趙軍霞
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料。其具有很多優(yōu)點,但也存在一些弱點,如均勻性差、離散性大、容易產生裂縫。尤其混凝土的裂縫較為普遍,成為困擾建筑業(yè)多年的質量通病,將直接影響結構安全。下面對其進行具體的探討。
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)產生干縮,且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同的結果:混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快,變形較大,內部濕度變化較小變形較小,較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束,產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低,水泥漿體干縮越大,干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.05mm~0.2mm之間,大體積混凝土中平面部位多見,較薄的梁板中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性,引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性,在水壓力的作用下會產生水力劈裂影響混凝土的承載力等等?;炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
塑性收縮是指混凝土在凝結之前,表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現(xiàn),裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20cm~30cm,較長的裂縫可達2 m~3 m,寬1mm~5mm。其產生的主要原因為:混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小,或者混凝土剛剛終凝而強度很小時,受高溫或較大風力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮,因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環(huán)境溫度、風速、相對濕度等等。
沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟,或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致;或者因為模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產生不均勻沉降,致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關,一般沿與地面垂直或呈30°~45°角方向發(fā)展,較大的沉陷裂縫往往有一定的錯位,裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后,沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
配合比設計不當直接影響混凝土的抗拉強度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不適當,骨料種類不佳,選用外加劑不當?shù)?,這幾個因素是互相關聯(lián)的。
有關試驗資料顯示:用水量不變時,水泥用量每增加10%,混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時,用水量每增加10%,混凝土強度降低20%,混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。
1)粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當?shù)拈g斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生。
2)骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大。
3)混凝土外加劑、摻合料選擇不當,或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮。
4)水泥品種原因,礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。
5)水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響越大?;炷猎O計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
1)現(xiàn)場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生。
2)高空澆筑混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。
3)對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產生表面收縮裂縫。
4)大體積混凝土澆筑,對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大,混凝土產生溫度裂縫。
5)現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫。
6)現(xiàn)場模板拆除不當,引起拆模裂縫或拆模過早。
7)現(xiàn)場預應力張拉不當(超張、偏心),引起混凝土張拉裂縫。
由于水化熱產生的升溫較高、降溫幅度大、速率快,使混凝土產生較大的溫度和收縮應力是導致混凝土產生裂縫的主要原因。因此,為防止水化熱引起的裂縫,施工前應計算升溫峰值、內外溫差及降溫速率,制定相應的技術措施,防止和控制溫度裂縫,確保工程質量。
1)降低原材料進入攪拌機的溫度如夏季在水箱內加冰塊,降低水溫;粗骨料遮陽防曬,并灑冷水降溫;細骨料遮陽防曬;散裝水泥提前儲備,避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機溫度。
2)夏季,混凝土運輸車加保溫套或對罐體噴淋冷水降溫?;炷帘盟凸艿勒陉柗罆瘛?/p>
3)混凝土澆筑作業(yè)面遮陽,減少混凝土冷量損失。
1)選擇中低熱品種水泥,優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。2)利用混凝土后期強度,用R60或R90替代R28作為設計強度。3)摻入一定比例的粉煤灰。4)摻入高效減水劑。5)摻加緩凝劑。
混凝土大模振搗,表層刮平抹壓1 h~2 h后,即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓,消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產生的表面裂縫,增加混凝土內部的密實度。但是,二次抹壓時間必須掌握恰當,過早抹壓沒有效果;過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態(tài),失去塑性,消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。
1)保濕養(yǎng)護混凝土表面經過二次抹壓后,立即覆蓋塑料薄膜,防止表面水分蒸發(fā),保持混凝土處于潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護。特別是對于摻入UEA膨脹劑的混凝土,在最初14 d內,必須潮濕養(yǎng)護,方能促使膨脹劑充分發(fā)揮膨脹作用。
2)保濕養(yǎng)護根據(jù)混凝土絕熱溫升計算,確定中心最高溫度,按溫控技術措施,確定養(yǎng)護材料及覆蓋厚度和養(yǎng)護時間。
保溫養(yǎng)護的目的:
a.減少混凝土表面熱擴散,減少內外溫度;b.延緩散熱時間,控制降溫速率,有利于混凝土強度增長和應力松弛,避免產生貫穿裂縫。養(yǎng)護一般不少于15 d。
3)在常溫季節(jié),混凝土終凝后也可采取蓄水養(yǎng)護的辦法,替代前兩種保濕保溫養(yǎng)護辦法。根據(jù)混凝土內外溫差數(shù)據(jù),及時調整蓄水高度,也能收到預期效果。
裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現(xiàn)象,它不但會影響構件的耐久性、疲勞強度,還會使預應力混凝土發(fā)生預應力損失以及使一些超靜定結構產生不利的影響,只有對其進行認真研究、區(qū)別對待,采用合理的方法進行處理,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,保證建筑物和構件安全、穩(wěn)定的工作。具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析、多總結,結合多種預防處理措施,混凝土的裂縫是完全可以避免的。
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