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摘要:混凝土施工的裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,由于它的出现会降低建筑物的抗渗能力和承载能力,影响到混凝土结构强度及混凝土结构的整体性和耐久性,甚至引起严重渗漏,并缩短建筑物的使用寿命,因此对混凝土的各类裂缝要区别对待、认真研究,并在施工中采取各种有效的措施预防裂缝的出现和扩大,保证建筑物和结构安全、稳定地使用。
关键词:混凝土施工;裂缝原因;预防控制
中图分类号:TU37文献标识码: A
由于混凝土施工、本身变形和其他约束等各种因素的影响,混凝土结构往往容易产生各种各样的裂缝,大量工程实践所提供的经验都说明,混凝土产生裂缝是不可避免的,但在实际工程施工中,应分析裂缝产生原因,采取预防或补救措施,将其有害程度控制在工程允许范围内,或不影响结构的耐久性能。
1.混凝土施工裂缝产生的原因
1.1原材料质量
混凝土是由水泥、砂、石、水以一定的比例混合并掺加一定量的外掺料组成的,原材料的质量与配比是造成混凝土施工产生裂缝的重要原因。在许多建筑工地上,为了贪图便宜,施工中采购的水泥产地不明、标号达不到相应的要求,再加之原材料的进场抽样检验流于形式,使得原材料的质量与设计要求有较大的差距。另外,施工现场的水泥贮存也要注意防潮,一是水泥受潮,水泥内部易结块,造成混凝土搅拌不均匀,易产生裂缝。混凝土的另外一种原料是砂石料,当砂石料不按设计及相关标准规定采购时,砂石料的料径容易出现不匹配的情况,直接导致了集料的级配不符合要求,引起混凝土的施工裂缝。另外一个影响混凝土施工裂缝的原因是各种原材料的混合与配比,当水灰比较大时,混凝土的收缩性增大,易使砂石表面包裹较多的水泥浆,而水泥浆表面易产生胶结,极易引起混凝土的施工裂缝。
1.2 不均匀沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。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;结构基础类型差别大。 另外,模板刚度不足,支撑体系间距过大,支撑底部松动,无设垫板,拆摸过早也会导致不均匀沉陷裂缝的出现。
1 .3 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境或结构温度发生变化时,混凝土发生变形,若变形遇到约束,则在结构内产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,就产生裂缝。主要是由水化热、蒸气养护或冬季施工时措施不当、施工时环境温度过高、新旧混凝土接缝这几方面使得混凝土在施工时引起的裂缝。
1.4混凝土搅拌引起的裂缝
混凝土的搅拌质量控制不严,浇注不达标,振捣不及时、不到位、不均匀、不密实,搅拌时间过短或过长,入模温度不符合工程要求,入料一时段气温条件过高,浇注速度过快,都会引起混凝土施工出现裂缝。过快的浇筑,可引起水泥在水化过程中释放出过大的热量,引起裂缝。如果搅拌超时,不仅会产生离析性,而且会磨损料石引起裂缝。
1.5混凝土养护不规范引起的裂缝
养护时若覆盖麻袋或草帘不及时、不到位、不规范。人工洒水如果不及时、不均匀,养护期间时干时湿,外干过早都会使混凝土内部产生约束,外表面干缩变形,从而产生混凝土施工裂缝。
混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分、空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落,造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后,易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝。
混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
2.控制混凝施工裂缝的技术措施
2.1 原材料控制措施
2.1.1 水泥
当浇筑的混凝土体积较大时,宜采用低热水泥,尽量减少水泥的水化放热对混凝土产生的影响。水泥的水化热与其矿物成份和细度有着密切的关系,相关试验数据表明,降低水泥熟料中C3A 和 C3S,提高C2S 和 C4AF 的含量将有助于减少水泥的放热,但过多的 C2S 含量将对水泥的硬化速率产生影响。从水泥的选择来说,应优先选用低热和细度较大的产品。
