预拌混凝土产生裂缝的原因及在工程中的预防施工措施.pdf

2 0 1 1年 第 3 期 (总 第 2 5 7 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 l ( T o t a l No 2 5 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TECHNoL oGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 3 0 4 5 预拌混凝土产生裂缝的原 因及在工程中的 预防施工措施 沈丹颖 ( 沈 阳电力建设监理有 限公司 ，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ) 摘要 ： 根据沈阳市地铁一号线主变电所工程混凝 土施工管理数据 ， 分析出预拌混凝 土在施工过程 中出现裂缝的主要原 因有 ： 塑性收缩 、 沉 降收缩 ； 温度裂缝 ； 过早载重 、 错误振捣等 。 通过有针对性 的采取塑料膜包裹 防止水 分蒸发过快 ； 降低混凝 土中水的 比例 以减少收缩程 度 ； 在 大体积混凝土内适 当预 留一些孔道 ， 并 注意表面保温减小混凝 土内外温差 ； 施工计 划中预 留充足 的凝固时间； 规范施工工艺等措施 ， 成功 的保证 了该工程的混凝土浇筑的质量。 关键词 ： 预拌混凝 土；裂缝 ；预防 ；地铁 ；变 电站 中图分类号 ： T U5 2 8 0 7 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 1 4 2 0 3 Ca u se s of c r a c k s on r ea d ymi x ed c on c r e t e an d pr e ve nt i on mea s ur e s i n engi ne e r i ng S HEN Da n - y i n g ( S h e n y a n gE l e c t r i c P o we r C o n s t r u c t i o n S u p e r v i s i o nC o ， L t d ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ac c o r d i n g t O S h e n y a n g M e t r o Li n e m a i n s u bs t i o n o f c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n m a n a g e me n t d a t a ， a na l y z e t he p r o c e s s o f r e a d y mi x e d c o n c r e t e c r a c k s i n t h e c o n s tr u c t i o n o ft h e ma i n r e a s o n s： p l a s t i c s h rin ka g e， s e t t l e me n t c o n t r a c t i o n； t e mpe r a t u r e c r a c k； pr e ma t u r e l o a d i n g， v i b r a t i o n a n d o t h e r e r r o r s T hr o u g h t a r g e t e d t o p l a s t i c wr a p t O p r e v e n t e x c e s s i v e e v a p o r a t i o n； r e d u c e t h e p r o p o r t i o n o f wa t e r i n c o n c r e t e t o r e d u c e s h r i nk a g e； i n the l a r g e v o l u me o f c on c r e t e wi t h i n t h e a p p r o p r i a t e n u mb e r o f c h a n n e l s s e t a s i d e a nd p a y a t t e n t i o n t o r e d u c e t h e c o n c r e t e s u r f a c e ， i n s