养护对混凝土剪力墙裂缝的影响及控制对策.pdf

2 0 1 3年第 l 2 期 l 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 3 No 1 2 De c e mb e r 养护对混凝土剪力墙裂缝的影响及控制对策 俞黎 明 ( 中元建设集团股份有限公司 ， 嘉兴 3 1 4 0 0 1 ) 摘 要 ： 通过混凝土养护 阻止混凝土剪力墙塑性收缩为切入点 ， 详 细分析 了养护对混凝土剪力墙塑性收缩裂缝 的影响 ， 以及通过选择合理的养护方式、 养护 时机 来防止 塑性 裂缝 的产生 关键词 ： 混凝 土； 剪力墙 ； 裂缝 ； 养护 ； 失水速率 ； 泌水速率 Ab s t r a c t ：T h r o u g h t h e c u ri n g o f c o n c r e t e t o p r e v e n t t h e p l a s t i c s h rin k a g e o f c o n c r e t e s h e a ri n g w a l l a s t h e f o c u s ， t h e e ff e c t s o f c u rin g o n p l a s t i c s h ri n k a g e c r a c k s o f c o n c r e t e s h e a ri n g wa l l a r e a n a l y z e d i n d e t a i l An d a v a i l a b l e c u r i n g a n d c u rin g t i me a r e c h o s e n t o p r e v e n t t h e p l a s t i c c r a c k s Ke y wo r d s ：C o n c r e t e ； S h e a ri n g wa l l ； C r a c k s ； C u ri n g ； De h y d r a t i o n r a t e ； Bl e e d i n g r a t e 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 1 2 6 O O 3 O前 言 由于混凝土剪力墙结构长度和表 面积较大 ， 导 致引起结构的收缩 、 膨胀更大 ， 因而更容易产生裂 缝 。剪力墙裂缝 9 0 以上是 由非荷载引起 的， 裂缝 产生的直接原因是应力 ， 应力是 由混凝土收缩或膨 胀引起的。其 中， 塑性收缩与外界温度 、 湿度关系最 大 ， 加强养护是解决塑性收缩最有效 的手段 1 养护对剪力墙裂缝的影响及控制对策 1 1 养护 目的 混凝土浇筑完成后 ， 主要是因失水速率大于泌 水速率 ， 从而产生塑性收缩 。失水速率与外界温度 、 湿度关系最大 ，泌水速率与混凝 土本质特性相关 同一施工配合 比下泌水速率是相对 固定的 养护的 目的是弥补外界温度 、湿度引起 的失水速率过大 ， 因此 ， 混凝土养护的主要 目的是平衡失水与泌水速 率 ， 解决混凝土的塑性收缩。 1 2 塑性 收缩 裂 缝 的产生 混凝土塑性收缩一般发生在混凝土浇筑后 到 混凝土终凝前的几个小时内， 此时混凝土 的状态仍 为塑性 ， 且强度尚未形成。特别 当外界环境干燥 、 炎 热 时混凝 土表 面的失水速率超过 了混凝土 内部 的 泌水速率 ， 在这种条件下 ， 塑性收缩便产生 1 2 1 塑性收缩裂缝的产生示意图 图 1 为塑性收缩裂缝 的产生示意图 可见当泌 水速率小于失水速率时 ， 混凝土表面即有可能产生 裂缝 。 1 2 2 混凝土剪力墙的失水方式 混凝土楼面是经常碰到 的一种结构形式 。 混凝 土楼 面的失水方式比较简单 ， 主要为蒸发失水。而 一 6 0一 图 l塑 性 收 缩 裂 缝 产 生不 恿 图 混 凝 土剪 力墙 结 构 的失 水 方式 比楼 面要 复 杂 ， 主 要 有以下三种 ： 蒸发失水 、 重力失水和模板吸水。 ( 1 ) 蒸发 失水 控制混凝土 的蒸发速率 ， 即防止混凝土蒸发失 水 。混凝土蒸发失水主要与外部环境有关 ， 主要有 ： 环境温度 、 相对湿度 、 风速 、 太阳辐射等 。