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中图分类号:TU5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710098-01
钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一,特别是最近20年来,泵送商品混凝土获得广泛应用之后,混凝土质性有了很大改善的同时,裂缝控制技术难度大大增加了。
一、泵送商品混凝土的基本特征
1.泵送商品混凝土的特点。泵送混凝土的原材料和配合比:粗骨料宜优先选用砾石。当水灰比相同时,砾石混凝土比碎石混凝土流动性好,与管道摩擦阻力小;为减小摩擦力,应限制粗骨料最大粒径与输送管内径的比值:当粗骨料为碎石时,粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/3;粗骨料为砾石时,粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/2.5;细骨料颗粒级配对混凝土的流动性有很大影响,为提高混凝土的流动性和防止离析,泵送商品混凝土中通过135mm筛孔的砂应不小于15%,含砂率宜控制在40%～50%,塌落度宜为80～180mm;为了防止离析,泵送商品混凝土中最小水泥用量为300kg/m3,在泵送商品混凝土中宜渗入适量的添加剂。
2.早期裂缝的特点。早期裂缝是指其产生时间较早,一般在结构尚未受力或尚未承受结构荷载的3～5天内发生,属于非荷载裂缝;占结构裂缝的80%以上,虽然早期裂缝并不一定影响结构的承载力,但它的存在却严重的影响着建筑屋的使用,是引起纠纷的主要原因,特别是在房地产走向市场经济的今天。
3.综上所述:泵送商品混凝土在使用时与普通混凝土相比,存在着水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等特点。这些特点也是引起裂缝现象大增的原因。
二、裂缝原因分析
(一)原材料及混凝土配合比不当引发混凝土裂缝
1.混凝土配合比不合适,商品混凝土搅拌站后台计量准确度不够,造成混凝土和易性差,尤其对于泵送混凝土来说,掺加外加剂种类多,计量不准确,混凝土的使用性能差,造成混凝土收缩裂缝。水灰比大或者水灰比选择不当,也会造成混凝土的和易性差,导致混凝土离析,增加收缩值。
2.粗细骨料含泥量大,骨料颗粒级配不好或者级配间断,很容易使混凝土收缩增大,导致裂缝。
3.砂子宜采用中砂,粒径过细,等强混凝土的水泥用量就会增加,诱发混凝土裂缝产生。
(二)施工管理措施不到位以及浇筑后混凝土养护不当引起裂缝
1.现场混凝土浇筑振捣的施工操作不符合要求,振捣不当造成漏振,欠振致使混凝土的密实性不够,造成裂缝。
2.浇筑混凝土时,大气温度高,风速较大都会造成新浇混凝土快速失水,形成干缩裂缝。
3.浇筑楼板混凝土后没有按照操作程序施工,浇筑完混凝土应进行三次抹压,防止收缩裂缝的产生。
4.混凝土浇筑过程中,工人不注意楼板的负筋和悬挑部位的钢筋,经常踩踏造成钢筋位置下移,致使楼板受负弯矩的部位钢筋起不到应有的作用,导致楼板裂缝。
(三)干燥收缩裂缝
混凝土在塑性流动终止并进入硬化阶段,干燥收缩一直进行,即使达到28天龄期也不能说已经终止,有的工程可以持续若干年甚至几十年。所以说干燥收缩是水泥基于混凝土的固有特性,浇注时呈流动状态的混合介质,硬化呈固体状态,除了硬化生成硅酸钙等固有物质,这是一个化学过程以外,还伴随着一个蒸发失水干燥的物理过程,养护不好就容易出现干燥收缩裂缝。混凝土内的固体水泥浆体体积会随含水量而改变,而骨料对水泥浆体体积的变化则起很大的约束作用,使混凝土的体积变化远低于水泥浆体的体积变化。硬化水泥浆体内富含孔隙,理论上水灰比小于0.4并有理想的养护条件,可使孔隙率减至28%的最低值。而混凝土实际采用的水灰比都较大,而且不可能完全水化,所以一般混凝土的浆体孔隙率约有50%左右或更大。