i d e a n d o u t s i d e t e mp e r a tur e i n s u l a t i o n； c o n s t r u c t i o n p l a n a l l o w a mp l e t i me f o r s o l i d i fic a t i o n； r e g u l a t e t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a nd o t h e r me a s u r e s t o e n s u r e t h e s u c c e s s o f t h e p r o j e c t the q u a l i t y o f t h e c o n c r e p o u r i n g Ke y wor ds ： r e a d y - mi x e d c o n c r e t e； c r a c k； pr e v e n t i o n； me t r o； t r a n s f o r me r s u b s t a t i o n 0 引言 预拌混凝土在施丁过程中常见的质 量问题就是裂缝 问题。 其中以最常见 的楼板 ， 尤其是 表面系数大 的板 、 墙 以及 大体积 混凝土在施工中出现 的裂缝较 为严重 。 混凝土是由水泥、 砂 、 石子等材料组成的非均质脆性材料 ， 由于混凝土材料组成的材质不一致及受 温度 、 湿度等外部环境 条件 的影响 ， 会形成细微裂缝 ( 俗称龟裂 ) 。 收缩是混凝土的固有特性， 而混凝土结构的开裂除由于地 基不均匀沉降、 过早拆模或超负荷使用等因素外， 一般都是由 于混凝土收缩引起的。 随着预拌混凝土的普遍使用， 混凝土的坍 落度普遍比现场搅拌的大。 特别是泵送混凝土的大量采用， 更加 剧了混凝土的收缩， 裂缝出现的可能性更大。 然而也仅仅是可能 性而 已， 绝非必然。 混凝土产生裂缝 的具体原 因很复杂 ， 究其根源不外乎材料 、 施工、 设计等方面的因素。 解决裂缝的问题也主要从这三方面着 手。 据有关报道， 由施工因素造成的混凝土早期裂缝可能占8 0 左右 ，因混凝 土材料方面原 因造成的裂缝可能 占 l 5 左右 ， 因 设计不当造成的裂缝 可能 占 5 左右。 正因为混凝土 工程 施工 中产生 的混凝土裂缝 占到全部裂 收稿 日期 ：2 0 1 0 1 0 - 2 0 I 42 缝 的 8 0 ， 所 以本研 究专 门从施工方 面探讨裂缝产生 的原 因 ， 并详细介绍了采取的预防措施。 1 工程 概 况 沈阳市地铁一号线一期及延伸线工程北三经街主变电所 工程是沈阳市地铁一号线的核心变电站， 担负着向整条地铁提 供电力的任务。 该项 目施工工期紧， 施工期间气温跨度大。 有很 多不利于提高质量的外在因素。 为了提高施工质量， 根据理论分 析 ， 采取 了有针对性 的预防措施。 最终按期保质保量 的完成了该 工 程 。 沈阳市地铁一号线一期延伸线工程北三经街 6 6 k V主变 电所设在地铁南市站附近， 位于地铁号线及二号线交叉处。电 缆通道由三经街和十一纬路交叉处开始向北布置 ， 变电所位于 交通银行北侧的三角绿化带区域。 该工程 建筑 面积 4 3 0 4 7 3 m ， 为地 上一层 ， 地下三层 ， 主体 部分埋人地下， 共分为三层。 地上一层层高4 5 m。 -+ 0 0 0 0 0 m以 下2 2 5 0 m处为地下一层顶板。 地下一层包括主控、 值班休息室、 3 5 k V无功补偿及接地变室 、 消防控制室和卫生间、 风机房 、 货 梯间等 ， 层高 5 1 m。 地下二层包括 3 5 k V开关柜 、 3 5 k V无功补 偿及滤波室、 风机房、 消防气室等， 层高 5 7 m。 变压器室、 散热 器室、 G I S室含地下一、 二层 ， 层高 1 O 8 m。 地下三层主要为电缆 夹层 ， 包括风机房， 进风口、 货梯井道地坑等， 层高 4 5 i r l 。 本工 程基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础， 基础埋深为一 1 9 3 5 0 m， 混凝土为 C 3 5 ， 其厚度为 2 m， 混凝土为防水混凝土， 防水等级 为一级， 防水混凝土的抗渗等级为 S 1 0 。 2 混凝土塑性 ， 沉降收缩引起的裂缝 2 1 塑性 收缩 裂缝 塑性收缩是新拌混凝土失水引起的收缩。 它的失水是由表 面脱水而引起。 