王世穎
(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)
鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的,包括組成材料、設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境和使用等方面的原因。本文主要從混凝土組成材料方面分析裂縫產(chǎn)生的原因,并提出相應(yīng)的控制措施。
從混凝土組成材料方面來(lái)分析,裂縫可分為以下幾種:
1.1.1 混凝土收縮引起的裂縫。據(jù)測(cè)試混凝土收縮值、混凝土抗拉強(qiáng)度、彈性模量分析,混凝土實(shí)際收縮值大于其允許變形范圍,因此裂縫的產(chǎn)生是不可避免的,關(guān)鍵在于控制裂縫寬度。
1.1.2 水泥安定性不合格引起的裂縫。當(dāng)水泥中氧化鎂、三氧化硫、游離氧化鈣含量超標(biāo)時(shí),混凝土?xí)a(chǎn)生體積膨脹而引起裂縫。
1.1.3 堿骨料反應(yīng)引起的裂縫。堿骨料反應(yīng)是水泥中的堿與混凝土骨料中的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成堿的硅酸鹽凝膠,產(chǎn)生體積膨脹,從而產(chǎn)生裂縫。
1.1.4 溫度變化引起的裂縫?;炷劣捎谒療嵋鸹炷羶?nèi)部溫度升高、體積膨脹較大,而外部因溫度較低,引起的體積膨脹較小,從而在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土拉應(yīng)力時(shí),便會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。對(duì)于鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板,在施工和使用過(guò)程中由于環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生體積變化較大。在夏季,外墻與樓板之間有較大溫差,外墻受熱產(chǎn)生線膨脹大于樓板受熱產(chǎn)生的線膨脹,于是外墻對(duì)樓板產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)便產(chǎn)生裂縫。
鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的,就混凝土組成材料本身來(lái)講,混凝土收縮是引起現(xiàn)澆樓板產(chǎn)生裂縫的一個(gè)主要因素。
混凝土收縮主要有沉降收縮、塑性收縮、干燥收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮、自收縮和溫度收縮等。
水灰比的變化對(duì)干燥收縮和自收縮的影響正相反,即當(dāng)水灰比降低時(shí),干燥收縮減小,而自收縮變大。如當(dāng)水灰比大于0.5時(shí),其自收縮與干燥收縮相比小得可忽略不計(jì),但是當(dāng)水灰比小于0.35時(shí),體內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到80%以下,自收縮與干燥收縮幾乎相等。
從混凝土組成材料方面看,影響鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土的收縮,而影響混凝土收縮的主要因素是混凝土中水泥膠體的收縮?;炷恋氖湛s值與水泥膠體的總量有關(guān),水泥膠體越多,混凝土的收縮也就越大。因此,在保證混凝土強(qiáng)度和施工性能的前提下,減少水泥膠體總量成為減少混凝土收縮的關(guān)鍵所在,應(yīng)該在混凝土組成材料方面采取嚴(yán)格控制措施,防止裂縫的產(chǎn)生。