混凝土收缩值一般为0.2%～0.4%,普通钢筋混凝土0.2‰～0.5‰,收缩量随时间增长而不断加大,初期收缩快,而后日趋缓慢(收缩变形发展很快,大约两周即可完成全部收缩量的1/4,一个月可完成1/2,三个月后增长变慢,一般2年后趋于稳定)。收缩裂缝的形成必须同时存在两个条件:收缩变形和约束。最常见的是施工中养护不当引起的,如受到风吹日晒,表面水分散失过快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,因此在构件表面产生较大的拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,即产生干缩裂缝。此外,平卧薄构件水分蒸发过快,产生的体积收缩受到地基垫层或台座的约束,也出现干燥裂缝。收缩裂缝除与养护有关外,还与振捣、混凝土原材料收缩量等有关。混凝土振捣过度,表面形成水泥含量较多的砂浆层,则收缩量过大,容易出现裂缝。采用含泥量较大的粉砂配制的混凝土,也会加大收缩,从而容易产生收缩裂缝。干燥收缩裂缝为表面性裂缝,其宽度较小,大多数为0.05mm～0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律性。
三、控制混凝土裂缝的措施
1.原材料的质量控制:尽量避免采用早期强度高的水泥,水泥的品种最好选择普通硅酸盐水泥。拌制混凝土的粗细骨料应级配优良。水泥、砂石骨料要现场取样送有资质的实验室做试验,合格后方可使用。
2.配合比应选择合理,每立方混凝土的水泥用量、水灰比、砂率、混凝土的塌落度等控制混凝土质量的关键数据必须符合泵送混凝土的基本要求。合理选择和采用混凝土外加剂和掺合料。
3.掌握混凝土补偿收缩技术的应用,根据成熟的试验,确定膨胀剂的最佳掺量。弥补混凝土收缩,控制混凝土裂缝的出现。
4.施工阶段是控制混凝土裂缝的关键,楼板混凝土施工中应该注意以下几点:
(1)楼板混凝土浇筑后必须进行三次抹压。由于泵送混凝土塌落度大,工人第一次抹压成型后容易泌水,等到混凝土表面泌水基本没有,表面一层水泥浆时进行第二次抹压,本次抹压要用力抹压,使混凝土表面密实平整,待混凝土终凝前进行第三次抹压,闭合因混凝土失水出现的收缩裂缝。(2)楼板混凝土的振捣宜采用平板振捣器,施工中多选用插入式振捣器,这在楼板施工中是不科学的,插入式振捣器的振捣深度较大,振捣力量大,主要用于基础、柱、梁的混凝土振捣,平板振捣器的振捣深度较浅,在无筋混凝土和只有底筋的混凝土的有效作用深度为20cm,在双筋平板中的有效深度为12cm,普通楼板厚度一般在10-12cm,可见楼板混凝土的振捣宜采用平板振捣器。另外用插入式振捣楼板混凝土,由于振动力量大,很容易使振动棒附近的混凝土产生离析,漏振、过振,甚至触及楼板钢筋造成钢筋位移,导致楼板混凝土裂缝。(3)混凝土施工中严禁现场任意加水,造成水灰比增大。(4)注意选择混凝土的浇筑时间,尤其是夏季避免混凝土在上午开始浇筑,最好选择下午3点之后浇筑,防止中午这段时间炽热的高温造成混凝土失水过快产生干缩裂缝。
5.混凝土的养护:楼板混凝土的养护对于防止裂缝十分重要。养护的目的是让混凝土正常硬化和强度增长,不受外界的影响,使混凝土的温度逐步接近大气温度,避免由于温度梯度产生裂缝,也要保持混凝土的湿度。混凝土浇筑成型第三次抹压后及时用塑料薄膜或湿麻袋覆盖好,24小时后浇水养护,养护时间不少于一周。
钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一,特别是最近20年来,泵送商品混凝土获得广泛应用之后,混凝土质性有了很大改善的同时,裂缝控制技术难度大大增加了。
一、泵送商品混凝土的基本特征
1.泵送商品混凝土的特点。泵送混凝土的原材料和配合比:粗骨料宜优先选用砾石。当水灰比相同时,砾石混凝土比碎石混凝土流动性好,与管道摩擦阻力小;为减小摩擦力,应限制粗骨料最大粒径与输送管内径的比值:当粗骨料为碎石时,粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/3;粗骨料为砾石时,粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/2.5;细骨料颗粒级配对混凝土的流动性有很大影响,为提高混凝土的流动性和防止离析,泵送商品混凝土中通过135mm筛孔的砂应不小于15%,含砂率宜控制在40%～50%,塌落度宜为80～180mm;为了防止离析,泵送商品混凝土中最小水泥用量为300kg/m3,在泵送商品混凝土中宜渗入适量的添加剂。
2.早期裂缝的特点。早期裂缝是指其产生时间较早,一般在结构尚未受力或尚未承受结构荷载的3～5天内发生,属于非荷载裂缝;占结构裂缝的80%以上,虽然早期裂缝并不一定影响结构的承载力,但它的存在却严重的影响着建筑屋的使用,是引起纠纷的主要原因,特别是在房地产走向市场经济的今天。
3.综上所述:泵送商品混凝土在使用时与普通混凝土相比,存在着水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等特点。这些特点也是引起裂缝现象大增的原因。
二、裂缝原因分析
(一)原材料及混凝土配合比不当引发混凝土裂缝
1.混凝土配合比不合适,商品混凝土搅拌站后台计量准确度不够,造成混凝土和易性差,尤其对于泵送混凝土来说,掺加外加剂种类多,计量不准确,混凝土的使用性能差,造成混凝土收缩裂缝。水灰比大或者水灰比选择不当,也会造成混凝土的和易性差,导致混凝土离析,增加收缩值。
2.粗细骨料含泥量大,骨料颗粒级配不好或者级配间断,很容易使混凝土收缩增大,导致裂缝。
3.砂子宜采用中砂,粒径过细,等强混凝土的水泥用量就会增加,诱发混凝土裂缝产生。
(二)施工管理措施不到位以及浇筑后混凝土养护不当引起裂缝
1.现场混凝土浇筑振捣的施工操作不符合要求,振捣不当造成漏振,欠振致使混凝土的密实性不够,造成裂缝。
2.浇筑混凝土时,大气温度高,风速较大都会造成新浇混凝土快速失水,形成干缩裂缝。
3.浇筑楼板混凝土后没有按照操作程序施工,浇筑完混凝土应进行三次抹压,防止收缩裂缝的产生。
4.混凝土浇筑过程中,工人不注意楼板的负筋和悬挑部位的钢筋,经常踩踏造成钢筋位置下移,致使楼板受负弯矩的部位钢筋起不到应有的作用,导致楼板裂缝。
(三)干燥收缩裂缝
混凝土在塑性流动终止并进入硬化阶段,干燥收缩一直进行,即使达到28天龄期也不能说已经终止,有的工程可以持续若干年甚至几十年。所以说干燥收缩是水泥基于混凝土的固有特性,浇注时呈流动状态的混合介质,硬化呈固体状态,除了硬化生成硅酸钙等固有物质,这是一个化学过程以外,还伴随着一个蒸发失水干燥的物理过程,养护不好就容易出现干燥收缩裂缝。混凝土内的固体水泥浆体体积会随含水量而改变,而骨料对水泥浆体体积的变化则起很大的约束作用,使混凝土的体积变化远低于水泥浆体的体积变化。硬化水泥浆体内富含孔隙,理论上水灰比小于0.4并有理想的养护条件,可使孔隙率减至28%的最低值。而混凝土实际采用的水灰比都较大,而且不可能完全水化,所以一般混凝土的浆体孔隙率约有50%左右或更大。
