商品混凝土早期裂縫成因分析及防治措施

孟永華

隨著施工技術(shù)的進(jìn)步,商品混凝土已在各類建筑工程中廣泛使用,其具有施工進(jìn)度快、質(zhì)量好、消耗低的優(yōu)點(diǎn)。但是,商品混凝土在實(shí)際使用中也易產(chǎn)生施工裂縫的質(zhì)量通病,主要是由于商品混凝土的材料性能、施工工藝及養(yǎng)護(hù)等多因素的影響。

本文就筆者參與建設(shè)的一個工程實(shí)例,對商品混凝土產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)處理措施。

1 工程概況

桂林某高校新建圖書館項(xiàng)目,總建筑面積32 000 m2,總投資5 000多萬元,由我公司負(fù)責(zé)施工監(jiān)理。該建筑為地上7層,地下1層的框剪結(jié)構(gòu)建筑?；炷翉?qiáng)度等級為C35,板厚120 mm。該工程于2008年9月開工建設(shè),為保證工程質(zhì)量,全部采用商品混凝土和泵送混凝土施工工藝。當(dāng)工程施工至2層樓板時發(fā)現(xiàn),混凝土澆筑4 h～6 h后即在混凝土表面出現(xiàn)多條裂縫,裂縫呈龜裂狀無規(guī)則分布,縫寬肉眼可見約0.1 mm～0.5 mm,長度10 cm～50 cm。通過現(xiàn)場滲漏水線和鉆心取樣分析,裂縫主要為表面裂縫,局部出現(xiàn)貫穿裂縫。

2 混凝土出現(xiàn)裂縫的原因分析

2.1 混凝土自身特性引起的裂縫

2.1.1 混凝土在收縮過程中產(chǎn)生裂縫

混凝土是由粗骨料、細(xì)骨料、水泥、水等材料,經(jīng)水泥水化后與骨料組成的混合物。混凝土在經(jīng)過化學(xué)收縮、塑性收縮、碳化收縮及干燥收縮后,總的收縮量約為體積的0.04%～0.06%,同時,由于本工程混凝土強(qiáng)度等級較高,細(xì)度增大,摻加量大,混凝土收縮值將更大。也就是說,混凝土自身收縮時其自身固有的物理特性,由此產(chǎn)生的裂縫也較常見。本項(xiàng)目混凝土供應(yīng)商為了保證本工程混凝土強(qiáng)度等級檢驗(yàn)合格和滿足泵送要求,采用了水泥量較多,坍落度較大的配合比,是板面產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因。

2.1.2 溫度變化引起的裂縫

由于本項(xiàng)目樓板表面積大,樓板厚度為120 mm,需澆筑的混凝土體量大,澆筑后混凝土在硬化初期,水泥水化放出較多的熱量,混凝土又是熱的不良導(dǎo)體,散熱較慢,因此,使混凝土內(nèi)部溫度較外部高,這將使內(nèi)部混凝土的體積產(chǎn)生較大的膨脹,而外部混凝土卻隨氣溫降低而收縮,特別是在拆模后,如遇短期內(nèi)大幅度的溫度降低,由此產(chǎn)生粗裂縫。

2.1.3 塑性(沉陷)收縮引起的裂縫

這種裂縫產(chǎn)生的原因主要是在混凝土澆筑時,在重力作用下,粗骨料等密度較大者會緩慢下移沉降密實(shí),水及氣泡等小密度者等被擠到混凝土表面,從而造成混凝土骨料分布不均衡,使內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力缺陷,由此出現(xiàn)局部裂縫。坍落度越大、混凝土層越厚、保水性越差,沉降越嚴(yán)重,越易產(chǎn)生裂縫。即使均勻沉降,由于內(nèi)部鋼筋等的阻礙,骨料分布不均,有時也會出現(xiàn)裂縫。

2.2 施工原因造成的裂縫

1)用插入式振動泵密實(shí)混凝土,使混凝土流淌、攤鋪,從而造成某些區(qū)域骨料集中,某些區(qū)域灰漿集中,在灰漿集中區(qū)域出現(xiàn)大量的收縮裂縫。2)施工現(xiàn)場未嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行技術(shù)管理,對進(jìn)入現(xiàn)場的商品混凝土擅自加水和外加劑,從而增大了水灰比,不但降低了混凝土強(qiáng)度,也易造成密實(shí)后的泌水,留下大量泌水通道且使表面形成弱化層。失水后產(chǎn)生毛細(xì)管收縮力,造成裂縫的產(chǎn)生。3)混凝土澆筑時,室外溫度較高(最高時為32℃),樓板表面積較大,混凝土表面干縮失水過快,此時本應(yīng)及時進(jìn)行板面養(yǎng)護(hù),但現(xiàn)場施工人員對其認(rèn)識不足,導(dǎo)致澆筑后混凝土早期養(yǎng)護(hù)不良,造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫后,在短時間內(nèi)迅速發(fā)展。4)底部模板剛度不足,受力變形造成裂縫。施工時,出現(xiàn)裂縫樓板局部使用了剛度不足的模板,下部支撐布置較疏,澆筑后混凝土雖然凝固,但未達(dá)到足夠強(qiáng)度即上人抹平、澆水、養(yǎng)護(hù),外力集中處產(chǎn)生裂縫。

