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近年来,随着房地产业的不断发展,人们对建筑工程质量重要性的认识也随之提高,工程业主对建筑的质量标准也格外重视。商品混凝土以其技术、经济上的优越性,尤其是稳定、可靠、优良的质量深受青睐,被越来越多的使用在工程上。但商品砼在实际工程应用中出现了一些质量通病,给建筑物的安全使用带来极大的不利因素,影响了其正常的使用功能,甚至给结构安全带来隐患。其中最常见的当数裂缝问题,尤其是表面系数大的板、墙以及大体积混凝土施工由于工艺不良等因素更易造成结构裂缝。现就商品砼裂缝产生的原因及控制措施进行简要分析,并浅议裂缝控制的措施。
1.商品砼裂缝的类型及产生原因
商品砼的裂缝基本上是由于水分蒸发和浆体收缩,收缩应力大于混凝土的抗拉强度引起的,其类型与普通砼裂缝的类型大致相同,按其发生的先后顺序大体上有以下几种类型:
1.1塑性裂缝
塑性收缩是砼在初凝前的塑性階段失水形成的。砼浇筑后开始逐渐凝聚,由流态变为塑态,然后硬化变为固态,在塑态阶段产生的裂缝称为塑性裂缝,是现浇钢筋砼结构中的一种早期裂缝,主要有以下两种形式:
1.1.1砼骨料沉落裂缝
砼在振捣器和重力的作用下,骨料开始下沉,水泥浆上浮,并挤出部分水分和空气。这种沉落直到砼硬化时才停止,骨料沉落过程中若受钢筋、预埋件及模板阻力或两面部位沉落不同而产生的一种裂缝。此种裂缝砼坍落度愈小,模板粗糙不湿润,钢筋排列过密,振捣不实,越容易出现。
1.1.2塑性收缩裂缝
砼处在塑性阶段,由于砼表面水分蒸发过快而产生裂缝,它与砼的流态有关。中等流态砼干缩变形比普通的砼干缩变形大几十倍,如不注意,易引起早期裂缝。产生的原因:一是砼浇筑完表面收水后,没有及时覆盖,受风吹日晒,砼表面水分蒸发过快,产生急剧收缩,而此时砼强度非常低,不能抵抗这种变形应力导致开裂。二是水灰比过大,配合比不准确,石子过少,模板过于干燥或水泥用量过大等都会导致这类裂缝的出现。
1.2水化热裂缝
水泥在水化反应过短中产生一定的水化热,特别是大体积砼及高强度砼,由于水泥用量较大,产生的大量水化热不易散发,内部温度不断上升,而砼表面散热较快,使砼表面与内部产生一定温差,从而产生较大温度应力,超过构件本身的抗拉强度时,必然产生裂缝。这种裂缝很深,有时是通透性的,能破坏结构的整体性。水混凝土初凝前,水化反应收缩的一部分反映在塑性收缩中;在混凝土初凝后的水泥化学反应收缩则主要形成混凝土内部的毛细孔,在养护不及时或养护时间过短时会产生收缩裂缝。
1.3干燥收缩裂缝
由于砼构件约束,砼收缩变形时内部产生收缩应力,这个应力超过砼材料的抗拉强度,就产生收缩裂缝。混凝土的干燥收缩是从施工阶段撤除养护时开始的,早期的收缩裂缝比较细微,往往不为人们所注意。随着时间的推移,混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大,裂缝也逐渐明显起来。产生的原因:(1)砼浇筑成型后养护不当,表面收缩剧以受到内部的约束,出现拉应力而引起开裂;(2)采用含泥量大的粗细骨料配制砼,收缩大抗拉强度低;(3)砼过振,表面形成水泥含量较大的砂浆层,收缩量加大。
混凝土干燥收缩值的大小与混凝土的体积稳定性直接相关,并受环境相对湿度的影响。混凝土的诸多成分中,以粗骨料的体积稳定性最好,砂子次之,收缩变形主要发生在水泥及掺和料构成的浆体和砂浆上。因此,在施工和易性允许的情况下,尽可能加大石子用量,降低砂率,降低用水量,对减少干燥收缩裂缝以及提高混凝土的体积稳定性、强度和耐久性是有利的。
2.裂缝的控制措施
2.1设计方面预控
(1)设计中对住宅四周阳角处楼面板配筋进行加强,板负筋不采用分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗,以提高混凝土的极限拉伸应变。工程实践充分证明,采用此种措施后,房间内基本上不再发生45.斜角裂缝。
(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因而不得已时,应充分考虑加强措施。
(3)合理留设伸缩缝。伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定:现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m,合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。
(4)合理留设后浇带。它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝,是一种特殊的施工缝。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。要求在浇捣后浇带之前,结构混凝土至少30%的收缩已完成。
(5)结构设计人员应充分重视对于构造钢筋配置的认识,特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径和数量的选择。
2.2材料方面预控