混凝土收缩值一般为0.2%～0.4%,普通钢筋混凝土0.2‰～0.5‰,收缩量随时间增长而不断加大,初期收缩快,而后日趋缓慢(收缩变形发展很快,大约两周即可完成全部收缩量的1/4,一个月可完成1/2,三个月后增长变慢,一般2年后趋于稳定)。收缩裂缝的形成必须同时存在两个条件:收缩变形和约束。最常见的是施工中养护不当引起的,如受到风吹日晒,表面水分散失过快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,因此在构件表面产生较大的拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,即产生干缩裂缝。此外,平卧薄构件水分蒸发过快,产生的体积收缩受到地基垫层或台座的约束,也出现干燥裂缝。收缩裂缝除与养护有关外,还与振捣、混凝土原材料收缩量等有关。混凝土振捣过度,表面形成水泥含量较多的砂浆层,则收缩量过大,容易出现裂缝。采用含泥量较大的粉砂配制的混凝土,也会加大收缩,从而容易产生收缩裂缝。干燥收缩裂缝为表面性裂缝,其宽度较小,大多数为0.05mm～0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律性。
三、控制混凝土裂缝的措施
1.原材料的质量控制:尽量避免采用早期强度高的水泥,水泥的品种最好选择普通硅酸盐水泥。拌制混凝土的粗细骨料应级配优良。水泥、砂石骨料要现场取样送有资质的实验室做试验,合格后方可使用。
2.配合比应选择合理,每立方混凝土的水泥用量、水灰比、砂率、混凝土的塌落度等控制混凝土质量的关键数据必须符合泵送混凝土的基本要求。合理选择和采用混凝土外加剂和掺合料。
3.掌握混凝土补偿收缩技术的应用,根据成熟的试验,确定膨胀剂的最佳掺量。弥补混凝土收缩,控制混凝土裂缝的出现。
4.施工阶段是控制混凝土裂缝的关键,楼板混凝土施工中应该注意以下几点:
(1)楼板混凝土浇筑后必须进行三次抹压。由于泵送混凝土塌落度大,工人第一次抹压成型后容易泌水,等到混凝土表面泌水基本没有,表面一层水泥浆时进行第二次抹压,本次抹压要用力抹压,使混凝土表面密实平整,待混凝土终凝前进行第三次抹压,闭合因混凝土失水出现的收缩裂缝。(2)楼板混凝土的振捣宜采用平板振捣器,施工中多选用插入式振捣器,这在楼板施工中是不科学的,插入式振捣器的振捣深度较大,振捣力量大,主要用于基础、柱、梁的混凝土振捣,平板振捣器的振捣深度较浅,在无筋混凝土和只有底筋的混凝土的有效作用深度为20cm,在双筋平板中的有效深度为12cm,普通楼板厚度一般在10-12cm,可见楼板混凝土的振捣宜采用平板振捣器。另外用插入式振捣楼板混凝土,由于振动力量大,很容易使振动棒附近的混凝土产生离析,漏振、过振,甚至触及楼板钢筋造成钢筋位移,导致楼板混凝土裂缝。(3)混凝土施工中严禁现场任意加水,造成水灰比增大。(4)注意选择混凝土的浇筑时间,尤其是夏季避免混凝土在上午开始浇筑,最好选择下午3点之后浇筑,防止中午这段时间炽热的高温造成混凝土失水过快产生干缩裂缝。
5.混凝土的养护:楼板混凝土的养护对于防止裂缝十分重要。养护的目的是让混凝土正常硬化和强度增长,不受外界的影响,使混凝土的温度逐步接近大气温度,避免由于温度梯度产生裂缝,也要保持混凝土的湿度。混凝土浇筑成型第三次抹压后及时用塑料薄膜或湿麻袋覆盖好,24小时后浇水养护,养护时间不少于一周。