新拌混凝土颗粒之间的空间完全充满水， 当高风 速 、 低相对湿度、 高气温和高的混凝土温度等因素作用时， 水从 浆体向表面移动， 从表面脱水， 这时， 产生毛细管负压力 ， 随着 失水增加， 毛细管负压逐渐增大， 产生收缩力 ， 使浆体产生收 缩。 当收缩力大于基体的抗拉强度时， 就会使表面产生开裂。 据 试验， 混凝土早期塑性收缩最大速率发生在浇筑后 l 4 h ， 此后 收缩平缓。因此在收缩速度较大的时期特别要采取保护措施以 避免混凝土开裂。 影响混凝土塑性收缩的主要因素是风速、 相对湿度、 气温 和混凝土本身的温度。 高风速 、 低相对湿度 、 高气温和高的 昆凝 土温度将使混凝土的失水加剧， 从而增加塑性收缩。 混凝土的 收缩在夏季最为严重。 据可靠数据， 若混凝土表面脱水速率超过 0 5 k g ( m2 h ) ， 则失水速率将大于渗出水到达混凝土表面的速率， 并造成毛细管负压， 引起塑性收缩， 如蒸发速率超过 1 0 k g ( m2 h ) ， 需采取预防开裂的措施。 为 了预防这种开裂 ， 本工程中采取 了多项措施 ： 首先 ， 在满 足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土坍落度， 混凝土在浇 筑前应将基层和模板浇水湿透 ， 避免 吸收混凝土中的水分 ； 其次 ， 严格控制水灰比和水泥用量， 减少孑 L 隙率和砂率； 第三， 控制振 捣、 不能漏振、 过振 ， 只有振捣密实减少收缩率才能提高混凝土 抗裂程度； 最后， 在混凝土终凝前将裂缝用木抹子搓平， 可使裂 缝愈合。 混凝土浇筑过程 中，现场施工员 和专业监理 同时在场 ， 认 真检查混凝土振捣方法是否正确， 是否存在漏振或振动太久的 情况。并随时观察模板及其支架： 看是否有变形、 漏浆、 下沿或 扣件松动等异常情况。如有异常应立即通知施工单位采取措施 进行处理 ， 严重时应马上停工。 2 2 沉 降收 缩裂缝 混凝土浇筑振捣后， 粗骨料沉落挤出水分 、 空气， 表面呈泌 水性而形成竖向体积缩小沉落， 这种沉落受到钢筋、 预埋件、 模 板、 大的粗骨料以及先期混凝土局部阻碍约束， 或混凝土本身 相互沉降量相差过大而造成裂缝。 这类缝隙多在钢筋表面通长 方向或箍筋上断续 出现 ， 裂缝呈梭形 ， 长短宽窄不一 ， 深度一般 不超过 1 - - 4m m。 沉降收缩裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑初凝后 3 4 h 左右， 表面没有被覆盖， 尤其是楼板结构在炎热或风大天气， 混 凝土表面水分蒸发过快加之混凝土产生水化热 ， 或者被模板吸 水过快 ， 混凝土本身的水化热等原因使变形应力而导致开裂。 混凝土表面蒸发和吸收水分的速度快， 洒水养护又不能及时补 充， 导致早期收缩过大， 混凝土沉降收缩就极易产生。 预拌? 昆 凝 土正是为了满足可泵送性 、 流动性 ， 而加大 昆 凝土的砂率和坍 落度， 再加上夏季施工及混凝土中掺加一些缓凝剂 ， 早期强度 上升缓慢水分散失， 也易形成裂缝。 为了预防沉降收缩裂缝， 采取了多种方法： 首先， 预拌混凝 土单位在满足可泵送的前提下尽量减小坍落度， 严格控制混凝 土配合比、 骨料的粒径及含泥量； 其次： 明确要求施工单位在浇 筑混凝土时要按顺序浇筑 ， 合理安排施工顺序。 分层 、 分块浇筑 ， 浇筑速度不宜过快 。 对已浇筑的混凝土 ， 在终凝前进行二次振动 ， 提高其黏结力和抗拉强度， 并减少内部裂隙与气孔， 提高抗裂 性能。 二次振动完成后， 板面要找平 ， 并排除板面多余的水分。 若发现局部有漏振及过振情况时， 及时返工处理。 一 般的沉降收缩裂缝都属于非结构性裂缝， 对结构性能无 大影响。 GB 5 0 1 6 4 -9 2 ( ( 混凝土质量控制标准 中也有明确规定， 塑性沉 降和收缩时无 明显 区别 ， 交织 在一起 。 混凝土所用原材 料质量有一定影响， 但不起决定作用。 笔者曾做过这样的一种 试验 ， 在 8 9月份 炎热季节上午 浇筑 的混凝土 ， 到 中午就开始 出现裂缝 ， 终凝后 的裂缝存在部分达 3 4 mm深。 傍晚浇筑 自拌 混凝土通过控制水量、 骨料， 调整坍落度 5 O 8 0 i i l i n 、 粗骨料粒 径 1 3 M 5 c m， 未再发现裂缝 。 通过 比较发现 ， 减少混凝土 中水 所占的体积 ， 使混凝土不为水的蒸发而体积减小， 也就使混凝 土塑性 、 沉降收缩产生裂缝 减少 。 说 明施工工艺与环境 、 条件对 混凝土非结构性裂缝起决定性作用 。 