商品混凝土早期裂缝成因分析及防治措施

孟永华

随着施工技术的进步,商品混凝土已在各类建筑工程中广泛使用,其具有施工进度快、质量好、消耗低的优点。但是,商品混凝土在实际使用中也易产生施工裂缝的质量通病,主要是由于商品混凝土的材料性能、施工工艺及养护等多因素的影响。

本文就笔者参与建设的一个工程实例,对商品混凝土产生裂缝的原因进行分析,并提出相应处理措施。

1 工程概况

桂林某高校新建图书馆项目,总建筑面积32 000 m2,总投资5 000多万元,由我公司负责施工监理。该建筑为地上7层,地下1层的框剪结构建筑。混凝土强度等级为C35,板厚120 mm。该工程于2008年9月开工建设,为保证工程质量,全部采用商品混凝土和泵送混凝土施工工艺。当工程施工至2层楼板时发现,混凝土浇筑4 h～6 h后即在混凝土表面出现多条裂缝,裂缝呈龟裂状无规则分布,缝宽肉眼可见约0.1 mm～0.5 mm,长度10 cm～50 cm。通过现场渗漏水线和钻心取样分析,裂缝主要为表面裂缝,局部出现贯穿裂缝。

2 混凝土出现裂缝的原因分析

2.1 混凝土自身特性引起的裂缝

2.1.1 混凝土在收缩过程中产生裂缝

混凝土是由粗骨料、细骨料、水泥、水等材料,经水泥水化后与骨料组成的混合物。混凝土在经过化学收缩、塑性收缩、碳化收缩及干燥收缩后,总的收缩量约为体积的0.04%～0.06%,同时,由于本工程混凝土强度等级较高,细度增大,掺加量大,混凝土收缩值将更大。也就是说,混凝土自身收缩时其自身固有的物理特性,由此产生的裂缝也较常见。本项目混凝土供应商为了保证本工程混凝土强度等级检验合格和满足泵送要求,采用了水泥量较多,坍落度较大的配合比,是板面产生干缩裂缝的主要原因。

2.1.2 温度变化引起的裂缝

由于本项目楼板表面积大,楼板厚度为120 mm,需浇筑的混凝土体量大,浇筑后混凝土在硬化初期,水泥水化放出较多的热量,混凝土又是热的不良导体,散热较慢,因此,使混凝土内部温度较外部高,这将使内部混凝土的体积产生较大的膨胀,而外部混凝土却随气温降低而收缩,特别是在拆模后,如遇短期内大幅度的温度降低,由此产生粗裂缝。

2.1.3 塑性(沉陷)收缩引起的裂缝

这种裂缝产生的原因主要是在混凝土浇筑时,在重力作用下,粗骨料等密度较大者会缓慢下移沉降密实,水及气泡等小密度者等被挤到混凝土表面,从而造成混凝土骨料分布不均衡,使内部产生应力缺陷,由此出现局部裂缝。坍落度越大、混凝土层越厚、保水性越差,沉降越严重,越易产生裂缝。即使均匀沉降,由于内部钢筋等的阻碍,骨料分布不均,有时也会出现裂缝。

2.2 施工原因造成的裂缝

1)用插入式振动泵密实混凝土,使混凝土流淌、摊铺,从而造成某些区域骨料集中,某些区域灰浆集中,在灰浆集中区域出现大量的收缩裂缝。2)施工现场未严格按有关规程规范要求进行技术管理,对进入现场的商品混凝土擅自加水和外加剂,从而增大了水灰比,不但降低了混凝土强度,也易造成密实后的泌水,留下大量泌水通道且使表面形成弱化层。失水后产生毛细管收缩力,造成裂缝的产生。3)混凝土浇筑时,室外温度较高(最高时为32℃),楼板表面积较大,混凝土表面干缩失水过快,此时本应及时进行板面养护,但现场施工人员对其认识不足,导致浇筑后混凝土早期养护不良,造成混凝土表面产生裂缝后,在短时间内迅速发展。4)底部模板刚度不足,受力变形造成裂缝。施工时,出现裂缝楼板局部使用了刚度不足的模板,下部支撑布置较疏,浇筑后混凝土虽然凝固,但未达到足够强度即上人抹平、浇水、养护,外力集中处产生裂缝。

2.3 设计缺陷造成裂缝的产生

设计单位对商品混凝土供应的强度较高、水泥用量较多而发热量较大的质量特性认识不足,未在板中间表面设置温度收缩钢筋,致使表面裂缝出现后继续发展并向下贯通。

3 混凝土早期裂缝的防治措施

3.1 混凝土自身原因引起裂缝的防治措施

3.1.1 原材料的质量控制

1)粗骨料:一般在满足结构钢筋净距设计和泵送管径要求时,优先选用较大粒径骨料。粒径大,可以减少水泥及水的用量,进而减少混凝土自身的收缩。但需注意粗骨料应是级配连续且含针片状不超标,从而增加混凝土的可泵性,减小砂率,达到减少混凝土自身收缩的目的。2)细骨料:采用级配合理的中砂,且控制砂中的含泥量,可降低用水量,进而降低混凝土的自身收缩,减少裂缝的产生。3)掺入适量外加剂:国内外大量试验研究和工程实践表明,混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,并且能够改善混凝土的可泵性,还可以降低水化热,推迟放热峰出现的时间,因而可以减少温度裂缝。

3.1.2 配合比优化设计

配合比设计除应符合有关国家和行业标准外,还要考虑运输、泵送等因素。科学的配合比设计,应该考虑适宜的坍落度、适当的砂率及适当的外加剂用量。总之,在保证强度的前提下,尽量减少水泥用量和减小坍落度。

3.1.3 温度(差)、塑性裂缝防治措施

严格控制好混凝土的坍落度,并采用二次抹压施工技术,可有效消除由于沉缩、干缩及塑性收缩引起的表面裂缝,增加内部密实度。施工完成后采取覆盖塑料薄膜、草袋等保湿、保温养护措施。

3.2 施工原因造成裂缝的防治措施

不要在同一处连续给料及同一处连续振动赶料,应同时在2 m～3 m范围内移动布料,避免同一处连续振动;严禁在施工中随意加水及外加剂等;施工后,按照可行的技术方案进行保温、保湿、防风等养护;避免过早加载,一般在混凝土强度达到1.2 MPa以上才可在表面工作。

3.3 设计原因产生裂缝的解决措施

针对本项目,设计单位在楼面板中心区加配温度收缩钢筋φ 8@200双向。

4 效果

通过以上处理措施,并严格监控进场商品混凝土质量,该工程2层楼面及后续施工经主体工程验收检查,未发现有新的裂缝出现,治理措施令人满意。

5 结语

商品混凝土的早期裂缝,是目前建筑工程中普遍存在的质量通病,其产生的原因根据项目的不同、施工环境的不同存在着差异,其控制措施也是个系统工程,预防或减少混凝土结构出现早期裂缝,应从商品混凝土的生产、施工及设计等方面采取措施。因此,只要严格按国家及行业标准、规范施工,结合具体工程实例采取相应防治措施,大部分的商品混凝土早期裂缝是可以避免的,以便达到保证混凝土施工质量的目的。

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