蒸发失水 是夏季混凝土剪力墙施工控制 的重点 ， 因为夏季环 境温度高 、 气候干燥 ( 相对湿度低 ) 、 太阳辐射大 ， 甚 至当剪力墙位置处于风 口时 ， 水份蒸发更快。对于 夏季施工 ， 建议避开高温天气 ， 可选择阴天施工 ， 浇 筑混凝土时间可选在下午 4点以后或晚上 ， 浇筑完 成后及时采取降温保湿措施。 ( 2 ) 重力失水 重力失水是混凝 土在浇筑成型后 ， 水从混凝土 中析出并在重力作用下从模板缝隙中流走 ， 当混凝 土表面 的水流走后 ， 内部水又迁 移过来补充 ， 如此 形成循 环 ， 当混凝土坍落度较大时 ， 特别是坍落度 超过 1 2 0 m m时 ， 或混凝土离析时 ， 或剪力高度较高 时( 5 m以上) ， 重力失水情况尤为严重 。 ( 3 ) 模板吸水 俞黎明 养护对混凝土剪力墙裂缝的影响及控制对策 模板吸水 ， 主要是 因为模板 材料采用 了吸水材 料但又不充分湿润造成的。由于混凝土剪力墙表面 积较大 ， 混凝土与模 板接触面大 ， 因此 ， 模板必须充 分湿润 ， 否则会造成混凝土表面失水。 1 3 塑性收缩裂缝 的防治对策 通过观察大量楼面塑性裂缝的发展过程发现 ， 塑性收缩裂缝大都在混凝土终凝前 已产生 ， 通 常采 取的二次抹 面就是针对塑性 收缩裂缝采 取 的一种 措施 。但对于混凝土剪力墙 ， 二侧面均为全 封闭模 板 无法 观察到收缩裂缝 的发展过程 ， 也无法做到 二次抹面 。因此 ， 比较有效的措施是从混凝 土剪力 墙 塑 性 裂 缝 的形 成 原 因着 手 ， 阻止 裂 缝 的进 一 步 发 展 。具体就是采取一种有效的养护方法和合适的养 护时机来阻止与缓解混凝土的塑性收缩裂缝 。 泌水速率与混凝土 内 自由水份 的多少相关 ， 现 代混凝 土因高效减水剂 的采用 ， 水胶 比较低 ， 自由 水份较少 。 泌水 速率较低 ， 通 常认 为更 易产生塑性 收缩 。但实际并非如此 ， 因过多 自由水份引起 的过 大泌水 。 也会引起麻面、 塑性开裂等质量问题 。低水 胶 比 可 以大大减少胶凝 材料的用量 ， 从综合 上考 虑对裂缝是有利的。另外 ， 根据相关研究结果 ， 水灰 比为 O 4 0 5时 ， 塑性收缩最大 ， 塑性收缩与水灰 比 并非成线 型 比例关系 ， 因此 ， 倡导使用高效 外加剂 以减少水胶比的理念是完全正确的。解决塑性收缩 裂缝应从如何减少混凝土表面的失水速率着手。 1 3 1 解决剪力墙塑性收缩裂缝 的养护方式 采取浇水 、 薄膜覆盖 、 喷雾 、 养护剂等都是 比较 合适且有用的养护方法 ， 但 由于混凝土剪力墙这种 特殊 的结构 ， 薄膜覆盖 、 喷雾 、 养 护剂都 无法实施 。 在实际工程中 ， 夏天浇水养护 、 冬季保水 、 保温养护 依然是混凝土剪力墙养护的主要手段。下面对混凝 土在三种不同情况下的养护进行分析。 ( 1 ) 夏季养护 这里所说的夏季养护是指 日平均气温高于 5 的情况 ， 为 的是与后面 的冬季养 护相 区别 ， 在此统 一 称为夏季养护。 夏季浇水养护 的作用首先是 降低 混凝土表 面 温度 、 增加混凝土周边 的环境湿度 ， 减缓混凝土 的 失水速率 ； 其次保持混凝 土表 面的湿润度 ， 作为泌 水速率不足的补充 ， 达到水份平衡 。 对 于以水 泥和矿物掺合料组成胶 凝材料 的混 凝 土， 养护时间应不少于 1 4 d ， 养护标准为表面达到 湿润 。从剪力裂缝的发展时间规律看 ， 前面 7 d是裂 缝发 展的关键时期 ， 因此务必要重视 ， 保证剪力墙 混凝土在浇筑后 7 d内不能失水。对于模板的选择 ， 建议选用吸水性模板 ， 如木模板 、 胶合板模板 ， 但在 使用前应先浸水湿润 ，浸水时间以模板充分吸水 、 充分湿润为标准 ， 选用吸水性模板是 为了在混凝 土 拆模前使混凝土保水。 ( 2 ) 冬季养护 当 日平均气温连续 5天低于 5 或最低气温低 于一 3 时进入冬期施工。 冬期施工时 ， 混凝土剪力墙 养护不能浇水 ， 以免冻伤混凝土。此时需要保 暖和 保水 。由于剪力墙表面积大 ， 在空气 中暴露的面积 大 ， 需要在剪力墙 的二侧覆盖草袋 、 养护毯等做好 保温工作。