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摘要:建筑工程中对于混凝土裂缝的控制预防一直是被人们所关注的重点问题之一,而裂缝作为混凝土结构中最显著也是危害较大的一种病害形式,也的确需要工程技术人员予以重视。文章从建筑施工中混凝土产生的裂缝形式谈起,进一步就各种裂缝的有效控制对策进行分析,希望为相关工程建设提供参考。
关键词:建筑;施工;混凝土;裂缝;控制
一、前言
作为建筑工程中最常见的一种材料,混凝土的应用十分广泛。大多数建筑结构的主体都是选用混凝土作为基础材料,因此需要对其常见的裂缝病害进行分析与预防,从而保障其质量满足使用需求。从材料角度来看,混凝土是一种表观密实但微观多孔性的混合型建筑材料,它包含有水泥、级配骨料、水及外掺剂等材料所共同形成,在选择好相应的材料配比后,需要对混合料进行拌和,而在拌和及后续浇筑成型阶段,由于水泥的水化作用及一系列复杂的物理化学变化作用,会使硬化的水泥石之中产生细小的微裂,以及非水化用水蒸发后形成的气孔。这些细小的裂缝是不足以对混凝土整体的强度及结构功能产生危害和影响的,但在长时间或温差、沉降等变化的影响下,微裂就会拓展贯通,进而形成宏观的裂缝,给混凝土结构带来强度损失和耐久性问题,而对于钢混结构来讲,由于裂缝使得裹附于混凝土内部的钢材材料得以外露,因此会受到水分和外界条件的腐蚀,降低整个结构的承载能力,威胁建筑结构的使用安全。因此必须要对混凝土结构的裂缝进行细致的分析,下面先就几种主要的裂缝形成的机理进行分析。
二、混凝土裂缝形成机理分析
从裂缝的深度和扩张情况来看,建筑结构中混凝土形成的裂缝按照危害情况大小来看主要分为三种,即表面开裂、深层裂缝以及贯穿裂缝。表面开裂情况较为常见,但其危险性较小,防治或修补起来也较为容易,其主要产生原因在于混凝土养护结束后的早期一段时间内,由于材料表面张力的原因,使得混凝土结构整体内外的应力形变存在差异,即表面收缩应力大于内部应力,这种情况下就会发生所谓的表面缩裂,也就是干缩开裂。
深层裂缝则具有一定的危害性,也使着重需要考虑预防和治理的问题。一般来说其形成过程在经历一定的外力作用后或渗入水分后会发展为贯穿裂缝,直接造成混凝土结构的破坏即结构整体不能再使用。裂缝的发展可能不是一次直接形成的,尤其以冬季的温缩裂缝最为明显,混凝土结构在施工过程中,由于其工程量大,时间跨度也久,因此无可避免的会经历冬季,而在冬季进行施工浇筑的混凝土结构部分很可能由于外部气温过低,再加上水泥在水化过程中内部产生一定的水化热,二者存在较大温差,进而给混凝土结构带来一定的温度梯度。当这种温度梯度扩展到一定程度后,混凝土结构内部和浅层的拉应力超过了它自身的极限抗拉强度,从而开始发展为表面浅层次的裂缝。而随着时间推移,水泥水化反应接近尾声,混凝土结构内部的热量逐渐丧失,混凝土整体开始由升温膨胀变为降温收缩,在这一过程中,如果温度的突变率高于其极限值,内部应力过高,则会在表层裂缝的基础上进一步形成深层裂缝;再加上如果在拌和过程中添加的水过多,混凝土内部产生冻融循环或内部孔隙率较大的情况,这些深层裂缝很容易贯通起来形成贯穿裂缝,导致了混凝土结构的破坏。
此外,由于地基沉陷、施工拌和工艺及材料问题等因素形成的裂缝我们暂且不谈,就从这些混凝土结构产生的内部裂缝机理人手,对混凝土施工阶段的主要质量控制点进行下一步的讨论。
三、混凝土裂缝控制技术要点
(1)拌和時添加合适外加剂
