂縫控制

1 成因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜、繁多,有時(shí)多種因素互相影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。混凝土橋梁裂縫的種類(lèi),就其產(chǎn)生的原因,大致可劃分如下幾種:

1.1 是荷載引起的裂縫?；炷翗蛄涸陟o、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)荷載裂縫,主要有直接裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫;次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

1.2 由于混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周?chē)炷翂A度降低,或由于氯化物介入,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞;鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),從而對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開(kāi)裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

1.3 是收縮引起的裂縫。在實(shí)際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明,影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。

1.4 是地基變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力,超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有:地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn);地基地質(zhì)差異太大;結(jié)構(gòu)荷載差異太大;結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類(lèi)型差別太大;地在凍脹;橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí),可能造成不均勻沉降。

1.5 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因 ①現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r,振搗或插入不當(dāng),漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快,均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性,誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。②高空澆注混凝土,風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。③對(duì)大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產(chǎn)生表面收縮裂縫。④大體積混凝土澆注,對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大,混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。⑤現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫。⑥現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng),引起拆模裂縫或拆模過(guò)早。⑦現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)(超張、偏心),引起混凝土張拉裂縫。

1.6 是凍脹引起的裂縫。大氣氣溫低于零度時(shí),吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時(shí)混凝土凝膠孔中的過(guò)冷水(結(jié)冰溫度在-78度以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓,使混凝土中膨脹力加大,混凝土強(qiáng)度降低,并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重,成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%;冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。

1.7 是施工工藝質(zhì)量引起的裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫,特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。

2 防治措施

2.1 在混凝土工程裂縫分布情況中。底板混凝土不易開(kāi)裂,墻體混凝土產(chǎn)生豎向裂縫現(xiàn)象比較普遍,樓板和粱的開(kāi)裂現(xiàn)象比墻體略輕一些。在實(shí)際應(yīng)用中,底板混凝土的厚度在1m以下的,配制的混凝土的限制膨脹率應(yīng)達(dá)到1.5/萬(wàn)以上,1m以上厚度的大體積混凝土,限制膨脹率應(yīng)達(dá)到1.8/萬(wàn)以上,這一限制膨脹率不可能完全抵消混凝土的干縮和溫差收縮,但由于底板混凝土受到的外約束較小。收縮應(yīng)力能得到部分釋放。在徐變等因素的作用下?；炷恋氖湛s值不會(huì)超過(guò)混凝土的極限延伸率,混凝土不易開(kāi)裂。墻體、樓板等混凝土構(gòu)件的外約束較大,整體的收縮性受到臨位的限制,其收縮應(yīng)力無(wú)法釋放,因此。墻體易產(chǎn)生豎向裂縫。宜采用限制膨脹率在2/萬(wàn)左右的補(bǔ)償收縮混凝土。因此,在進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),膨脹劑的摻量要根據(jù)所要求的限制膨脹率進(jìn)行確定。

2.2 把好材料選定關(guān)本工程采用低水化熱325號(hào)礦渣硅酸鹽水泥,在泵送允許的情況下,選擇粒徑5.0-31.5毫米碎石;砂子為含泥量不小于3%的中砂。為了滿足和易性,減緩水泥早期水化熱和推遲并降低溫度峰值的要求,采用高效緩凝型減水劑,要求混凝土初凝時(shí)間為12小時(shí)。為抵消溫度應(yīng)力計(jì)算中的收縮當(dāng)量溫差,防止混凝土收縮和溫度裂縫,在混凝土中摻加微膨脹劑,通過(guò)微膨脹劑的膨脹作用,使混凝土受到鋼筋的約束,產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力,從而抵消混凝土降溫過(guò)程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力,控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。摻加的微膨脹劑或復(fù)合型膨脹材料,一般膨脹率在0.03%-0.05%之間,此時(shí)摻加活性粉煤灰替代部分水泥,以減少水泥用量,從而減少混凝土水化熱總量和最高溫度峰值,提高混凝土和易性和保水性,達(dá)到降低混凝土內(nèi)、外溫差的目的。

2.3 在混凝土中摻加適量的粉煤灰,可明顯改善混凝土的和易性,降低大體積混凝土的水化熱,控制混凝土的溫差收縮應(yīng)力。但粉煤灰對(duì)混凝土干縮率的影響目前還沒(méi)有統(tǒng)一的觀點(diǎn),有的人認(rèn)為粉煤灰增大混凝土的干縮率,有的人認(rèn)為基本無(wú)影響。不管粉焊灰是增大還足不影響混凝土的干縮率,它對(duì)摻膨脹劑的混凝土的膨脹率是有影響的。在配制補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r,必須把粉煤灰的量計(jì)入到膠凝材料中,即計(jì)算膨脹劑摻量時(shí),應(yīng)把粉煤灰的量一并加到水泥中計(jì)算。否則,混凝土的限制膨脹率明顯偏低。因此,在配制補(bǔ)償收縮混凝土配合比時(shí),應(yīng)增加混凝土限制膨脹率的檢測(cè)項(xiàng)目,對(duì)混凝土是否確實(shí)具有微膨脹性進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)。只有這樣,才能更好地或用補(bǔ)償收縮混凝土來(lái)控制混凝土的裂縫。

2.4 混凝土材料最佳配合比設(shè)計(jì)對(duì)混凝土材料進(jìn)行試配,達(dá)到最佳配合比。①在征得設(shè)計(jì)單位和滿足施工荷載要求的前提下,混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)盡量利用混凝土60天或90天的后期強(qiáng)度,以滿足減少水泥用量和水化熱的產(chǎn)生;②混凝土配合比一般要求水泥用量不宜過(guò)小,含摻合料≥320kg/m3,水灰比≤0.5,砂率控制在35%-45%,坍落度為100-140毫米。嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)隨意加水增大坍落度。

2.5 混凝土的澆筑采用斜面分層澆筑,澆筑坡度為1:8,每層澆筑厚度為400毫米,每個(gè)澆筑點(diǎn)配備3臺(tái)插入式振搗器。振搗上層混凝土?xí)r,要插入下層混凝土內(nèi)50毫米左右。澆筑時(shí),混凝土表面泌水要及時(shí)排除,在側(cè)模底部墊層上設(shè)排水孔,引水至排水溝、集水井后抽掉。為了防止混凝土表面因砂漿過(guò)多出現(xiàn)干縮裂縫,澆筑完的混凝土表面應(yīng)加一層潔凈石子,并增加壓面的數(shù)量。采用二次振搗,增加混凝土表面密實(shí)度,減少可能出現(xiàn)的裂縫。為降低混凝土的溫度,混凝土的入模溫度應(yīng)控制在15℃左右。

2.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑完畢,按標(biāo)高找平,用木杠刮平;初凝前,用鐵磙子碾壓兩遍,再用木抹子搓平;表面干硬后,計(jì)算確定養(yǎng)護(hù)厚度,緊貼混凝土鋪一層塑料布,以防止混凝土表面水分散失;經(jīng)計(jì)算,尚須覆蓋保溫材料時(shí),應(yīng)按要求覆蓋,并控制混凝土內(nèi)、外溫差在25℃范圍內(nèi);最后覆蓋一層塑料布,將混凝土隔風(fēng),控制混凝土的降溫梯度在1.5℃左右。

3 總結(jié)

裂縫是混凝土施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題,他直接影響著工程的施工質(zhì)量,但只要我們?cè)谑┕ぶ胁粩嗟纳钊胙芯?、精心組織,嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,就能夠?qū)⒂纱水a(chǎn)生的危害將到最低。