混凝土施工裂缝产生的分析与控制

左志恩

摘要:混凝土在建筑施工中有着广泛的应用,但裂缝问题确实普遍存在的.混凝土裂缝是不可避免,但它的有害程度可以控制,有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下,不断产生和扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀,使混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,危害结构的正常使用,必须加以控制。

关键词:混凝土裂缝控制

1 成因

混凝土结构裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:

1.1 是荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

1.2 由于混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,均可引起钢筋表面氧化膜破坏;钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。

1.3 是收缩引起的裂缝。在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。

1.4 是地基变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;地在冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。

1.5 施工及现场养护原因 ①现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。②高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。③对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。④大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。⑤现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。⑥现场模板拆除不当,引起拆模裂缝或拆模过早。⑦现场预应力张拉不当(超张、偏心),引起混凝土张拉裂缝。

1.6 是冻胀引起的裂缝。大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9%,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30%-50%;冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

1.7 是施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向等各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。

2 防治措施

2.1 在混凝土工程裂缝分布情况中。底板混凝土不易开裂,墙体混凝土产生竖向裂缝现象比较普遍,楼板和粱的开裂现象比墙体略轻一些。在实际应用中,底板混凝土的厚度在1m以下的,配制的混凝土的限制膨胀率应达到1.5/万以上,1m以上厚度的大体积混凝土,限制膨胀率应达到1.8/万以上,这一限制膨胀率不可能完全抵消混凝土的干缩和温差收缩,但由于底板混凝土受到的外约束较小。收缩应力能得到部分释放。在徐变等因素的作用下。混凝土的收缩值不会超过混凝土的极限延伸率,混凝土不易开裂。墙体、楼板等混凝土构件的外约束较大,整体的收缩性受到临位的限制,其收缩应力无法释放,因此。墙体易产生竖向裂缝。宜采用限制膨胀率在2/万左右的补偿收缩混凝土。因此,在进行补偿收缩混凝土配合比设计时,膨胀剂的掺量要根据所要求的限制膨胀率进行确定。

2.2 把好材料选定关本工程采用低水化热325号矿渣硅酸盐水泥,在泵送允许的情况下,选择粒径5.0-31.5毫米碎石;砂子为含泥量不小于3%的中砂。为了满足和易性,减缓水泥早期水化热和推迟并降低温度峰值的要求,采用高效缓凝型减水剂,要求混凝土初凝时间为12小时。为抵消温度应力计算中的收缩当量温差,防止混凝土收缩和温度裂缝,在混凝土中掺加微膨胀剂,通过微膨胀剂的膨胀作用,使混凝土受到钢筋的约束,产生预压应力,从而抵消混凝土降温过程中产生的拉应力,控制混凝土结构裂缝的产生。掺加的微膨胀剂或复合型膨胀材料,一般膨胀率在0.03%-0.05%之间,此时掺加活性粉煤灰替代部分水泥,以减少水泥用量,从而减少混凝土水化热总量和最高温度峰值,提高混凝土和易性和保水性,达到降低混凝土内、外温差的目的。

2.3 在混凝土中掺加适量的粉煤灰,可明显改善混凝土的和易性,降低大体积混凝土的水化热,控制混凝土的温差收缩应力。但粉煤灰对混凝土干缩率的影响目前还没有统一的观点,有的人认为粉煤灰增大混凝土的干缩率,有的人认为基本无影响。不管粉焊灰是增大还足不影响混凝土的干缩率,它对掺膨胀剂的混凝土的膨胀率是有影响的。在配制补偿收缩混凝土时,必须把粉煤灰的量计入到胶凝材料中,即计算膨胀剂掺量时,应把粉煤灰的量一并加到水泥中计算。否则,混凝土的限制膨胀率明显偏低。因此,在配制补偿收缩混凝土配合比时,应增加混凝土限制膨胀率的检测项目,对混凝土是否确实具有微膨胀性进行实际检测。只有这样,才能更好地或用补偿收缩混凝土来控制混凝土的裂缝。

2.4 混凝土材料最佳配合比设计对混凝土材料进行试配,达到最佳配合比。①在征得设计单位和满足施工荷载要求的前提下,混凝土配合比设计时尽量利用混凝土60天或90天的后期强度,以满足减少水泥用量和水化热的产生;②混凝土配合比一般要求水泥用量不宜过小,含掺合料≥320kg/m3,水灰比≤0.5,砂率控制在35%-45%,坍落度为100-140毫米。严禁现场随意加水增大坍落度。

2.5 混凝土的浇筑采用斜面分层浇筑,浇筑坡度为1:8,每层浇筑厚度为400毫米,每个浇筑点配备3台插入式振捣器。振捣上层混凝土时,要插入下层混凝土内50毫米左右。浇筑时,混凝土表面泌水要及时排除,在侧模底部垫层上设排水孔,引水至排水沟、集水井后抽掉。为了防止混凝土表面因砂浆过多出现干缩裂缝,浇筑完的混凝土表面应加一层洁净石子,并增加压面的数量。采用二次振捣,增加混凝土表面密实度,减少可能出现的裂缝。为降低混凝土的温度,混凝土的入模温度应控制在15℃左右。

2.6 混凝土的养护混凝土浇筑完毕,按标高找平,用木杠刮平;初凝前,用铁磙子碾压两遍,再用木抹子搓平;表面干硬后,计算确定养护厚度,紧贴混凝土铺一层塑料布,以防止混凝土表面水分散失;经计算,尚须覆盖保温材料时,应按要求覆盖,并控制混凝土内、外温差在25℃范围内;最后覆盖一层塑料布,将混凝土隔风,控制混凝土的降温梯度在1.5℃左右。

3 总结

裂缝是混凝土施工中经常出现的问题,他直接影响着工程的施工质量,但只要我们在施工中不断的深入研究、精心组织,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计施工,就能够将由此产生的危害将到最低。