关于模板 的选择 ， 建议使用不吸水 的模 板如 ： 钢模 、 模板 内侧铺上铁皮等 ， 主要 目的是 防止 模板吸水导致混凝土失水 ，并适当推迟拆模时间 ， 一 般不应少于 7 d 。如拆模时间提早 ， 建议在剪力墙 二侧喷洒养护剂。 ( 3 ) 掺膨胀剂混凝土的养护 由于剪力墙一方面因收缩产生裂缝 ， 一方面 当 剪力墙作为地下结构 ( 常指地下室墙板 ) 具有抗渗 要求 。在混凝土配合 比的设计 中一般都掺 8 1 2 的膨胀剂 ， 如 U E A、 T E A等 。 其 目的是补偿混凝土的 收缩 防止混凝土因收缩而开裂 。对于掺膨胀剂混 凝土 。 其养护要求更高。 J G J T 1 7 8 -2 0 0 9 ( b 偿收缩混凝土应用技术规 程 第 3 0 3条要求 ： 补偿收缩混凝土的限制膨胀率 ， 水中 1 4 d O 0 1 5 、 水 中 1 4 d转空气 中 2 8 d 一 0 0 3 0 。 从规范可知 ， 掺膨胀剂的补偿收缩混凝土在水 中 限制膨胀率呈正值 ( 膨胀 ) ， 当从水中转 向空气中时 限制膨胀率可能会呈负值 ( 收缩 ) ， 这说 明补偿收缩 混凝土在水 中是膨胀 的。 在空气中可能是收缩的。 膨胀剂 的主要成份是氧化钙和硫铝酸钙 ， 膨胀 机理是氧化钙与硫铝酸钙和水发生化学反应生成 氢氧化钙或钙矾石 ， 引起体积膨胀。因此 ， 膨胀剂混 凝土在浸水 养护 、 标准养护以及充分浇水养护的条 件下 。 才能产生膨胀作用 ， 且 自由膨胀率 、 限制膨胀 率大小与养护水的充足程度密切正相关 。当掺膨胀 剂混凝土成 型 l d后直接暴露于非标准养护条件下 的 自然环境中时 ， 膨胀剂不能发挥任何膨胀作用。 因此 对于掺膨胀剂的混凝土剪力墙建议水养 护。真正意义上 的水养护可能做不到 ， 但一定要做 到在混凝土浇筑后的 7 d内保持充分 的湿润。在夏 季 ， 建议采用充分 吸水 的模板 带模养 护 ， 墙顶采用 喷淋系统 ， 保持混凝土剪力墙表面湿润 ； 在冬季 ， 充 分做好保温、 保湿。如果未能做到保水 ， 那么掺膨胀 剂 只能说是适 得其反 ，因为膨胀剂的强度 一般 比 4 2 5级水泥略低 。 一 6】一 2 0 1 3年第 1 2期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 2期 1 3 2 剪力墙混凝土的养护时机 G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 ( 混凝土结构工程施工质量验 收规范 中 7 4 7条要求在 1 2 h以内养护。养护时机 的选择对混凝 土塑性裂缝 的产生是至关重要的 ， 国 家规范对养护时间的规定过于含糊 。从大量的剪力 墙裂缝分析得 出 ： “ 塑性裂缝在混凝土初凝 时已经 产生 ，泌水膜消失后 0 ： 5 h就已经开始 出现首条 裂 缝 。” 而“ 泌水膜消失后 0 5 h ” 这个时间点与混凝土 的初凝 时间相接近 ， 但很难说谁先谁后 ， 因为混凝 土初凝时间与混凝 土胶凝 材料性 质 、 用量 、 组份 比 例 、 外 加剂掺量及性质有关 ， 塑性收缩裂缝在混凝 土初凝时 已经产生很正常。在嘉：兴地 区， 混凝土的 初凝时间一般是 ： 夏 季 6 h 、 冬季 1 0 h ， 因此 ， 浇筑完 毕后 的 1 2 h内养护不合理 图 2是实验室 做的一组早期收缩与起始养护 时间关系的实验 。 6组数据除一组离散外 ， 其它 5组 数据基本准确。 实验表明 1 2 h后混凝土收缩量 已达 总收缩量的 9 0 ， 4 h达 5 0 ， 2 4 h后趋于稳定。同时 也表明， 1 2 h之内的早期收缩量最大 ， 可能是混凝土 开裂的关键因素 。由于试验采样有限 ， 水灰 比也较 小 ， 未掺矿物掺合料 ， 导致收缩量较大。该试验 的目 的是确切知道混凝土塑性收缩的起始时间 为混凝 土养护的开始时间提供一定参考。 通过分析与试验 建议对于混凝土剪力墙 应 在初凝前进行养护 。 2结 语 综上可知 ，正确掌握混凝土剪力墙 的养护时 机 。 