2.1.2 活性混合料
工程实践证明,向混凝土的混合料中添加适量的活性混合料会减少水泥的用量,同时也对减少水泥的放热量起到一定的积极作用,对混凝土的质量控制起到很好的作用。工程中常用的活性混合料是粉煤灰。粉煤灰的掺入量应根据相关的规范及标准通过试验确定,过大的掺入量易影响混凝土的强度。
2.1.3外加剂
2.1.3.1减水剂
可以使混凝土拌合的用水量减少,这将有助于减少水泥的放热量,避免混凝土因温度变化产生的施工裂缝。
2.1.3.2缓凝剂
主要是延缓混凝土的凝固速率,降低水泥的放热速率,使温度应力变化程度缓慢,减少混凝土产生施工裂缝的概率。
2.1.3.3外加剂
大体积的混凝土浇筑时,由于其内部会有一定的微小的气泡,如这些气泡在浇筑时不被释放出来,容易引起裂缝,所以一定的外加剂可以起到释放混凝土内部气体的作用,而不影响混凝土的强度。
2.2混凝土的温控工艺,
一般可分为两种:一是降温法,即在混凝土浇筑成型后,通过循环的冷水进行降温,以减少混凝土的内外温差。二是保温隔热法,即在混凝土浇筑成型后,通过在混凝土表面覆盖保温材料或定时喷浇热水等方法,提高混凝土表面及四周散热面的温度。保温法的控制原理是利用混凝土的初始温度以及水泥水化热的溫升,在混凝土养护过程中,利用覆盖保温材料等方法来降低混凝土表面温度散失速度,从而控制了混凝土的内外温差。另外,采用保温法施工的混凝土,应避开过于炎热的天气,同时也不得在负温下施工,此法最适宜的施工温度为 10~28℃。
2.3采用正确的养护方法
混凝土浇筑完成后尽早开始养护并保持混凝土表面湿润,可以防止蒸发,减少收缩,保障混凝土表面水化顺利进行。对采用各种养护的新浇混凝土,争在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即开始养生,但养生时一般不能污染或损伤混凝土已成型表面,因此必须选择适宜的养护方法及最佳的养护开始时间。 用湿养生法养护时,湿草袋或湿麻袋不能漏盖,每天视气温情况均匀洒水,养护期不少于 14 d。在非雨季应尽量采用喷塑养护工艺,该工艺在冬季可起一定的保温作用,夏季可大大防止水分的过快蒸发。冬季施工要备好挡风、保暖棚,并采取相应的冬季施工防治办法,做好防冻工作。在夏季施工时,应进行适当的湿水降温或在薄膜上涂一层石灰浆,以免在混凝土板中产生温度梯度而开裂减少温差效应,降低混凝土温度,夏季高温季节施工时,要将暴晒于烈日下的砂石料洒水润湿,并尽量避开烈日高温施工,以防止早期裂缝的产生。
2.4采用切实可行的施工工艺
常采用的施工工艺包括以下几种:
2.4.1依照混凝土结构物自身的尺寸来选择对应的建筑工艺,同时选择适合的浇筑时间。并尽可能降低外界温度等外界条件对于混凝土建筑产生的影响,从而保障大体积混凝土结构可以一次性浇筑成功,不会发生断层的情况。
2.4.2选择适合的振捣器械与振捣时间,从而保障施工进程中不发生漏振与过振的情况。
2.4.3在混凝土振捣结束的初凝前,针对混凝土实施二次压实与抹面,尽可能降低大体积混凝土裂缝的出现率。
2.4.4依照具体建筑工程结构的实际温度的检测状况,将混凝土自身与外界温度的差距、混凝土自身的内标温差作为考察的对象,从而选择适合的拆模时间。
2.4.5针对大体积混凝土的结构实施科学合理的养护,有效保障其湿度与温度,从而有效减少裂缝的出现。
2.5塑性收缩裂缝及预防
影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。需要选用干缩较小,早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减水水泥及水的用量;浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透;及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护液养护,高温大风天气要设置遮阳和档风设施,及时养护。
3.结束语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土制作和施工过程中应有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度。特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
参考文献:
[1]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.
