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[摘 要]在建筑工程中裂缝几乎无处不在,尤其是在地面混凝土中更是常见,已经成为了最常见的通病。实践证明,现有条件下,在混疑上工程中裂缝问题是不可避免的。文中论述了砼裂缝产生的原因及控制预防措施。
[关键词]地面工程;大面积混凝土;裂缝;施工
中图分类号:TU755. 6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)11-0100-01
1 前言
混凝土在现代建筑工程建设中占有重要地位。混凝土也称砼,是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶結材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大;同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽,使其使用范围十分广泛。但是,在建筑工程中,常常会发现混凝土的裂缝问题。
2 砼裂缝产生的原因
2.1 温度、湿度变化
温度裂缝多发生在大体积和大面积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。温度裂缝通常是中间宽两端窄,而冷缩裂缝的宽窄变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳、抗折及抗渗等能力。
2.2 应力变化
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只承受压应力,但在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会等效爆破出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
3 控制及防止措施
3.1 施工环节的预防措施
(1)严格控制混凝土施工的配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量,要求监理严格监督控制。把好质量关,选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,适当减少空隙率以减少混凝土收缩量,从而加强混凝土的抗裂强度。
(2)现浇板块浇捣的养护实践证明,混凝土养护工作,是整个施工过程中非常重要的环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝。更重要的是在高温下施工,应经常浇水养护,一可减少因温度产生的裂缝,二可降低由于混疑土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝。
(3)必须注意各工种交叉作业时间。对于大面积钢筋砼,在板底钢筋绑扎后,线管预埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴。此外,有必要增加一定数量的钢筋工,在混疑土浇筑前及浇筑中及时进行整修。当浇筑时,应在裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域。应铺设临时活动跳板,尽量避免上层钢筋受踩踏而变形。
3.2 合理使用外加剂
(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。外加剂可增大毛细孔径降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土的抗裂性能。
(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高混凝土的抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。
3.3 控制保养时间
(1)对不掺用减水剂的的普通混凝土,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12 h以内。但对大量掺用减水剂的混凝土,初凝后8 h内的收缩急剧增加,在实际工程中最大量的板块裂缝也主要出现在初凝后的几小时以内。因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键。
(2)需要及时而充分的湿养护。所谓及时养护主要是在混凝土的表面没有失水前就进行养护。根据试验和生产资料,混凝土的7 d强度约为28 d强度的65% 85%,因此规范要求湿养护7d是合理的,最好能保持7 d都不失水。根据我们的实际经验,在这7 d中,时间越靠前,混凝土越容易失水,越容易形成缺陷,防止失水也越重要。3 d强度约为28 d强度的45%~60%,所以前3 d防止失水尤为关键。而第一天则尤为重要,如果第一天失水过多过快,所造成的缺陷可能以后都很难弥补。
3.4 裂缝的其他处理方法
实际施工中,往往是非强度原因造成现浇混凝土裂缝,其处理方法有:
(1)化学灌浆法:采取环氧类的化学浆液或水泥浆液对裂缝进行灌注填充,既提高了结构的整体性,又能有效阻止钢筋的进一步锈蚀。
(2)迭合层法:对原有混疑土层凿毛清理,铺设钢筋网,重新浇筑一层细石混凝土整浇层,提高板块的刚度和整体抗变形性能。
(3)整体处理法:通过增设构件、改变传力途径、地基处理、结构补强等整体方法针对已出现的裂缝,视具体情况采取封堵或约束的方案。
4 结语
以上对大面积混凝土裂缝问题进行了理论和实践上的初步探讨。具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,可以在很大程度上减少大面积混凝土裂缝的产生,从而在一定程度上使大面积混凝土有害裂缝得到有效的控制。
[关键词]地面工程;大面积混凝土;裂缝;施工
中图分类号:TU755. 6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)11-0100-01
1 前言
混凝土在现代建筑工程建设中占有重要地位。混凝土也称砼,是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶結材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大;同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽,使其使用范围十分广泛。但是,在建筑工程中,常常会发现混凝土的裂缝问题。
2 砼裂缝产生的原因
2.1 温度、湿度变化
温度裂缝多发生在大体积和大面积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。温度裂缝通常是中间宽两端窄,而冷缩裂缝的宽窄变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳、抗折及抗渗等能力。
2.2 应力变化
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只承受压应力,但在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会等效爆破出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
3 控制及防止措施
3.1 施工环节的预防措施
(1)严格控制混凝土施工的配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量,要求监理严格监督控制。把好质量关,选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,适当减少空隙率以减少混凝土收缩量,从而加强混凝土的抗裂强度。
(2)现浇板块浇捣的养护实践证明,混凝土养护工作,是整个施工过程中非常重要的环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝。更重要的是在高温下施工,应经常浇水养护,一可减少因温度产生的裂缝,二可降低由于混疑土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝。
(3)必须注意各工种交叉作业时间。对于大面积钢筋砼,在板底钢筋绑扎后,线管预埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴。此外,有必要增加一定数量的钢筋工,在混疑土浇筑前及浇筑中及时进行整修。当浇筑时,应在裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域。应铺设临时活动跳板,尽量避免上层钢筋受踩踏而变形。
3.2 合理使用外加剂
(1)混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。外加剂可增大毛细孔径降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。
(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
(5)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土的抗裂性能。
(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高混凝土的抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
(7)掺加外加剂可使混凝土密实性好,有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
(8)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
(9)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。
3.3 控制保养时间
(1)对不掺用减水剂的的普通混凝土,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12 h以内。但对大量掺用减水剂的混凝土,初凝后8 h内的收缩急剧增加,在实际工程中最大量的板块裂缝也主要出现在初凝后的几小时以内。因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键。
(2)需要及时而充分的湿养护。所谓及时养护主要是在混凝土的表面没有失水前就进行养护。根据试验和生产资料,混凝土的7 d强度约为28 d强度的65% 85%,因此规范要求湿养护7d是合理的,最好能保持7 d都不失水。根据我们的实际经验,在这7 d中,时间越靠前,混凝土越容易失水,越容易形成缺陷,防止失水也越重要。3 d强度约为28 d强度的45%~60%,所以前3 d防止失水尤为关键。而第一天则尤为重要,如果第一天失水过多过快,所造成的缺陷可能以后都很难弥补。
3.4 裂缝的其他处理方法
实际施工中,往往是非强度原因造成现浇混凝土裂缝,其处理方法有:
(1)化学灌浆法:采取环氧类的化学浆液或水泥浆液对裂缝进行灌注填充,既提高了结构的整体性,又能有效阻止钢筋的进一步锈蚀。
(2)迭合层法:对原有混疑土层凿毛清理,铺设钢筋网,重新浇筑一层细石混凝土整浇层,提高板块的刚度和整体抗变形性能。
(3)整体处理法:通过增设构件、改变传力途径、地基处理、结构补强等整体方法针对已出现的裂缝,视具体情况采取封堵或约束的方案。
4 结语
以上对大面积混凝土裂缝问题进行了理论和实践上的初步探讨。具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,可以在很大程度上减少大面积混凝土裂缝的产生,从而在一定程度上使大面积混凝土有害裂缝得到有效的控制。