3温度 裂缝 混凝 土表面温度裂缝 ， 多是 由于温差较大 引起 的 ， 特别 是 大体 积混凝土 ， 在硬化过程 中水泥放 出大量 的水化热 ， 内部温 度不断上升， 并且其大部分热在 2 3 d内放出， 混凝土是热的不 良导体 ， 产生 的大量水化热不 容易散发 ， 而混凝土表 面散热 较 快， 使内外截面产生温度梯度， 特别是昼夜温差较大时， 混凝土 内外 温差过大 ， 外部混凝土遇冷变形 ， 产生拉应力 ， 混凝土此 时 抗拉强度低 ， 当混凝土 内部拉应力超过混凝土抗拉强度时 ， 混凝 土便产生裂缝 。 为预防温度裂缝， 选用配制的混凝土使用了低水化热的水 泥材料， 冰在混凝土中掺和适当减少水化热量。 并且严格要求施 工单位设置测温装置， 在大体积混凝土内适当预留一些孔道， 在内 部通循环冷水或冷气冷却， 但降低温度不超过0 5 1 0 h 。 加强 温度管理 ， 混凝土拌制时温度要低于 2 5， 浇筑时要低于 3 O ， 浇筑后控制混凝土温度与大气温差不大于 2 5 。 加强养护测温 工作， 发现温差过大要及时覆盖保温， 使混凝土缓慢地降温， 缓 慢地收缩 ， 以有效地降低约束力， 提高结构抗拉能力。 4 不合理的施工组织造成 裂缝 施工方面 的原因主要有 2种 。 4 1 赶进度造成的裂缝 预拌混凝土由于采用搅拌车运送、 泵送浇捣， 混凝土坍落 度比较大， 凝结时间比较长。 一般混凝土初凝时间都在 1 0 h以上， 甚至更长。 即使在炎热的夏天， 混凝土掺了高效缓凝减水剂后， 表面被太阳曝晒 ， 水分蒸发很快 ， 表面形成一层几毫米厚“ 被 子” ， 看上去混凝土好像已凝结 ， 实际上内部还远未达到初凝 ， 甚至还能流动。 笔者曾多次用贯人阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝 土砂浆在太阳直晒之下的凝结时间， 结果初凝时间都在 1 2 M6 h 。 这样的混凝土若不进行二次振捣和多次抹面， 混凝土表面不可 避免会出现裂缝。 开始裂缝是浅表的、 窄细的， 若不及时处理， 裂缝就会扩展 ， 由于应力集中 ， 最终的裂缝很可能是贯穿性的。 1 43 施工单位为赶进度 ， 浇筑后的混 凝土未达到设计抗压强度 要求的 1 2 MP a ， 甚至在 浇筑后不到 2 4 h即开始 上人 ， 堆放材 料， 过早沉载或超载， 早期 受震导致梁板开裂 。 施工过程中模板 支设不牢或移动 ， 会 出现裂缝。 采用二次振捣可以消除因塑性沉降而引起的内分层， 阻断 冈泌水 而留下的连贯通道 ， 改善骨料界 面结 构 ， 提高混凝土强 度和抗渗透能力。 进行二次以上抹面时， 最好采用手扶抹压机， 可以有效提高因泌水而削弱的混凝土表面强度 ， 消除“ 被子 ” 现 象， 使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝及时得到愈合。 有人怕二次振捣会影响混凝土强度 。 实际上对初凝前的混 凝土进行二次振捣不仅不会降低强度 ， 反而会使强度提高。 试 验显示 ： 在进行混凝土试块制作 的同时 ， 留出一份试样过 3 h后 再去做试块 。 试压结果 3 h后做的试块强度反而高。 这就说明 由 于二次振捣消除了混凝土内分层 ， 改善了骨料界面状况， 提高 了强度。 为了杜绝赶进度现象 ， 要严格要求施 丁单位 制定明确的施 工计划 ， 详细规划施_T保护区域 ， 预 留凝结养护时间。 4 - 2 不 正确振捣 方式 的造成 的裂缝 不正确 的振捣方式造成混凝 土分层离析 、 表 面浮浆 而使混 凝土面层开裂或造成混凝土砂浆大量向低处流淌 ， 致 使混凝土 产生不均匀沉降收缩 ， 在结构厚薄交界处 出现裂缝 。 工程施工初 期的地下室底板混凝土T程， 底板厚 4 0 c ： m， 地梁深达 l m。 在进 行混凝土泵送浇筑时 ， 施一 人员不是先浇地梁后浇板， 而是 将泵 管放在底板上面 ， 任混凝土堆在板 面上 ， 然后用 振动棒把混凝 土往地梁里推。结果地梁里的混凝土砂浆比例肯定比板上高。 地梁由于本身深度比底板深一倍多， 沉降本来就比底板大， 加上 这不恰 当的浇捣 方式 ， 就进一步加剧 了两者之间的沉降差别 ， 必然产生裂缝 。 事实也正是如此 ， 混凝土硬化后在板梁交界处有 规律地 出现了许 多互相平行的裂缝 。 在发现问题后要立即要求全部重新浇筑。 为了彻底杜绝这 些问题 ， 要对施工单位加强现场管理； 强化施工人员教育； 提高 监理巡视_丁地频率等措施。 