于劍
摘要:現(xiàn)代混凝土的塑性干縮裂縫現(xiàn)已成為混凝土的通病,因此裂縫處理成為施工的重要部分。文章歸納了現(xiàn)代混凝土與傳統(tǒng)混凝土的區(qū)別,并結(jié)合自身實例對裂縫的成因、危害進行了總結(jié),對裂縫預控起到了積極作用。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代混凝土;傳統(tǒng)混凝土;干縮裂縫;建筑養(yǎng)護;建筑工程 文獻標識碼:A
中圖分類號:TU528 文章編號:1009-2374(2017)05-0160-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.077
近年來,國民經(jīng)濟高速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷增大?;炷烈蛟靸r低廉、施工速度快、耐久性好等優(yōu)點得到了廣泛應用,現(xiàn)已成為了建筑工程的主要材料。隨著科技進步,混凝土已由最初傳統(tǒng)的干硬性混凝土,發(fā)展為現(xiàn)代的高流態(tài)混凝土、自流平混凝土等,統(tǒng)稱高性能混凝土。混凝土的施工更為方便、快捷,工作性能也得到了很大改善。但在使用過程中其自身缺點也逐漸暴露,其中以干縮裂縫最為嚴重。這里說的嚴重不是指其對工程質(zhì)量造成了很大危害,而是指其普偏性、多發(fā)性。干縮裂縫本身并不是嚴重的技術(shù)問題,也構(gòu)不成質(zhì)量事故,但因其普遍性受到了社會的關(guān)注,夸大了問題的危害性,導致了正常的施工生產(chǎn)受到很大干擾。
1 干縮裂縫的形成及影響因素
混凝土是多元化的混合物,由液態(tài)的水、固態(tài)骨料、粉料、氣態(tài)的空氣所組成,可以看出混凝土本身就存在孔隙,是不連續(xù)的。干縮裂縫的形成原因有很多,主要是新澆筑的混凝土外表面受環(huán)境影響,表面失水干燥產(chǎn)生裂縫。多發(fā)生于混凝土初凝后1個小時內(nèi),產(chǎn)生速度很快,裂縫寬度大小不均。就像人的皮膚,缺乏水分就會變得粗糙。
混凝土的凝結(jié)與硬化是水泥與水的一種化學反應,在這個過程中水泥漿逐漸凝結(jié)、體積收縮,無論傳統(tǒng)混凝土還是現(xiàn)代高性能混凝土都是如此。但干硬性混凝土卻很少產(chǎn)生大面積的干縮裂縫,現(xiàn)代混凝土卻經(jīng)常發(fā)生這一現(xiàn)象,所以現(xiàn)在我們經(jīng)常會聽說某某工程為豆腐渣工程,混凝土大面積開裂。甚至在施工現(xiàn)場,我們也經(jīng)常會聽到一些人說,現(xiàn)在的混凝土質(zhì)量大不如前,前些年混凝土很少產(chǎn)生裂縫。不應該使用混凝土外加劑和摻合料,應該使用早期的砼配合比。我認為這種觀念的造成有兩種原因:一是我們的工藝工法有問題。現(xiàn)代高性能混凝土剛一出現(xiàn)就得到了國家的大力推廣,很多人在剛剛結(jié)束的項目中使用的還是750L攪拌機和袋裝水泥。到了下一個工地,實然發(fā)現(xiàn)混凝土施工生產(chǎn)已經(jīng)進入到了集成化、自動化的生產(chǎn)模式?;炷恋臄嚢?、運輸、澆筑過程已經(jīng)完全不同,但養(yǎng)護、振搗等工藝方法還是老一套,應該覆蓋的混凝土沒有得到及時覆蓋,流動性好的混凝土振搗時就一帶而過。很大一部分裂縫就是這樣產(chǎn)生的;二是人們的思想觀念沒有跟上科技的發(fā)展。在享受著現(xiàn)代混凝土給我們帶來便利的同時,卻不想面對新事物產(chǎn)生的問題,導致社會上對現(xiàn)代混凝土的錯誤認知。
