摘要:混凝土裂縫現(xiàn)在已成為質(zhì)量通病,預(yù)防與控制是關(guān)鍵,本文作者結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)探究了混凝土裂縫的預(yù)防和控制的方法、措施及步驟,以供同行借鑒。
關(guān)鍵詞:混凝土;結(jié)構(gòu)裂縫;預(yù)防;控制
1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫,主要有三種:(1)骨料與水泥粘合面上的裂縫,稱為粘著裂縫;(2)水泥自身的裂縫,稱為水泥裂縫;(3)骨料本身的裂縫,稱為骨料裂縫;微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的區(qū)分是不規(guī)則、不貫通的。反之,肉眼看的見的裂縫稱為宏觀裂縫,宏觀裂縫的寬度一般大于0.05mm;宏觀裂縫是微觀裂縫擴(kuò)展而來的。任何混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,不僅有損外觀,而且影響整體性,降低剛度,并引起內(nèi)部鋼筋的銹蝕,使建筑物達(dá)不到設(shè)計(jì)的使用年限。
2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種:(1)由外荷載引起的裂縫,這是最為普遍的情況;(2)結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫,這是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的;(3)變形應(yīng)力引起的裂縫,這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結(jié)構(gòu)變形,當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。
3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防與控制
3.1 表面溫差裂縫的預(yù)防與控制
施工中早期常見的溫差引起裂縫有約束裂縫和外約束裂縫。約束裂縫是混凝土澆筑后內(nèi)外溫差過大所致;外約束裂縫是由于降溫時(shí)溫差過大引起的。
預(yù)防表面溫差裂縫的措施主要有:
(1)選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配置混凝土。如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥等。
(2)充分利用混凝土的后期強(qiáng)度,減少每立方米混凝土中水泥用量。
(3)使用粗骨科,盡量選用粒徑較大和級(jí)配良好的粗骨料、摻加粉煤灰等拌合料或摻加減水劑、改善和易性、降低水灰比、以達(dá)到減少水泥用量,降低水化熱的目的。
(4)在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通入循環(huán)冷卻水,強(qiáng)制降低混凝土內(nèi)部溫度。
(5)在無筋或少筋的大體積混凝土中,摻加總量不少于20%的大石塊,減少混凝土用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。
3.2 混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫的預(yù)防與控制
混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫應(yīng)采取全過程控制,主要措施有:
(1)降低入模溫度。選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土,盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土;夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?,可?duì)骨料噴冷水霧或冷氣,或?qū)橇线M(jìn)行護(hù)蓋或設(shè)置遮陽裝置,以避免日光直曬,運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)遮陽裝置,以降低混凝土拌合物的人模溫度;摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑,如木質(zhì)素硝酸鈣;在混凝土入模時(shí),采取措施,加強(qiáng)模內(nèi)熱量的散發(fā)。
(2)加強(qiáng)施工中的混凝土溫度控制。在混凝土澆筑之后,做好混凝土的保溫養(yǎng)護(hù),降低溫度應(yīng)力,夏季應(yīng)注意避免曝曬,注重保溫,冬季應(yīng)采取措施,覆蓋保溫,以免發(fā)生急劇的溫度變化。采取長時(shí)間的養(yǎng)護(hù),規(guī)定合理的拆模時(shí)間,緩解降低溫度的時(shí)間和速度,充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松馳效應(yīng)”。加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)與管理,實(shí)行信息化控制;隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化,內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi),基面溫差和基地面溫差均控制在20℃以內(nèi),及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大;合理安排施工工序,控制混凝土在澆筑過程中均勻上升;避免混凝土拌合物堆積過大高差,在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土,避免其側(cè)面長時(shí)間暴露。
(3)改善約束條件,削減溫度應(yīng)力。采取分層或分塊澆筑大體積混凝土,合理設(shè)置水平或垂直施工縫,或在適當(dāng)?shù)奈恢檬┕ず鬂矌В苑潘杉s束程度,減少每次澆筑長度的蓄熱量,以防止水化熱的積聚,減少溫度應(yīng)力。
