混凝土外加剂使用及施工裂缝问题的分析

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   摘要:混凝土外加剂的合理使用,能够很好地保证工程质量;对于工程中常见的裂缝问题,采取相关的施工与养护措施也可以确保避免。
  关键词:混凝土;外加剂;裂缝原因;防处措施
  Abstract: the concrete additive of fair use, it is able to ensure the engineering quality; The project is common in crack, the construction and maintenance of take relevant measures also can ensure avoid.
  Keywords: concrete; Admixtures; Crack causes; Prevention measures in
  
  中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
  1、外加剂对混凝土质量影响
  外加剂的广泛应用是现代混凝土工程的重要标志。在施工中拌和物表现出来的某些质量问题,往往和现代混凝土拌和物的粘性、触变性、剪胀性等特性有关。但影响混凝土工程质量的因素很多,大多是使用问题。因此,在减水剂的选择和使用上应该注意几点:(1)用产品“代”和“等级”评价减水剂是不合适的,因为任何产品都有利必有弊,没有好与不好的,只有合适与不合适的;(2)外加剂的用量很小,尤其是聚羧酸系高效减水剂,其掺量只有水泥用量的0.2%~0.5%。其产品是通过分子设计、经过科学的工艺过程生产的,原材料纯度高,只要是按设计生产的合格产品,其品质是稳定的。而水泥则有很大的区别,目前市售水泥普遍细度过细、需水量大、熟料中C3A含量大、含碱量过高或过低、SO3只按凝结时间优化、出厂水泥温度过高等等;(3)矿物掺和料和骨料的影响也不容忽视。水泥和外加剂的相容性主导方面应当是水泥和混凝土。而目前这方面的基础研究十分薄弱,机理不清楚,造成方法不科学,给工程带来诸多矛盾,尤其是单纯的强度观念更造成现实混凝土质量出现诸多问题。一些混凝土企业不对水泥和砂石这样大宗的、主要而重要的原材料坚持自己选材的原则,却企图用掺量很小的外加剂解决自己的大问题,实在是本末倒置,应提倡混凝土企业使用水泥厂优化后供应的复合水泥或混合材水泥;水泥企业应按混凝土企业的需要生产水泥,这才是解决问题的根本途径。
  在外加剂使用过程中应注意的几个主要问题:(1)预拌混凝土企业是连续生产,且砂石品质有波动、工程对混凝土和易性及强度等级要求也不同,导致生产配合比和外加剂掺量需及时调整,故应选用固含量(减水组分)10%~12%左右的聚羧酸系外加剂,方便管控;(2)新投入生产使用的外加剂必须事先进行与水泥相容性、混凝土和易性和强度的试验,并验证符合混凝土生产质量要求;(3)由于萘系和聚羧酸系减水剂都添加了功能性的缓凝、引气组分,其相互之间有溶解均匀性问题,并随时间和温度发生分层、团聚、发酵等现象。这会对混凝土和易性及强度产生严重影响,故进场超过1个月未使用的外加剂必须进行相关试验验证;(4)生产时搅拌时间的选择要适宜,尤其在低温或冬季施工时,应延长搅拌时间;(5)预拌混凝土在运输过程中应注意保持混凝土的匀质性,避免分层,同时注意初凝时间延缓,坍落度损失等特点。
  2、混凝土温度裂缝产生原因及影响因素
  在当前的工程建设中,大体积混凝土运用广泛。但是温度裂缝的存在是混凝土施工中不可避免的普遍现象,裂缝的出现不仅会降低结构物的抗渗能力、使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土碳化,降低材料的耐久性及结构物的承载能力。如何有效的预防和控制混凝土裂缝的产生尤为重要。下面结合本人以往工作经验,就混凝土裂缝产生原因及如何有效控制裂缝和裂缝处理方法,提出一些认识和见解。
  2.1 收缩裂缝
  在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。主要影响因素是混凝土的水灰比,水灰比越大,混凝土的收缩就越大。
  2.2 内外温差产生应力裂缝
  混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,这样温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和表面的温差过大,造成热胀冷缩产生一定的应力,特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
  2.3 材料裂缝
  材料裂缝表现为龟裂,主要影响因素是水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
  3、混凝土温度裂缝防治措施
  3.1 严格控制原材料的使用及配合比选用
  (1) 选用( 低) 中热水泥或粉煤灰水泥,改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。
  (2)在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。
  (3)严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,施工用水量绝对不能大于混凝土设计用水量。
  3.2 严格控制施工工艺
  3.2.1 改善搅拌工艺
  采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10% 或节约水泥5%,并进一步减少水化热和裂缝。改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。
  3.2.2 控制混凝土的拌运
  混凝土的拌和、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求,并应符合下列规定:
  (1)当炎热季节浇筑大体积混凝土时,混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施。
  (2)当采用泵送混凝土施工时,混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车,混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
  3.2.3 控制浇筑流程
  混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑,不得留有施工缝,并应符合下列规定:
  (1)混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定,当采用泵送混凝土时,混凝土的摊铺厚度不大于600 mm;当采用非泵送混凝土時,混凝土的摊铺厚度不大于400 mm;分层连续浇筑或推移式连续浇筑,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝之前,将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不得大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间,层面应设施工缝处理。
  (2)大体积混凝土施工采取分层浇筑施工时,水平施工缝的处理应符合下列规定:①清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子,并均匀露出粗骨料;② 在上层混凝土浇筑前,应用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,但不得有积水 ③ 对非泵送及低流动度混凝土,在浇筑上层混凝土时,应采取接浆措施。
  3.2.4 加强早期养护
  混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护,并应符合下列规定:
  (1) 保温养护措施,应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求;
  (2)保温养护的持续时间,应根据温度应力( 包括混凝土收缩产生的应力) 加以控制、确定,但不得少于15d,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行;
  (3)在保温养护过程中,应保持混凝土表面的湿润。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。
  保温养护是大体积混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力;其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的。
  3.2.5 其他注意事项
  (1)在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大,泌水现象也较严重,不及时清除,将会降低结构混凝土的质量。
  (2) 塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板,在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
  (3) 对标高位于±0.0 以下的部位,应及时回填土;±0.0以上的部位应及
  时加以覆盖,不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。
  (4) 在大体积混凝土拆模后,应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥
  等措施。
  4、出现裂缝后的处理方法
  混凝土裂缝的修补措施可采取以下一些方法: 表面修补法,嵌缝法,结构加固法,混凝土置换法等。
  4.1 表面修补法
  表面修补法主要适用于结构承载能力没有受到影响的表面裂缝。表面修补法包括表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹适用范围是浆液难以灌入细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的裂缝、不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补( 土工膜或其他防水片) 法适用于大面积漏水( 蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝) 的部位。
  4.2 嵌缝法
  嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。
  4.3 结构加固法
  结构加固中常用的主要有以下几种方法: 加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
  4.4 混凝土置换法
  混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有: 普通混凝土、聚合物或改性聚合物混凝土。
  5、结语
  实践证明,通过严格采取混凝土原材料使用及配合比选用,科学使用外加剂,严格控制工艺流程,加强早期养护等措施,有效地减少和防止裂缝的产生。具体在施工中要靠多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合多种预防处理措施,同时应做好充分的施工准备、加强现场协调与组织管理,混凝土的裂縫是可以避免的。
  参考文献
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  [2]张晓华. 两种常见的混凝土裂缝的分析与控制[J].山西建筑,2011,
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