在內(nèi)蒙古滿洲里施工某立交橋時,工地曾做過類似的實驗。滿洲里地處我國東北,氣候惡劣。冬期長,其他季節(jié)風沙大,空氣干燥。施工32m預應力T型梁C40梁底座時,按泵送施工方案調(diào)整了混凝土配合比,加大了混凝土的水泥摻量,沒有使用粉煤料和減水劑。按著常規(guī)施工流程組織施工,在澆筑完成后不到2小時,混凝土大面積產(chǎn)生裂縫,裂縫寬度最高達3mm左右,后經(jīng)處理才達到了使用要求。說明干縮并不是現(xiàn)代混凝土獨有現(xiàn)象,只是在傳統(tǒng)混凝土上表現(xiàn)得并不明顯。
干縮裂縫的產(chǎn)生分為內(nèi)部因素和外界環(huán)境因素。內(nèi)部因素包括水泥組分、骨料形態(tài)、用水量和混凝土配合比等。外界環(huán)境因素影響混凝土收縮與失水速率,包括混凝土構(gòu)筑物的形狀、表比面積、外界環(huán)境、施工工藝。
1.1 干縮裂縫形成的內(nèi)部因素
1.1.1 水泥。傳統(tǒng)混凝土多為干硬性混凝土,混凝土結(jié)構(gòu)物形態(tài)較為簡單,設(shè)計強度普遍較低,強度等級C40的混凝土就已經(jīng)算高強混凝土。所用水泥強度等級普遍為32.5級,水泥顆粒粒徑也較大。而現(xiàn)代混凝土強度多為C35以上,C50、C60的混凝土屢見不鮮,使用的水泥基本為42.5級,工藝、設(shè)備的進步使水泥細度變得很細,水化過程釋放的熱量更大、更集中。值得注意的是,水泥的調(diào)凝劑石膏,水泥制造廠通過優(yōu)化石膏含量調(diào)節(jié)收縮,其摻加比例對混凝土收縮值有很大影響。同時,有些小廠為節(jié)約成本在水泥中摻入半水石膏,使混凝土需水量變大,用水量增多。
1.1.2 骨料類型和骨料用量。粗、細骨料限制了水泥漿體的自由收縮,使混凝土的收縮量減少至漿體收縮量的幾分之一,起到穩(wěn)定混凝土體積、減小混凝土收縮的作用。粗骨料的粒徑在制約混凝土收縮方面也有明顯效果。粒徑較大的骨料可以降低混凝土需水量,有效限制漿體收縮。級配良好的骨料可以降低砂率,使粗骨料用量增加,混凝土收縮減小。
傳統(tǒng)混凝土骨料占其總體積的70%左右,而現(xiàn)代混凝土為了滿足其工作性能,便于施工。在混凝土中大量加入摻合料,使骨料體積減少至65%左右,同時粗骨料由原來的每立方米約1300kg調(diào)整至1000kg左右,細骨料(砂)由原來每立方米約600kg調(diào)整至800kg左右,對混凝土裂縫控制產(chǎn)生不利的影響。
1.1.3 用水量。用水量是影響混凝土收縮的又一重要因素,用水量大會使骨料體積減小,從而加大混凝土收縮。
1.1.4 外加劑?,F(xiàn)代混凝土使用外加劑多有減水組分,其使混凝土中的自由水增多,從而達到減少用水量的目的。但往往外加劑的使用會加劇混凝土坍落度的損失,澆筑后的砼如果養(yǎng)護不及時,極易發(fā)生干縮裂縫。
1.1.5 摻合料。我國現(xiàn)在使用的摻合料的種類繁多、成分不一?,F(xiàn)在常用的粉煤灰可降低水泥用量,減少水化熱,但如果超量摻加比例過大,會使骨料用量減少,增大收縮,反而會對混凝土產(chǎn)生不利影響。
1.2 外界因素
1.2.1 構(gòu)件形態(tài)?;炷翗?gòu)件的形態(tài)、尺寸、表比面積主要影響混凝土的失水速率。表比面積大的構(gòu)件表面水分易喪失,養(yǎng)護不及時就會產(chǎn)生干縮裂縫。而構(gòu)筑物的形態(tài)通常都是設(shè)計者在工程項目初設(shè)時制定的,設(shè)計者在設(shè)計時很少會考慮到現(xiàn)代混凝土施工、養(yǎng)護等工藝流程,造成施工現(xiàn)場混凝土養(yǎng)護預算不足,這也是現(xiàn)代混凝土頻繁出現(xiàn)裂縫的一個客觀原因。
1.2.2 工藝工法。同樣的構(gòu)筑物,現(xiàn)代混凝土在施工速度上至少比傳統(tǒng)混凝土快3~4倍,這也是為什么現(xiàn)代混凝土受到大力推廣的原因。但這也造成了混凝土在澆筑過程中水化熱釋放非常集中,如果施工順序不當,造成混凝土內(nèi)外溫差過大,混凝土很有可能就會開裂。