实践证明： 这些措施有效地提高了 地施工秩序 ， 避免了施工原 因造成了裂缝 。 预拌混凝土早期裂缝的原因往往是很复杂的， 但从混凝土 的性质来看， 单靠提高混凝土自身的质量， 而施工方在施工中 不采取措施是不能保证混凝土最终质量 的。 在 J G J T 1 O 一9 5 混 凝土泵送施工技术规程 及 GB 5 0 1 6 4 -9 2 ( 混凝土质量控制标 准 中对此都有详细要求。 因此只有供应单位和施工单位双方 密切配合比， 并严格遵照预拌混凝土的有关标准、 规范进行生 产管理和施工才能切实保证混凝土的质量 。 参考文献 ： 1 彭圣浩 建筑工程质量通病防治手册( 第二版) 【 M 北京 ： 中国建筑工 业 出版社 ， 1 9 9 0 2 林婉华， 等 建筑施工手册 M 】 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 8 3 】 G B 5 0 2 0 4 -9 2 ， 混凝土结构工程施工验收规范i s 1 9 9 2 4 G B 5 0 1 6 4 -9 2 ， 混凝土质量控 制标准 S 1 9 9 2 作者简介： 沈丹颖( 1 9 8 7 一 ) ， 女 ， 监理工程师， 国家注册监理师。 联系地址 ： 辽亍省沈阳市和平区八经街 9 4号 ( 1 1 0 0 0 6 ) 联系电话 ： 1 3 9 4 0 4 7 7 3 9 8 中国建筑业协会在京召开五届二次理事会 3 月 1 6日， 中国建筑业协会五届二次理事会暨常务理事会在北京隆重召开。 根据会议议程， 全体代表听取了吴涛副会长关于五 届一次理事会以来的协会工作报告。大会审议通过了以下事项： 增补和调整部分理事和常务理事； 同意分支机构“ 中国建筑业协会 建筑企业经营管理专业委员会” 更名为“ 中国建筑业协会建筑企业经营和劳务管理分会” ； 鉴于中国建筑节能协会已成立， 会议决定 撤销协会下属建筑节能分会并成立绿色施工分会； 修订完善 中国建筑业协会章程 ； 同意接收远洋国际建设有限公司等 8 9家单位 为新会员。 来 自北京、 上海、 广东、 广西、 云南、 新疆的地区行业代表分别作主题发言。 各理事单位的理事和会员单位代表共 2 0 0 余人 参加会议， 会议 由徐义屏 副会长主持。 中国建筑业协会会长郑一军 出席会议并做重要讲话 。郑会长明确了协会 2 0 1 1 年 四个工作要点 ， 即切实加强以建立 良好的建筑 市场秩序为重点的系列调查研究， 为政府给企业创造 良好的市场环境提供咨询和建议； 以加强对项目经理和中小企业管理人员培 训为重点， 努力使培训工作制度化 、 规范化 ， 促进从业人员素质提高 ； 以纪念 中国建筑业协会成立 2 5 周年 为契 机 ， 加强对建筑业在 国民经济与社会发展 中的地位和作用的宣传报导 ； 以建筑节能减排和绿色施工为重点 ， 加强全行业先进典型经验 的总结和交流 。 郑会长在讲话中指出， 根据国务院加大既有建筑节能改造投入， 积极推进新建建筑节能的工作要求 ， 协会要大力推广节能减排 通用、 实用技术。以成立绿色施T分会为开端， 加大力度贯彻落实 绿色建筑评价标准 、 建筑工程绿色施工评价标准 、 绿色施工 导则 “ 两个标准一个导则” 。要以绿色施_T为主题， 召开全国范围的高水平的技术经验交流会， 同时表扬一批认真贯彻执行“ 两个标 准一个导则” 、 节能减排效果突出的优秀企业和项目。要大力提倡大型建筑企业与低碳技术的研发 、 设计 、 材料、 施工等各单位通力 合作 ， 完善绿色施工产业链条 ， 组建一定规模的产业联盟 。 郑会长还强调， 要进一步发挥各地方协会和分支机构的作用， 增强各单位履行“ 提供服务、 反映诉求 、 规范行为” 的能力。建立完 善关于激励理事和常务理事的长效机制， 表扬- L L 认真履行职能的理事及常务理事单位。开拓多种渠道的交流方式， 密切省级协会 与中建协的联系。此外， 还应加强协会内部尤其是秘书处和分支机构的建设 ， 修改完善 分支机构管理办法 、 制定 秘书处竞争上岗 暂行办法 、 工作纪律与绩效考核试行办法 等规章制度， 制定 中国建筑业协会发展规划 ， 为协会中长期发展确定方向和目标 ，从 而更好地为行业服务 。 与会代表一致认为， 2 0 1 1 年是我国实施“ 十二五” 规划的开局之年， 党中央关于深化改革开放 、 加快转变发展方式的战略决策为 建筑业发展带来了历史机遇。中国建筑业协会在第五届理事会的领导下， 将一如既往地服务企业、 服务行业 ，为推动建筑业的可持 续发展、 构建社会主义和谐社会做出应有的贡献。 1 4 4