2.3 設(shè)計(jì)缺陷造成裂縫的產(chǎn)生

設(shè)計(jì)單位對商品混凝土供應(yīng)的強(qiáng)度較高、水泥用量較多而發(fā)熱量較大的質(zhì)量特性認(rèn)識不足,未在板中間表面設(shè)置溫度收縮鋼筋,致使表面裂縫出現(xiàn)后繼續(xù)發(fā)展并向下貫通。

3 混凝土早期裂縫的防治措施

3.1 混凝土自身原因引起裂縫的防治措施

3.1.1 原材料的質(zhì)量控制

1)粗骨料:一般在滿足結(jié)構(gòu)鋼筋凈距設(shè)計(jì)和泵送管徑要求時,優(yōu)先選用較大粒徑骨料。粒徑大,可以減少水泥及水的用量,進(jìn)而減少混凝土自身的收縮。但需注意粗骨料應(yīng)是級配連續(xù)且含針片狀不超標(biāo),從而增加混凝土的可泵性,減小砂率,達(dá)到減少混凝土自身收縮的目的。2)細(xì)骨料:采用級配合理的中砂,且控制砂中的含泥量,可降低用水量,進(jìn)而降低混凝土的自身收縮,減少裂縫的產(chǎn)生。3)摻入適量外加劑:國內(nèi)外大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,并且能夠改善混凝土的可泵性,還可以降低水化熱,推遲放熱峰出現(xiàn)的時間,因而可以減少溫度裂縫。

3.1.2 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)除應(yīng)符合有關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外,還要考慮運(yùn)輸、泵送等因素?？茖W(xué)的配合比設(shè)計(jì),應(yīng)該考慮適宜的坍落度、適當(dāng)?shù)纳奥始斑m當(dāng)?shù)耐饧觿┯昧??？傊?在保證強(qiáng)度的前提下,盡量減少水泥用量和減小坍落度。

3.1.3 溫度(差)、塑性裂縫防治措施

嚴(yán)格控制好混凝土的坍落度,并采用二次抹壓施工技術(shù),可有效消除由于沉縮、干縮及塑性收縮引起的表面裂縫,增加內(nèi)部密實(shí)度。施工完成后采取覆蓋塑料薄膜、草袋等保濕、保溫養(yǎng)護(hù)措施。

3.2 施工原因造成裂縫的防治措施

不要在同一處連續(xù)給料及同一處連續(xù)振動趕料,應(yīng)同時在2 m～3 m范圍內(nèi)移動布料,避免同一處連續(xù)振動;嚴(yán)禁在施工中隨意加水及外加劑等;施工后,按照可行的技術(shù)方案進(jìn)行保溫、保濕、防風(fēng)等養(yǎng)護(hù);避免過早加載,一般在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa以上才可在表面工作。

3.3 設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生裂縫的解決措施

針對本項(xiàng)目,設(shè)計(jì)單位在樓面板中心區(qū)加配溫度收縮鋼筋φ 8@200雙向。

4 效果

通過以上處理措施,并嚴(yán)格監(jiān)控進(jìn)場商品混凝土質(zhì)量,該工程2層樓面及后續(xù)施工經(jīng)主體工程驗(yàn)收檢查,未發(fā)現(xiàn)有新的裂縫出現(xiàn),治理措施令人滿意。

5 結(jié)語

商品混凝土的早期裂縫,是目前建筑工程中普遍存在的質(zhì)量通病,其產(chǎn)生的原因根據(jù)項(xiàng)目的不同、施工環(huán)境的不同存在著差異,其控制措施也是個系統(tǒng)工程,預(yù)防或減少混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期裂縫,應(yīng)從商品混凝土的生產(chǎn)、施工及設(shè)計(jì)等方面采取措施。因此,只要嚴(yán)格按國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范施工,結(jié)合具體工程實(shí)例采取相應(yīng)防治措施,大部分的商品混凝土早期裂縫是可以避免的,以便達(dá)到保證混凝土施工質(zhì)量的目的。

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