应在初凝前就进行养护 ： 应保证混凝土浇筑后 7 d内保持充分 的湿润 ；对于掺膨胀剂的混凝土 ， 应 确保带 水养护 ； 在夏季施工时 ， 混凝土浇筑前应对 模板进行充分湿润 ； 在冬 季施工 时 ， 应充分做好保 8 0 0 6 0 O 4 0 0 婚 2 0 0 O 0 l 2 2 4 3 6 4 8 6 o 7 2 时 间 l I 图 2 水灰 比为 0 I 3 2时混凝 土早期收缩与起始 养护 时间的关系 ( 注 ： 水泥 ： P 0 4 2 5级 ； 外加剂 ： 杭构 HG S M磺化三聚氰胺 甲醛树脂 ： 混凝土初凝时间为 3 5 h ) 温 、 保湿措施。 参考文献 ： 1 】 游宝坤， 李 乃珍 膨胀 剂及其补偿 收缩混凝土 f M1 北京： 中国建筑工业 出版社。 2 0 0 5 【 2 甘 昌成， 关志 文， 李 建庭， 等 混凝 土剪力墙 的裂缝 控制 f J 】 商品混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 2 2 2 9 【 3 】 钱晓倩， 詹树林 起始养护时间对混凝土早期收缩 的影 响 J 】 商品混凝土， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 1 - 4 【 4 甘 昌成， 李建 庭，吕伟强， 等 论 商品混凝 土的湿养 护 J 商品混凝 土 2 0 0 6 ( 3 ) ： 5 - l 1 【 5 】 王川 水灰 比、 胶集 比及 水泥浆量对混凝土塑性 收缩 裂缝 的影Ill J 重庆建筑。 2 0 0 4 ( 5 ) ： 2 5 2 7 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 0 1 5 作者简介 ： 俞 黎明( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 高级工程师。 通讯地址 ： 嘉 兴市南湖 区中山东路 1 1 3 5号 联 系电话 ： 1 8 8 5 7 3 7 2 0 0 8 E - ma i l ： z j y l m8 8 8 1 6 3 c o m i 新世纪水泥导报) 2 0 1 4征订启事 新世纪水泥导报 双月刊是国内外公开发行 的水泥技术类科技期刊 。由中国水泥协会新型干法分会( 原新型干 ：法水泥生产技术研究会) 和成都建筑材料工业设计研究 院有 限公司共同主办。本刊主要栏 目有 ： 特别报道 、 新世纪论 ： 2坛、 专题论述 、 中控操作 、 试验与研究、 粉磨技术 、 装备纵横 、 耐火材料 、 电气 自动化 、 工程设计与建设 、 矿 山技术 、 环保 ： 2技术 、 耐磨技术 、 经验之谈等。 本刊采用国际标准大 1 6 开本 ， 精印彩色装备信息。 国际标准刊号 ： I S S N 1 0 0 8 0 4 7 3 ， 国内 ： 统一刊号 ： C N 5 1 1 5 1 0 T U； 邮发代号： 6 2 6 3 ； 定价 ： 每期 8 元 ， 全年 6 期 ， 共 4 8 元 ； 每期单月 2 0 13出刊。广告经营许可 证 ： 蓉工商广字 5 1 0 1 0 3 4 0 0 0 1 0 6 。 ； ： 欲订阅本刊的读者和订户， 届时可到就近邮局订阅； 若错过邮订期限或邮订有困难， 也可直接向编辑部订阅， 但 ： ：务请清楚填写收件人姓名和地址， 以便准确寄刊， 订刊款从邮局或银行汇寄均可， 款到后即将发票寄出。欢迎刊登广 ： 告 ，请客户直接与本刊广告部联系 ，本刊定将竭诚为您服务 。地址 ：四川省成都市成华大道新鸿路 6 9 号 ；邮编 ： 6 1 0 0 5 1 ； 电话 0 2 8 8 4 3 3 3 7 7 7 2 6 9 ， 8 4 3 6 5 5 1 3 ； 8 4 3 0 0 1 4 0 ( 广告部) 。传真 ： 0 2 8 8 4 3 0 0 1 4 0 ； 网址 ： h t t p ： w w w c e m e n t g u i d e 2 c o m； 电子邮箱： c e m e n t g u i d e s i n a c o rn。 帐号： 1 2 3 9 2 0 2 5 8 2 8 5 ， 开户行： 中行成都市猛追湾支行， 户名： 四川新世纪水泥导 ； 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