1.2.3 外界環(huán)境。在混凝土澆筑過程中,對其產(chǎn)生影響的外界環(huán)境包括氣溫、風速、空氣濕度。適宜的環(huán)境可有效地減小混凝土干縮裂縫產(chǎn)生,而當氣溫高、風速大、空氣濕度低時會使混凝土失水速率增大。當混凝土內(nèi)部泌水速度低于水分蒸發(fā)速度,就會產(chǎn)生塑性干縮,當混凝土表面的約束應力低于塑性干縮應力,就會產(chǎn)生開裂。環(huán)境因素對混凝土失水速率的影響見表1:
2 塑性干縮裂縫對混凝土的危害
如本文前部分所述,干縮裂縫并不是嚴重的技術(shù)問題。裂縫寬度沒有達到一定程度時,也構(gòu)不成質(zhì)量事故,但如果不及時處理,就會對構(gòu)筑物產(chǎn)生不良影響。經(jīng)長時間的使用后,混凝土表面會發(fā)生剝落、裂縫加深等現(xiàn)象,既影響結(jié)構(gòu)物美觀,又會降低鋼筋保護層厚度,使鋼筋發(fā)生銹蝕。
3 干縮裂縫控制與處理
3.1 原材料及配合比的選擇
原材料的選擇首先應符合規(guī)范要求,在此基礎(chǔ)上建立合格供應商名冊,選擇信譽良好、實力雄厚的廠商供貨。這樣的供應商產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、貨源充足,使生產(chǎn)出的混凝土穩(wěn)定可控。我國每年的9、10月都會進入施工的繁忙階段,各種生產(chǎn)材料價格都會不同的上漲,造成水泥、砂、石供不應求,質(zhì)量得不到保障。施工現(xiàn)場經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)水泥28天強度比平時低3~5MPa,造成混凝土水泥用量增大,而且水泥出廠溫度較高,不經(jīng)儲存根本無法使用,對裂縫控制產(chǎn)生不利影響。
配合比應盡量選擇低水膠比、用水量少的,其次應根據(jù)不同用途選擇粗骨料粒徑和較小的砂率。骨料的級配也很重要,良好的骨料級配可以達到降低水泥用量和用水量的目的。
3.2 攪拌設(shè)備的管理
混凝土拌合站應有足夠的粉料倉儲設(shè)備,半封閉式砂石料堆場。在施工高峰期能夠保證原材料不斷檔。拌合站計量設(shè)備應期校檢,保證計量準確。因為骨料中含有少量黏土就能引發(fā)混凝土的高度收縮,有條件的工地應引進碎石清洗設(shè)備。
3.3 外界環(huán)境的干涉
混凝土干縮裂縫多發(fā)生在初凝后1小時以內(nèi),其養(yǎng)護的時機和方式就顯得尤為重要。在外界環(huán)境惡劣的條件下,混凝土應隨澆隨蓋,成型一處覆蓋一處。因現(xiàn)場施工條件有限或沒有工作面的,應因地制宜采取相應措施,防止陽光直射和干燥空氣直接作用于混凝土表面。例如某懸澆梁施工中,梁體為C50混凝土,水泥用量為450kg/m3。施工過程中在掛藍四周布設(shè)鋼花管噴水、噴霧,封頂后及時覆蓋,較好地避免了因水泥用量過大混凝土產(chǎn)生大面積干縮裂縫的情況。
3.4 干縮裂縫的處理
干縮裂縫基本出現(xiàn)在混凝土初凝階段,這時的混凝土并沒有完全喪失塑性,可以通過抹面、壓光、提漿等措施進行處理。如未能在前期修復裂縫,可視裂縫性質(zhì)進行修飾或注漿處理。
4 結(jié)語
現(xiàn)代混凝土在我國已推行多年,在未來許多年還會繼續(xù)應用,但裂縫問題卻始終無法徹底解決?;炷磷陨碓蚴且环矫?,還有很大一部分原因在于施工過程中的質(zhì)量控制?,F(xiàn)代混凝土對施工工藝、養(yǎng)護方法均有較高的要求,只有做好關(guān)鍵工序的把控,才能防患于未然,盡量避免裂縫的發(fā)生。
參考文獻
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(責任編輯:小 燕)