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混凝土在现代工程建设中占有重要地位,然而混凝土裂缝较为普遍。建筑施工是一项复杂
的系统工程,做好施工准备、施工组织调配、方案制定、质量控制和处理等方面需要广泛、综
合地运用现代化科手段,对施工各方面进行有效地控制和管理是防止混凝土产生裂缝的关键。
1、施工工艺方面的控制措施
(1)根据混凝土流动性大的特点,施工采用“分层定点、一个度、薄层浇筑、循序推进、一次
到顶”的斜面浇注方法,以缩小凝土暴露面积及加大浇筑速度(要求每小时供应量满足需要)以利
缩小浇筑时间。
(2)合理选择混凝土的浇筑和捣实方法,在浇筑柱、梁、板等相互连接的不同深度构件时,
如果不能在高度差处设置施工缝,则宜分层浇筑,比如先浇筑到梁底面,待沉降稍稳定后再往
上浇筑,其时间的间隔一般不小于2小时,防止在构件的连接部位出现裂缝。
(3)按照设计要求严格控制混凝土配比。混凝土的配比是保证混凝土强度极限的最优的组分
的比例。其中水和泥的用量影响着混凝土的干缩变量。施工中严格控制混凝土配比可以有效地
控制混凝土的干缩变量,防止裂缝的产生。
混凝土的配合比应根据设计的混凝土强度等级、耐久性、坍落度的要求,试验室应结合原
材料实际情况确定一个既满足设计要求,又满足施工要求,同时经济合理的混凝土配合比。影
响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比,要控制混凝土质量,最重要的是控制水泥
用量和混凝土的水灰比两个主要环节。在相同配合比的情况下水泥强度等级越高,混凝土的强
度等级也越高。水灰比越大、混凝土的强度越低,增加用水量混凝土的坍落度是增加了,但是
混凝土的强度也下降了。
(4)严格按施工规范要求合理把握拆模时间。拆模时间对混凝土裂缝的产生有重要影响,在
施工时模板应支撑牢固,确保足够的强度、刚度及稳定性,并使地基和模具受力均匀。拆模时
如发现表面微裂缝、蜂窝、麻面、露筋要及时补抹水泥浆。杜绝过早拆模和过早上荷载。
在混凝土的施工中为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土
温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模在表
面引起很大的拉应力出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期由于水化热的散发,表面引起相
当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板表面温度骤降,必然引起温度梯度
从而在表面附加一拉应力与水化热应力叠加,再加上混凝土干缩表面的拉应力达到很大的数值
2
就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等对
于防止混凝土表面产生过大的拉应力具有显著的效果。
(5)严格控制混凝土的制备。在制备混凝土时,应优先采用预拌混凝土。另外对品质、种类
相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货
时,应保证各预拌混凝土厂所用主要材料及配合比相同、制备工艺条件基本相同。
3.施工预防方面的控制措施
(1)为了防止裂缝减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件方面着手。
一是控制温度。
措施如下:采用改善骨料级配。用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施以
减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;
热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管通入冷水降温;规
定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;施工中长
期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
二是改善约束条件。
措施如下:合理地分缝分块,避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差
和侧面长期暴露。此外改善混凝土的性能、提高抗裂能力、加强养护、防止表面干缩、特别是
保证混凝土的质量十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是
十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
(2)加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低,只是对一
般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的而
与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者
间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到
抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2。因此在混凝土中要想利用钢筋来防
止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较
小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝
土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,
但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
(3)为保证混凝土工程质量防止开裂、提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂
的措施之一。
一、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。
增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。
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二、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%。
三、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。
四、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。
五、提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能。
六、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。
减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
七、掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
八、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。
九、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。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程实践中应多进行这方面的试验,
比单纯地靠改善外部条件,会更加简捷、经济。
(4)混凝土早期养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到如下效果:
一、使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;实践证明,混凝土
常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降
也容易形成裂缝。混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应
达到下述要求:防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;防止混凝土超冷,
应该设法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以
减少新老混凝土间的约束。
二、使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相
互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥
水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最
容易而且直接受到这种不利的影响。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施
工中应切实重视该时期的养护。