使用外加剂首先是从防水材料上抑制和减少混凝土中孔隙的生成,其次是改变水泥水化特征以堵塞和切断透水通道。减水剂对水泥具有强烈的分散作用,可减少混凝土的拌合用水,从而减小混凝土的孔隙率,降低裂缝贯穿的可能性。近年来我国北方地区引进的烃基及醇基胺类化合物非引气型表面活性剂,可有效使混凝土的耐久性指数提高50%-80%,其引气量虽少但气泡很细且均匀分散,因此对提高混凝土抗裂性非常有利。
(2)强化施工浇捣
从混凝土浇筑及振捣人手,浇筑时要注意尽可能减小混凝土泵送至模板内的塌落度,尽可能控制拌合物的自由落差在1米以内,从而尽可能减少出现离析等不良浇筑现象,同时按照规定对人模混凝土进行振捣,对于机械振捣难于开展的部位用人工方式进行检验和振拌,对于出现离析后要及时予以处理,振捣时为保证接层位置混凝土质量应当在上层混凝土加入后把振动棒插入下层混凝土中一定长度(10cm)。
(2)改善约束条件
建筑工程施工应当尽量避免進行大体积混凝土的直接浇筑,如果采用直接进行浇筑时最好设立合理的施工缝,或者设置相应的施工后浇带,放松约束程度,尽可能的降低每次浇筑过程中水泥水化热的聚集和应力集中。另外,如果是对混凝土基础进行浇筑时,应当在结构与底层岩土间设立滑动层或沥青卷材,降低附加约束应力。
(3)强化早期养护
常用的热养护方法有电热法、蒸汽养护法及热拌混凝土蓄热养护法。目前我国常使用的还是蒸汽养护法。早强剂、防冻剂目前主要以氯盐、亚硝酸盐为主,三乙醇胺复合早强剂使用也较普遍。混凝土形成早期裂缝或在反复冻融作用下物理力学性能的降低,除了在混凝土内部产生冰晶体,使水泥石内部结构产生微裂纹外,还由于混凝土及钢筋混凝土组成成分的热传导性不同,使大量水分向骨料或钢筋表面迁移。当温度继续降低时,在这些地方出现了冻结的冰夹层,因而破坏了混凝土中各组成成分之间、水泥浆和骨料及钢筋之间的结合。选用合理的养护方式来强化混凝土早期水化过程中温度应力的均匀释放与应力的合理松弛,确保其内在质量达到要求。
关键词:建筑;施工;混凝土;裂缝;控制
一、前言
作为建筑工程中最常见的一种材料,混凝土的应用十分广泛。大多数建筑结构的主体都是选用混凝土作为基础材料,因此需要对其常见的裂缝病害进行分析与预防,从而保障其质量满足使用需求。从材料角度来看,混凝土是一种表观密实但微观多孔性的混合型建筑材料,它包含有水泥、级配骨料、水及外掺剂等材料所共同形成,在选择好相应的材料配比后,需要对混合料进行拌和,而在拌和及后续浇筑成型阶段,由于水泥的水化作用及一系列复杂的物理化学变化作用,会使硬化的水泥石之中产生细小的微裂,以及非水化用水蒸发后形成的气孔。这些细小的裂缝是不足以对混凝土整体的强度及结构功能产生危害和影响的,但在长时间或温差、沉降等变化的影响下,微裂就会拓展贯通,进而形成宏观的裂缝,给混凝土结构带来强度损失和耐久性问题,而对于钢混结构来讲,由于裂缝使得裹附于混凝土内部的钢材材料得以外露,因此会受到水分和外界条件的腐蚀,降低整个结构的承载能力,威胁建筑结构的使用安全。因此必须要对混凝土结构的裂缝进行细致的分析,下面先就几种主要的裂缝形成的机理进行分析。
二、混凝土裂缝形成机理分析
从裂缝的深度和扩张情况来看,建筑结构中混凝土形成的裂缝按照危害情况大小来看主要分为三种,即表面开裂、深层裂缝以及贯穿裂缝。表面开裂情况较为常见,但其危险性较小,防治或修补起来也较为容易,其主要产生原因在于混凝土养护结束后的早期一段时间内,由于材料表面张力的原因,使得混凝土结构整体内外的应力形变存在差异,即表面收缩应力大于内部应力,这种情况下就会发生所谓的表面缩裂,也就是干缩开裂。
