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建筑工程混凝土裂缝成因分析
摘　要: 一直以来,混凝土裂缝是困扰建筑业多年的质量通病,如裂缝较多、较深,将直接影响结构安全。阐述了混凝土裂缝的类型,分析了裂缝形成的主要原因,在此上提出了预防措施。
关键词: 混凝土;裂缝;成因分析
近些年,随着我国经济的快速发展,无论城市设施建设还是工业与民用建筑的建设,用的商品混凝土也越来越多,尤其是的,但施工中的混凝土温度裂缝问题日显突出,并成为具有相当普遍性的问题,给带来了严重的安全隐患。因此,对混凝土裂缝的成因进行分析,并在材料、施工等方面提出了相对应的裂缝控制方法有很重大的实际工程意义。
1　混凝土裂缝原因分析
1·1　混凝土本身的影响
主要是水泥水化热过高,混凝土在浇筑振捣以后,水泥水化过程中产生一定的热量,水化热聚在结构内部不易散失,引起急剧升温,在建筑工程中一般为20~30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3~5 d。随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时,开始出现温度裂缝。
1·2　混凝土的收缩变形
混凝土的收缩,也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌和水比水泥水化所需的水要多得多。拌和水中只有约20%的水是水泥水化所必须的,其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后,引起混凝土收缩,当收缩受到约束时,则产生收缩应力,当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时,则裂缝随之产生。
1·3　地基和老混凝土与约束
当混凝土浇筑在比较坚硬的基岩或老混凝土上时,混凝土浇注初期的水化热升温,产生膨胀,受到岩石或老混凝土的约束,将产生较小的压应力。而当混凝土温度继续下降时,由于基岩或老混凝土对温降引起的收缩变形约束的结果,混凝土块内将出现较大的拉应力,裂缝随之产生。
1·4　施工方面的因素
违章施工、不当施工造成混凝土裂缝,夏季施工时由于运输车交通不畅耽搁时间,在泵车出料时混凝上的经时坍损较大,混凝土的和易性和流动性较差,现场工人人为加水,造成混凝土强度的降低,加水部分的混凝土水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成不同配比混凝土的凝缩裂缝和干缩裂缝。另外,振捣方式不当引起裂缝不正确的振捣方式会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而在结构厚薄交界处出现裂缝。另外,现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。目前,许多施工现场在浇筑混凝土时都不能做到及时覆盖保温养护,一般总要等到最后一遍抹光结束后才覆盖,还有很多工地根本就不予覆盖,结果混凝上表面开裂。
1·5　环境气候的因素
混凝土结构施工期间,外界气温的变化情况对防止混凝土开裂有重大影响。外界气温越高混凝土的浇筑温度也越高。如果外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是在外界温度骤降时,会增加外层混凝土与内部混凝土的温差,这时对混凝土抗裂极为不利。
2　混凝土温度裂缝控制要点
2·1　重视材料的选用
使用低热水泥如矿渣水泥和大坝水泥等,能明显降低混凝土的绝热温升,降低混凝土的最高温度。伴随减小混凝土内表温差,起到减小温度应力的作用。从而减少产生裂缝的充分条件。水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定,要求配制混凝土所用水泥7 d的水化热不大于25 kJ/kg。为降低水化绝热温升、减小体积变形,混凝土一般不宜使用水化热高水泥,应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥:更不宜使用早强型水泥。因此,在满足混凝土设计要求的前提下,尽量采用低水化热水泥。其次是优化混凝土的配合比,以便在保证混凝土强度及流动度条件下,尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化。最后,掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的绝热温升,提高混凝土的抗裂能力。
2·2　施工阶段的裂缝控制措施
(1)控制浇灌温度。要降低混凝土的最高温度和温差,比较直接的措施是降低浇筑温度,但其实施必须拥有一定的条件才能实现,在特大型工程中可能才用得到。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料,泵送和浇灌振捣后的温度,减少结构的内外温差,一般按季节采取措施,如夏季施工时,则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时,采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度,缩短浇灌时间。在冬季施工时,对结构厚度在1. 0 m以上的混凝土可继续施工,但应保证保温浇灌、保温养护,一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己,并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止冻害。根据试验资料证明,混凝土的早期强度达到临界强度后,在零下温度作用下不会遭到冻害,小于该“临界”强度时则会遭到冻害。
(2)合理安排施工进度。对混凝土浇筑,应遵循“同时浇捣,分层堆累,一次到顶,循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中,又分几层,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在上层混凝土初凝之前,开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝上的初凝时间。层面应按施工缝处理:①消除浇筑表面的浮浆、软弱混凝上层及松动的石子,并均匀露出粗骨料;②在上层混凝土浇筑前,应用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,但不得有水;③对非泵送及低流动度混凝土,在浇筑上层混凝土时,应采取接浆措施。
(3)改进搅拌工艺和振捣工艺。在搅拌的混凝土时,改变以往的投料程序,采取先把水、水泥和砂拌和后,再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”,也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象,混凝土上下层强度差减少,可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中,从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。
2·3　混凝土的养护
为了保证混凝土有适宜的硬化条件,混凝土终凝后,筏板边缘、剪力墙中间等不易被塑料薄膜完全覆盖部位,可采用浇水保湿。混凝土升温阶段如果因表面未能完全覆盖而出现局部干燥时,可浇热水(40~50℃)湿润表面,防止出现干燥裂缝。降温阶段可浇自来水养护,保温保湿养护时间为14 d。施工前还应再准备好一层养护用塑料薄膜和一层再生棉毡,以便根据环境气温变化情况对保温保湿质量作以调整。如果养护阶段混凝土表面温度过低,导致温差过大,可在混凝土表面采取加热措施,如碘钨灯照射。浇筑后的一段时间内对混凝土内部及表面温度进行跟踪监测,并根据温度的变化情况及时采取适当的保温、保湿养护措施。
近几年,随着我国经济的发展,工程规模的扩大,施工中混凝土出现逐步增多的趋势。混凝土刚度较大,裂缝的存在将严重影响其正常使用,本文对混凝土裂缝的成因及控制问题进行了探讨,在工程实践中不断发现问题,总结经验教训,确保工程质量。