[2]马涛.混凝土桥梁裂缝产生的原因、种类及控制措施.科技风 2009(24)
[3]富文权.混凝土工程裂缝预防与控制[M].中国铁道出版社,2007
关键词:混凝土施工;裂缝原因;预防控制
中图分类号:TU37文献标识码: A
由于混凝土施工、本身变形和其他约束等各种因素的影响,混凝土结构往往容易产生各种各样的裂缝,大量工程实践所提供的经验都说明,混凝土产生裂缝是不可避免的,但在实际工程施工中,应分析裂缝产生原因,采取预防或补救措施,将其有害程度控制在工程允许范围内,或不影响结构的耐久性能。
1.混凝土施工裂缝产生的原因
1.1原材料质量
混凝土是由水泥、砂、石、水以一定的比例混合并掺加一定量的外掺料组成的,原材料的质量与配比是造成混凝土施工产生裂缝的重要原因。在许多建筑工地上,为了贪图便宜,施工中采购的水泥产地不明、标号达不到相应的要求,再加之原材料的进场抽样检验流于形式,使得原材料的质量与设计要求有较大的差距。另外,施工现场的水泥贮存也要注意防潮,一是水泥受潮,水泥内部易结块,造成混凝土搅拌不均匀,易产生裂缝。混凝土的另外一种原料是砂石料,当砂石料不按设计及相关标准规定采购时,砂石料的料径容易出现不匹配的情况,直接导致了集料的级配不符合要求,引起混凝土的施工裂缝。另外一个影响混凝土施工裂缝的原因是各种原材料的混合与配比,当水灰比较大时,混凝土的收缩性增大,易使砂石表面包裹较多的水泥浆,而水泥浆表面易产生胶结,极易引起混凝土的施工裂缝。
1.2 不均匀沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。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;结构基础类型差别大。 另外,模板刚度不足,支撑体系间距过大,支撑底部松动,无设垫板,拆摸过早也会导致不均匀沉陷裂缝的出现。
1 .3 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境或结构温度发生变化时,混凝土发生变形,若变形遇到约束,则在结构内产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,就产生裂缝。主要是由水化热、蒸气养护或冬季施工时措施不当、施工时环境温度过高、新旧混凝土接缝这几方面使得混凝土在施工时引起的裂缝。
1.4混凝土搅拌引起的裂缝
混凝土的搅拌质量控制不严,浇注不达标,振捣不及时、不到位、不均匀、不密实,搅拌时间过短或过长,入模温度不符合工程要求,入料一时段气温条件过高,浇注速度过快,都会引起混凝土施工出现裂缝。过快的浇筑,可引起水泥在水化过程中释放出过大的热量,引起裂缝。如果搅拌超时,不仅会产生离析性,而且会磨损料石引起裂缝。
1.5混凝土养护不规范引起的裂缝
养护时若覆盖麻袋或草帘不及时、不到位、不规范。人工洒水如果不及时、不均匀,养护期间时干时湿,外干过早都会使混凝土内部产生约束,外表面干缩变形,从而产生混凝土施工裂缝。
混凝土施工过分振捣,模板、垫层过于干燥混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落挤出水分、空气,表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落,造成表面砂浆层,它比下层混凝土有较大的干缩性能,待水分蒸发后,易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够,过于干燥,则模板吸水量大,引起混凝土的塑性收缩,产生裂缝。
混凝土浇捣后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层,水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙,引起表面体积碳水化收缩,导致混凝土板表面龟裂。
2.控制混凝施工裂缝的技术措施
2.1 原材料控制措施
2.1.1 水泥
当浇筑的混凝土体积较大时,宜采用低热水泥,尽量减少水泥的水化放热对混凝土产生的影响。水泥的水化热与其矿物成份和细度有着密切的关系,相关试验数据表明,降低水泥熟料中C3A 和 C3S,提高C2S 和 C4AF 的含量将有助于减少水泥的放热,但过多的 C2S 含量将对水泥的硬化速率产生影响。从水泥的选择来说,应优先选用低热和细度较大的产品。
2.1.2 活性混合料