混凝土用水量是影響現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的最主要也是最關(guān)鍵的因素?;炷劣盟繒?huì)從三個(gè)方面影響裂縫的產(chǎn)生:(1)混凝土用水量增加不僅會(huì)增加混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔的數(shù)量,而且會(huì)增加混凝土澆筑成型后毛細(xì)孔內(nèi)含水量,從而將增大混凝土的塑性收縮和干燥收縮;(2)在保證混凝土強(qiáng)度不變的情況下,混凝土用水量的增加會(huì)相應(yīng)增加水泥用量,而水泥用量的增加同樣會(huì)增加混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔的數(shù)量,也會(huì)增大混凝土的塑性收縮和干燥收縮;(3)混凝土用水量增加,使混凝土泌水增加,將促使更多毛細(xì)孔相貫通,使毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)更快,而將增加塑性收縮和干燥收縮。
水泥對(duì)混凝土的收縮影響很大,主要包括水泥品種、水泥細(xì)度和水泥用量等方面。
2.2.1 水泥品種和水泥細(xì)度。水泥的礦物成分對(duì)混凝土收縮有一定影響。一般認(rèn)為,鋁酸三鈣含量越高,混凝土收縮越大,抗裂性越差;硅酸三鈣含量越高,其收縮也越小。一般情況下,水泥細(xì)度越細(xì),混凝土收縮越大,特別是早期收縮與水泥細(xì)度關(guān)系更大。
2.2.2 水泥用量。水泥用量越多,混凝土的收縮越大。水泥安定性不良,將使水泥凝結(jié)硬化后產(chǎn)生體積膨脹,從而引起不均的體積變化而使硬化水泥石開(kāi)裂。所以,混凝土所使用水泥必須安定性合格方可使用。
骨料在混凝土中收縮值較小,但骨料級(jí)配對(duì)收縮影響較大,提高骨料的級(jí)配在于減少水泥膠體總量。
2.3.1 粗骨料的品種。粗骨料的品種與混凝土的收縮有較大關(guān)系,這是由粗骨料的彈性模量所決定。粗骨料的彈性模量越低,其收縮越大。
2.3.2 粗骨料的級(jí)配與收縮的關(guān)系。粗骨料的級(jí)配對(duì)混凝土的收縮影響較大,其根本原因是粗骨料的級(jí)配與水泥用量有關(guān)。當(dāng)采用較小粒徑骨料或采用針片狀含量較多的骨料,因其比表面積較大,生產(chǎn)混凝土?xí)r需要較多的膠凝材料包裹粗骨料,所以水泥用量和用水量較大。因此,應(yīng)通過(guò)合理選用粗骨料的級(jí)配和粒徑,減小粗骨料間的孔隙率,在保證同樣強(qiáng)度的情況下減少水泥用量。
2.3.3 粗骨料的用量?;炷林写止橇系挠昧颗c混凝土的收縮影響較大,粗骨料用量越多,膠凝材料的用量就越少,混凝土的收縮就越小。因此,應(yīng)通過(guò)合理選用粗骨料的級(jí)配和粒徑,減小粗骨料的孔隙率,在達(dá)到同樣強(qiáng)度的情況下,可減少水泥用量,對(duì)減小收縮、控制裂縫具有重要意義。
2.3.4 嚴(yán)格控制砂石的含泥量。骨料的含泥量越大,對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也越大,要保證混凝土的強(qiáng)度就要增加水泥用量,使混凝土的收縮變大。
在混凝土中加入適量的減水劑,不僅可以減少單位用水量,還可減少水泥用量,從而使混凝土的收縮值降低。但在用水量不變的情況下,使用不同的外加劑品種,混凝土的收縮量也是不同的。
在混凝土中合理地使用摻合料,能使摻合料與水泥水化物氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應(yīng),且反應(yīng)生成的膠體能填充混凝土中孔隙和毛細(xì)孔,并能阻斷毛細(xì)孔,使混凝土更致密。這對(duì)減小混凝土收縮有利,同時(shí)也能降低因化學(xué)收縮而產(chǎn)生的混凝土收縮。此外,在混凝土中合理?yè)郊右欢〝?shù)量的礦物摻合料,能增加混凝土的和易性,降低混凝土的泌水性,提高混凝土的泵送性能,減少水泥用量。但一旦使用不當(dāng),或由于施工場(chǎng)地條件的限制,摻合料對(duì)控制混凝土的裂縫也有不利影響。
預(yù)拌混凝土為滿足泵送和振搗要求,其坍落度一般在100mm以上。坍落度過(guò)大不僅要增加混凝土的用水量,而且水泥用量隨之增加,從而加大混凝土的收縮。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,混凝土坍落度每增加20mm,混凝土用水量約增加5kg/m3。因此在滿足混凝土運(yùn)輸和泵送的前提下,坍落度應(yīng)盡可能減小。