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要在建筑工程中裂缝几乎无处不在,尤其是在地面混凝土中更是常见,已经成为了最常见的通病 实践证明,现有条件下,在混疑上工程中裂缝问题是不可避免的文中论述了砼裂缝产生的原因及控制预防措施 关键词地面工程;大__混凝土;裂缝;施工 1前言 混凝土在现代建筑工程建设中占有重要地位混凝土也称砼,是当代最主要的土木工程材料之一 它是由胶结材料,骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材混凝土具有原料丰富,__低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大;同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽,使其使用范围十分广泛它不仅在各种土木工程中使用,就是造船业,机械工业,海洋的__,地热工程等,混凝土也是重要的材料也是各行业的办公楼、厂房、仓库、车间、__等建筑地面的首选材料但是,在建筑工程中,常常会发现混凝土的裂缝问题 2砼裂缝产生的原因 2.1温度、湿度变化混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格如碱骨料反应,模板变形,基础不均匀沉降等温度裂缝多发生在大体积和大__混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中温度裂缝的走向通常无一定规律,大__结构裂缝常纵横交错;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接__行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄高温膨胀引起的混凝土温年毕业于四川西华大学,现任内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司基建工程部工程主管 度裂缝通常是中间宽两端窄,而冷缩裂缝的宽窄变化不太明显此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳、抗折及抗渗等能力 1混凝土的收缩裂缝混凝土在硬化过程中,经过了水分蒸发、体积逐渐缩小,近而产生收缩,根据力学分析,板块的四周若受到约束,不能自由伸展,当混凝土收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板块的开裂,压力相对集中的地方通常是开裂的部位 2力学形变裂缝板块的弹性变形会产生裂缝施工中在混凝土未达到规定强度,过早拆模,或者在混凝土未到终凝时间就上荷载等,都可直接造成混凝土板的弹性变形,致使混凝土早期强度低或无强度时,承受弯、压、拉应力,导致混凝土裂缝实际施工中不注意钢筋层的保护,板的上层钢筋一般较细较软,各工种交叉作业,势必造成施工人员众多,行走十分频繁,无处落脚后难免被大量__,钢筋弯曲变形、下沉,保护层过大,导致板面裂缝发生 3温度导致裂缝水泥的特点是快硬、__、水化热大,再加上多数工程的主体施工发生在夏季,混凝土浇捣后又未及时浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大,而又未及时得到水分的补充,因而出现裂缝实践得知,裂缝首先产生在较薄弱的部位,如板角处 4配比不适当产生的裂缝在实际施工中常常发现,混凝土水灰比过大,或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝比如__砼的水灰比的取值要严格控制在0.24O.38,不能过大;而普通砼的水灰比,最大不能超过0.6,如果过高则会产生裂缝而带来严重的后果在同一品种及相同强度等级水泥的条件下,混凝土强度等级主要取决于水灰比,因为水泥水化时,所需的结合水,一般只占水泥重量的___左右如今工程界比较普遍的建筑工程http://___.qinghualunwen.com/jz__.html现象是,为了获得必要的流动性,保证浇灌质量,常需要较大的水灰比相反,在水泥水化后,多余的水分就残留在混凝土中,形成水泡或蒸发后形成气孔,减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面根据力学分析,在荷载作用下,可能在孔隙周围产生应力集中,使砼板表面出现裂缝 2.2应力变化混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只承受压应力,但在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会等效爆破http://___.qinghualunwen.com/article-
77.html出现裂缝许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有0.6~1.0×10,__加荷时的极限位伸变形也只有1.2~2.0×10 由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要 1早期自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30d这个阶段有两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化 由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力 2中期自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,此期间混凝土的弹性模量变化不大 3晚期混凝土完全冷却以后的运转期温度应力主要是外界气温变化尤其是昼夜温度急剧骤变或昼夜正负温差巨大所引起,这些应力与前两种残余应力相迭加 温度应力分为2类 1自生应力边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力 2约束应力结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力 上述2类应力均可能出现在相邻大块整幅砼板块间,因结构尺寸相对较大,混凝土冷却时,在板块中间出现拉应力,在板块边缘出现压应力 3控制及防止措施 3.1施工环节的预防措施 1严格控制混凝土施工的配合比根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量,要求监理严格监督控制把好质量关,选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,适当减少空隙率以减少混凝土收缩量,从而加强混凝土的抗裂强度 2现浇板块浇捣的养护实践证明,混凝土养护工作,是整个施工过程中非常重要的环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝更重要的是在高温下施工,应经常浇水养护,一可减少因温度产生的裂缝,二可降低由于混疑土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝 3必须注意各工种交叉作业时间对于大__钢筋砼,在板底钢筋绑扎后,线管预埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴此外,有必要增加一定数量的钢筋工,在混疑土浇筑前及浇筑中及时进行整修当浇筑时,应在裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域应铺设临时活动跳板,尽量避免上层钢筋受__而变形 