(4)提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。選擇良好級(jí)配的粗、細(xì)骨料,嚴(yán)格控制其含泥量;加強(qiáng)混凝土的振搗,提高混凝土的密實(shí)和抗拉強(qiáng)度,減少收縮變形,保證施工質(zhì)量。采取二次投料法及二次振搗法,澆筑后及時(shí)排除表面積水,加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。在大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋.在截面突變和轉(zhuǎn)折處以及頂板與墻轉(zhuǎn)折處,孔洞轉(zhuǎn)角及周遍,增加斜面構(gòu)造配筋,以改善應(yīng)力集中,防止裂縫出現(xiàn)。
3.3 混凝土收縮裂縫的預(yù)防與控制
收縮裂縫包括塑性收縮、干燥收縮、沉降收縮。
(1)塑性收縮裂縫多在北方夏季干熱并刮風(fēng)時(shí)出現(xiàn),縫的特點(diǎn)是兩端漸細(xì),長短不等互不連通。產(chǎn)生的原因主要是在塑性狀態(tài)時(shí)表面干熱有風(fēng),水分蒸發(fā)過快,體積急劇收縮;這種蒸發(fā)速度同外界溫度、濕度和風(fēng)速有關(guān)。對(duì)塑性裂縫采取的預(yù)防措施是:澆筑后抹完表面應(yīng)立即覆蓋,養(yǎng)護(hù)時(shí)間可提前至澆筑完混凝土的4小時(shí)以內(nèi)灑水;混凝土的水灰比及砂率不宜過大,采用密封保水,澆筑后抹平,蓋塑料膜或噴乳液養(yǎng)生;外模和基底充分濕潤不缺水,終凝前采取二次抹壓,將微裂縫壓光。
(2)干燥收縮裂縫是在養(yǎng)護(hù)結(jié)束不再灑水后出理的裂縫,多數(shù)屬于表面性的淺細(xì)裂縫,且多沿模板方向分布,是隨溫度的變化面變化,發(fā)展趨勢(shì)是由表及里,從小至大逐漸發(fā)展;產(chǎn)生的主要原因是養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、受風(fēng)吹日曬;表面水分蒸發(fā)過快,內(nèi)部溫度變化小,表面干縮變形時(shí)受內(nèi)部混凝土約束而產(chǎn)生較大拉應(yīng)力;對(duì)這種裂縫采取的預(yù)防控制措施是:加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
(3)沉降裂縫的現(xiàn)象多沿主筋的通長方向的表面斷續(xù)出現(xiàn),裂縫形狀寬且淺,并常在混凝土澆注以后發(fā)生至凝結(jié)后停止;產(chǎn)生的直接原因是在結(jié)構(gòu)澆搗后,骨料顆粒下沉,水分及漿上升,受到鋼筋或預(yù)埋件的阻擋,使混凝土與其分離,混凝土顆粒較大的沉落不均勻、斜坡的混凝土因其重力向下移動(dòng)而開裂。一般的預(yù)防與控制措施是:選擇配合稠度適宜的低流動(dòng)性拌和料并振搗密實(shí),對(duì)斷面有差別或高度不同的結(jié)構(gòu),先澆低深處部位.靜停2~3小時(shí)再處理斷面,向上接著澆注,在初凝前利用二次振搗或在終凝前二次壓抹收光。
3.4 混凝土沉陷裂縫預(yù)防與控制
沉陷裂縫的位置同沉陷方向相一致,較大的沉陷裂縫一般有錯(cuò)開距,寬度與沉降值成正比例關(guān)系,產(chǎn)生的原因是地基不均勻沉降或模板剛度不足,支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等;這種裂縫的預(yù)防與控制措施是:不允許在松軟的回填土上進(jìn)行基礎(chǔ)施工;模板的剛度必須足夠、牢固支撐;澆注混凝土?xí)r隨時(shí)檢查模板及支撐的變化;養(yǎng)護(hù)水應(yīng)向外排除,不宜流入基礎(chǔ)和支撐底都浸泡;拆模時(shí)間不宜過早,拆除順序要正確。
3.5 混凝土其它裂縫的預(yù)防與控制
在各種預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)澆的其它構(gòu)件中,因多種原因會(huì)產(chǎn)生縱向、橫向、水平或斜向的裂縫,尤其是高寬比較大、側(cè)向配筋少,剛度比較差的構(gòu)件較多出現(xiàn)。另外,冬期采用降低冰點(diǎn)的鹽類外加劑如摻量多,加之振搗不密實(shí),會(huì)引起鋼筋銹蝕等,產(chǎn)生鋼筋方向裂縫。因此冬期施工禁忌摻入氯鹽外加劑,對(duì)施工引起的混凝土裂縫,例如:模板拆模過早、頂板集中堆放重物、鋼筋保護(hù)層過小等,應(yīng)積極采取防護(hù)與控制措施,模扳拆除時(shí)間的控制應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)制作同條件試塊,混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度的同條件試塊的抗壓強(qiáng)度值來確定拆模時(shí)間。大跨度房間拆模后必須回頂,頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級(jí)的要求后,方可承受全部使用荷載,頂板不允許集中堆放材料,如必須堆放時(shí)應(yīng)墊方木且與模板支撐相對(duì)應(yīng)。鋼筋綁扎時(shí),用梯子筋保證鋼筋凈間距及鋼筋保護(hù)層的準(zhǔn)確,澆注混凝土?xí)r用定距框保證鋼筋不發(fā)生位移,從而保證鋼筋保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確。
參考文獻(xiàn):
[1]? 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫的控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.1999.
作者簡介:尹立新(1967.5)女,教授級(jí)高級(jí)工程師,現(xiàn)從事建設(shè)工程管理。
(作者單位:丹東市元寶區(qū)房屋征收中心)