深层裂缝则具有一定的危害性,也使着重需要考虑预防和治理的问题。一般来说其形成过程在经历一定的外力作用后或渗入水分后会发展为贯穿裂缝,直接造成混凝土结构的破坏即结构整体不能再使用。裂缝的发展可能不是一次直接形成的,尤其以冬季的温缩裂缝最为明显,混凝土结构在施工过程中,由于其工程量大,时间跨度也久,因此无可避免的会经历冬季,而在冬季进行施工浇筑的混凝土结构部分很可能由于外部气温过低,再加上水泥在水化过程中内部产生一定的水化热,二者存在较大温差,进而给混凝土结构带来一定的温度梯度。当这种温度梯度扩展到一定程度后,混凝土结构内部和浅层的拉应力超过了它自身的极限抗拉强度,从而开始发展为表面浅层次的裂缝。而随着时间推移,水泥水化反应接近尾声,混凝土结构内部的热量逐渐丧失,混凝土整体开始由升温膨胀变为降温收缩,在这一过程中,如果温度的突变率高于其极限值,内部应力过高,则会在表层裂缝的基础上进一步形成深层裂缝;再加上如果在拌和过程中添加的水过多,混凝土内部产生冻融循环或内部孔隙率较大的情况,这些深层裂缝很容易贯通起来形成贯穿裂缝,导致了混凝土结构的破坏。
此外,由于地基沉陷、施工拌和工艺及材料问题等因素形成的裂缝我们暂且不谈,就从这些混凝土结构产生的内部裂缝机理人手,对混凝土施工阶段的主要质量控制点进行下一步的讨论。
三、混凝土裂缝控制技术要点
(1)拌和時添加合适外加剂
使用外加剂首先是从防水材料上抑制和减少混凝土中孔隙的生成,其次是改变水泥水化特征以堵塞和切断透水通道。减水剂对水泥具有强烈的分散作用,可减少混凝土的拌合用水,从而减小混凝土的孔隙率,降低裂缝贯穿的可能性。近年来我国北方地区引进的烃基及醇基胺类化合物非引气型表面活性剂,可有效使混凝土的耐久性指数提高50%-80%,其引气量虽少但气泡很细且均匀分散,因此对提高混凝土抗裂性非常有利。
(2)强化施工浇捣
从混凝土浇筑及振捣人手,浇筑时要注意尽可能减小混凝土泵送至模板内的塌落度,尽可能控制拌合物的自由落差在1米以内,从而尽可能减少出现离析等不良浇筑现象,同时按照规定对人模混凝土进行振捣,对于机械振捣难于开展的部位用人工方式进行检验和振拌,对于出现离析后要及时予以处理,振捣时为保证接层位置混凝土质量应当在上层混凝土加入后把振动棒插入下层混凝土中一定长度(10cm)。
(2)改善约束条件
建筑工程施工应当尽量避免進行大体积混凝土的直接浇筑,如果采用直接进行浇筑时最好设立合理的施工缝,或者设置相应的施工后浇带,放松约束程度,尽可能的降低每次浇筑过程中水泥水化热的聚集和应力集中。另外,如果是对混凝土基础进行浇筑时,应当在结构与底层岩土间设立滑动层或沥青卷材,降低附加约束应力。
(3)强化早期养护
常用的热养护方法有电热法、蒸汽养护法及热拌混凝土蓄热养护法。目前我国常使用的还是蒸汽养护法。早强剂、防冻剂目前主要以氯盐、亚硝酸盐为主,三乙醇胺复合早强剂使用也较普遍。混凝土形成早期裂缝或在反复冻融作用下物理力学性能的降低,除了在混凝土内部产生冰晶体,使水泥石内部结构产生微裂纹外,还由于混凝土及钢筋混凝土组成成分的热传导性不同,使大量水分向骨料或钢筋表面迁移。当温度继续降低时,在这些地方出现了冻结的冰夹层,因而破坏了混凝土中各组成成分之间、水泥浆和骨料及钢筋之间的结合。选用合理的养护方式来强化混凝土早期水化过程中温度应力的均匀释放与应力的合理松弛,确保其内在质量达到要求。