工程实践证明,向混凝土的混合料中添加适量的活性混合料会减少水泥的用量,同时也对减少水泥的放热量起到一定的积极作用,对混凝土的质量控制起到很好的作用。工程中常用的活性混合料是粉煤灰。粉煤灰的掺入量应根据相关的规范及标准通过试验确定,过大的掺入量易影响混凝土的强度。
2.1.3外加剂
2.1.3.1减水剂
可以使混凝土拌合的用水量减少,这将有助于减少水泥的放热量,避免混凝土因温度变化产生的施工裂缝。
2.1.3.2缓凝剂
主要是延缓混凝土的凝固速率,降低水泥的放热速率,使温度应力变化程度缓慢,减少混凝土产生施工裂缝的概率。
2.1.3.3外加剂
大体积的混凝土浇筑时,由于其内部会有一定的微小的气泡,如这些气泡在浇筑时不被释放出来,容易引起裂缝,所以一定的外加剂可以起到释放混凝土内部气体的作用,而不影响混凝土的强度。
2.2混凝土的温控工艺,
一般可分为两种:一是降温法,即在混凝土浇筑成型后,通过循环的冷水进行降温,以减少混凝土的内外温差。二是保温隔热法,即在混凝土浇筑成型后,通过在混凝土表面覆盖保温材料或定时喷浇热水等方法,提高混凝土表面及四周散热面的温度。保温法的控制原理是利用混凝土的初始温度以及水泥水化热的溫升,在混凝土养护过程中,利用覆盖保温材料等方法来降低混凝土表面温度散失速度,从而控制了混凝土的内外温差。另外,采用保温法施工的混凝土,应避开过于炎热的天气,同时也不得在负温下施工,此法最适宜的施工温度为 10~28℃。
2.3采用正确的养护方法
混凝土浇筑完成后尽早开始养护并保持混凝土表面湿润,可以防止蒸发,减少收缩,保障混凝土表面水化顺利进行。对采用各种养护的新浇混凝土,争在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即开始养生,但养生时一般不能污染或损伤混凝土已成型表面,因此必须选择适宜的养护方法及最佳的养护开始时间。 用湿养生法养护时,湿草袋或湿麻袋不能漏盖,每天视气温情况均匀洒水,养护期不少于 14 d。在非雨季应尽量采用喷塑养护工艺,该工艺在冬季可起一定的保温作用,夏季可大大防止水分的过快蒸发。冬季施工要备好挡风、保暖棚,并采取相应的冬季施工防治办法,做好防冻工作。在夏季施工时,应进行适当的湿水降温或在薄膜上涂一层石灰浆,以免在混凝土板中产生温度梯度而开裂减少温差效应,降低混凝土温度,夏季高温季节施工时,要将暴晒于烈日下的砂石料洒水润湿,并尽量避开烈日高温施工,以防止早期裂缝的产生。
2.4采用切实可行的施工工艺
常采用的施工工艺包括以下几种:
2.4.1依照混凝土结构物自身的尺寸来选择对应的建筑工艺,同时选择适合的浇筑时间。并尽可能降低外界温度等外界条件对于混凝土建筑产生的影响,从而保障大体积混凝土结构可以一次性浇筑成功,不会发生断层的情况。
2.4.2选择适合的振捣器械与振捣时间,从而保障施工进程中不发生漏振与过振的情况。
2.4.3在混凝土振捣结束的初凝前,针对混凝土实施二次压实与抹面,尽可能降低大体积混凝土裂缝的出现率。
2.4.4依照具体建筑工程结构的实际温度的检测状况,将混凝土自身与外界温度的差距、混凝土自身的内标温差作为考察的对象,从而选择适合的拆模时间。
2.4.5针对大体积混凝土的结构实施科学合理的养护,有效保障其湿度与温度,从而有效减少裂缝的出现。
2.5塑性收缩裂缝及预防
影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。需要选用干缩较小,早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减水水泥及水的用量;浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透;及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护液养护,高温大风天气要设置遮阳和档风设施,及时养护。
3.结束语
混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土制作和施工过程中应有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度。特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。
参考文献:
[1]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.
[2]马涛.混凝土桥梁裂缝产生的原因、种类及控制措施.科技风 2009(24)
[3]富文权.混凝土工程裂缝预防与控制[M].中国铁道出版社,2007