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混凝土在现代工程建设中占有重要地位,然而混凝土裂缝较为普遍。建筑施工是一项复杂
的系统工程,做好施工准备、施工组织调配、方案制定、质量控制和处理等方面需要广泛、综
合地运用现代化科手段,对施工各方面进行有效地控制和管理是防止混凝土产生裂缝的关键。
1、施工工艺方面的控制措施
(1)根据混凝土流动性大的特点,施工采用“分层定点、一个度、薄层浇筑、循序推进、一次
到顶”的斜面浇注方法,以缩小凝土暴露面积及加大浇筑速度(要求每小时供应量满足需要)以利
缩小浇筑时间。
(2)合理选择混凝土的浇筑和捣实方法,在浇筑柱、梁、板等相互连接的不同深度构件时,
如果不能在高度差处设置施工缝,则宜分层浇筑,比如先浇筑到梁底面,待沉降稍稳定后再往
上浇筑,其时间的间隔一般不小于2小时,防止在构件的连接部位出现裂缝。
(3)按照设计要求严格控制混凝土配比。混凝土的配比是保证混凝土强度极限的最优的组分
的比例。其中水和泥的用量影响着混凝土的干缩变量。施工中严格控制混凝土配比可以有效地
控制混凝土的干缩变量,防止裂缝的产生。
混凝土的配合比应根据设计的混凝土强度等级、耐久性、坍落度的要求,试验室应结合原
材料实际情况确定一个既满足设计要求,又满足施工要求,同时经济合理的混凝土配合比。影
响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比,要控制混凝土质量,最重要的是控制水泥
用量和混凝土的水灰比两个主要环节。在相同配合比的情况下水泥强度等级越高,混凝土的强
度等级也越高。水灰比越大、混凝土的强度越低,增加用水量混凝土的坍落度是增加了,但是
混凝土的强度也下降了。
(4)严格按施工规范要求合理把握拆模时间。拆模时间对混凝土裂缝的产生有重要影响,在
施工时模板应支撑牢固,确保足够的强度、刚度及稳定性,并使地基和模具受力均匀。拆模时
如发现表面微裂缝、蜂窝、麻面、露筋要及时补抹水泥浆。杜绝过早拆模和过早上荷载。
在混凝土的施工中为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土
温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模在表
面引起很大的拉应力出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期由于水化热的散发,表面引起相
当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板表面温度骤降,必然引起温度梯度
从而在表面附加一拉应力与水化热应力叠加,再加上混凝土干缩表面的拉应力达到很大的数值
2
就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等对
于防止混凝土表面产生过大的拉应力具有显著的效果。
(5)严格控制混凝土的制备。在制备混凝土时,应优先采用预拌混凝土。另外对品质、种类
相同的混凝土,原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货
时,应保证各预拌混凝土厂所用主要材料及配合比相同、制备工艺条件基本相同。
3.施工预防方面的控制措施
(1)为了防止裂缝减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件方面着手。
一是控制温度。
措施如下:采用改善骨料级配。用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施以
减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;
热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管通入冷水降温;规
定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;施工中长
期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
二是改善约束条件。
措施如下:合理地分缝分块,避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差
和侧面长期暴露。此外改善混凝土的性能、提高抗裂能力、加强养护、防止表面干缩、特别是
保证混凝土的质量十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是
十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
(2)加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低,只是对一
般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的而
与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者
间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到
抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200kg/cm2。因此在混凝土中要想利用钢筋来防
止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较
小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝
土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,
但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
(3)为保证混凝土工程质量防止开裂、提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂
的措施之一。
一、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。
增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。
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二、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%。
三、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。
四、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。
五、提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能。
六、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。
减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
七、掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
八、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。
九、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。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程实践中应多进行这方面的试验,
比单纯地靠改善外部条件,会更加简捷、经济。
(4)混凝土早期养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到如下效果:
一、使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;实践证明,混凝土
常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降
也容易形成裂缝。混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应
达到下述要求:防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;防止混凝土超冷,
应该设法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以
减少新老混凝土间的约束。
二、使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相
互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥
水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最
容易而且直接受到这种不利的影响。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施
工中应切实重视该时期的养护。