3.2控制温度变化为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度着手控制温度的措施如下 1改善骨料级配,用于硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;2拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降·露天采矿技术2010年增刊低混凝土的浇筑温度;3热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;4在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;5规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;6施工中__暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施;从温度应力观点出发,保温应达到下述要求
①防止混凝土内外温度差及混凝土表面温度梯度,防止表面裂缝
②防止混凝土超冷,应尽量使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度
③防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束-7在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果 3.3合理使用外加剂正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一,例如使用减水防裂剂外加剂的作用为 1混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形外加剂可增大毛细孔径降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低这个表面张力理论早在60年代就已被国际上所确认 2水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25% 3水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充 4减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形 5提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土的抗裂性能 6混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生减水防裂剂可有效的提高混凝土的抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能 7掺加外加剂可使混凝土密实性好,有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩 8掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥__不凝而带来的塑性收缩增加 9掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩 许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济 3.4控制保养时间起始养护时间对控制大__混凝土早期收缩的重要性 1对不掺用减水剂的的普通混凝土,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12h以内但对大量掺用减水剂的混凝土,初凝后8h内的收缩急剧增加,在实际工程中最大量的板块裂缝也主要出现在初凝后的几小时以内因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键,如果继续按照浇筑后等12h再进行洒水养护,就失去了控制早期收缩裂缝的产最佳时间目前大部分的施工单位仍然习惯于传统的施工养护经验,没能根据现在商品混凝土的特点在刚初凝失表面水前就采取合理养护措施,以有效降低收缩,减少开裂 2需要及时而充分的湿养护所谓及时养护主要是在混凝土的表面没有失水前就进行养护根据试验和生产资料,混凝土的7d强度约为28d强度的65%85%,因此规范要求湿养护7d是合理的,最好能保持7d都不失水根据我们的实际经验,在这7d中,时间越靠前,混凝土越容易失水,越容易形成缺陷,防止失水也越重要3d强度约为28d强度的45%~60%,所以前3d防止失水尤为关键而第一天则尤为重要,如果第一天失水过多过快,所造成的缺陷可能以后都很难弥补但目前大部分的施工单位对混凝土的养护都是在浇筑后第二天开始洒水,每天2~5次,既不及时也不充分,造成裂缝众多 3.5改善约束条件根据情况不同合理安排施工工序和分缝分块 1分仓跳打法如图1的分块及浇注顺序
①图1分仓跳打法的分块及浇注顺序2后浇带法如图2的分块及浇注顺序
①后浇带法一般预留宽度不大于1000mm,绝不可太宽,否则后浇带自身收缩膨胀会影响应力分布,从而达不到控制裂缝的效果如有钢筋,钢筋应保证准确位置而连续不断,单层钢筋下应设置垫块,双层钢筋应设置支架后浇带两侧混凝土应局部干硬一些,即水灰比小一些,既保证槎捣密实,又不跑浆,使侧面混凝土强度和其它混凝土一致在浇注混凝土前,应将后浇带处侧面混凝土凿毛,清刷干净,底部碎屑清除__ 3.6混凝土二次抹压收面混凝土浇筑振捣密实后,为了表面的平整度,必须用木抹子将表面抹平,称为“一次抹平”一次抹平后,至混凝土初凝前,必须至少再抹l~2次,进一步抹平和加压,将混凝土表面抹压密实,称为“二次抹压”俗称“收面”二次抹压的作用有三一是消除混凝土的表面缺陷及早期的塑性裂缝;二是提高混凝土表层的密实度;三是表层密实度提高后,减缓混凝土内水分迁移蒸发的速度,提高混凝土的抗裂能力 在二次抹压工艺中,现在往往习惯于抹刀手工抹压,不仅效率低,力度也不够,当缺陷由表及里发展较深时,将很难消除二次抹压最好采用圆盘式抹光机,消除表面缺陷与密实表层的作用比抹刀好,再局部配合手工抹压,效果更好,效率也更高二次抹压后,必须立即对混凝土进行充分的湿养护,以避免混凝土再次失水,只有这样,才能保证混凝土早期水化良好,提高硬化混凝土的质量,为混凝土耐久性的提高打下早期质量基础 3.7裂缝的其他处理方法实际施工中,往往是非强度原因造成现浇混凝土裂缝,其处理方法有 1化学灌浆法采取环氧类的化学浆液或水泥浆液对裂缝进行灌注填充,既提高了结构的整体性,又能有效阻止钢筋的进一步锈蚀 2迭合层法对原有混疑土层凿毛清理,铺设钢筋网,重新浇筑一层细石混凝土整浇层,提高板块的刚度和整体抗变形性能 3整体处理法通过增设构件、改变传力途径、地基处理、结构补强等整体方法针对已出现的裂缝,视具体情况采取封堵或约束的方案 4结语 以上对大__混凝土裂缝问题进行了理论和实践上的初步探讨虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施___还是比较统一,同时在实践中的应用效果也是比较好的具体施工中要靠我们多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,可以在很大程度上减少大__混凝土裂缝的产生,从而在一定程度上使大__混凝土有害裂缝得到有效的控制。