2.2.1骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5mm~25mm.根据试验,采用5mm~40mm石子比采用5mm~25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。
2.2.2砂
采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因为采用细度模数为2.8:2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg,减少水用量20kg~25kg,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时,砂率应控制在38%~45%。
2.2.3选用优质高效的外加剂
为达到抗裂、防水的目的,在配制混凝土时,一般需要掺人减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大,有些膨胀剂与其他外加剂一起使用可能会产生副作用,因此在使用前应经试验确定。
2.3施工中的主要措施
(1)振捣要密实,振捣时间以5-15s宜,并采用二次振捣技术。混凝土浇筑20-30min后,振捣时不要碰钢筋及埋件。
(2)混凝土振实后,采用塑料布覆盖养护混凝土,并覆盖严密,保持塑料布内有凝结水,并延长养护时间,采用冷水拌合法,降低混凝土浇注时的温度。
(3)浇注前检查模板的刚度是否满足要求,即侧模之间、侧模和底板之间、侧模和底模与小横方之间是否安装牢固,形成坚固的整体。且结合严密。水平支撑是否到位、坚固,确保支撑不位移
3.裂缝的处理方法
裂缝宽度为0.2~0.6mm之间的,可将裂缝冲洗干净,干燥后采用压力灌注环氧浆液或加贴碳纤维布封闭补强;裂缝宽度为0.6mm以上的,先沿裂缝凿一条宽10~15mm的V型槽,将表面冲洗干净,干燥后槽内表面用环氧胶泥封闭,然后用刮刀将环氧胶泥嵌入槽内压实。
商品混凝土现浇结构的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一。特别是住宅工程的裂缝发生后,往往会引起投诉、纠纷以及索赔要求等。因此,工程技术人员应尽快掌握这种建筑材料的特点,使商品砼更好的为工程建设服务。
1.商品砼裂缝的类型及产生原因
商品砼的裂缝基本上是由于水分蒸发和浆体收缩,收缩应力大于混凝土的抗拉强度引起的,其类型与普通砼裂缝的类型大致相同,按其发生的先后顺序大体上有以下几种类型:
1.1塑性裂缝
塑性收缩是砼在初凝前的塑性階段失水形成的。砼浇筑后开始逐渐凝聚,由流态变为塑态,然后硬化变为固态,在塑态阶段产生的裂缝称为塑性裂缝,是现浇钢筋砼结构中的一种早期裂缝,主要有以下两种形式:
1.1.1砼骨料沉落裂缝
砼在振捣器和重力的作用下,骨料开始下沉,水泥浆上浮,并挤出部分水分和空气。这种沉落直到砼硬化时才停止,骨料沉落过程中若受钢筋、预埋件及模板阻力或两面部位沉落不同而产生的一种裂缝。此种裂缝砼坍落度愈小,模板粗糙不湿润,钢筋排列过密,振捣不实,越容易出现。
1.1.2塑性收缩裂缝
砼处在塑性阶段,由于砼表面水分蒸发过快而产生裂缝,它与砼的流态有关。中等流态砼干缩变形比普通的砼干缩变形大几十倍,如不注意,易引起早期裂缝。产生的原因:一是砼浇筑完表面收水后,没有及时覆盖,受风吹日晒,砼表面水分蒸发过快,产生急剧收缩,而此时砼强度非常低,不能抵抗这种变形应力导致开裂。二是水灰比过大,配合比不准确,石子过少,模板过于干燥或水泥用量过大等都会导致这类裂缝的出现。
1.2水化热裂缝
水泥在水化反应过短中产生一定的水化热,特别是大体积砼及高强度砼,由于水泥用量较大,产生的大量水化热不易散发,内部温度不断上升,而砼表面散热较快,使砼表面与内部产生一定温差,从而产生较大温度应力,超过构件本身的抗拉强度时,必然产生裂缝。这种裂缝很深,有时是通透性的,能破坏结构的整体性。水混凝土初凝前,水化反应收缩的一部分反映在塑性收缩中;在混凝土初凝后的水泥化学反应收缩则主要形成混凝土内部的毛细孔,在养护不及时或养护时间过短时会产生收缩裂缝。
1.3干燥收缩裂缝
由于砼构件约束,砼收缩变形时内部产生收缩应力,这个应力超过砼材料的抗拉强度,就产生收缩裂缝。混凝土的干燥收缩是从施工阶段撤除养护时开始的,早期的收缩裂缝比较细微,往往不为人们所注意。随着时间的推移,混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大,裂缝也逐渐明显起来。产生的原因:(1)砼浇筑成型后养护不当,表面收缩剧以受到内部的约束,出现拉应力而引起开裂;(2)采用含泥量大的粗细骨料配制砼,收缩大抗拉强度低;(3)砼过振,表面形成水泥含量较大的砂浆层,收缩量加大。
混凝土干燥收缩值的大小与混凝土的体积稳定性直接相关,并受环境相对湿度的影响。混凝土的诸多成分中,以粗骨料的体积稳定性最好,砂子次之,收缩变形主要发生在水泥及掺和料构成的浆体和砂浆上。因此,在施工和易性允许的情况下,尽可能加大石子用量,降低砂率,降低用水量,对减少干燥收缩裂缝以及提高混凝土的体积稳定性、强度和耐久性是有利的。
2.裂缝的控制措施
2.1设计方面预控
(1)设计中对住宅四周阳角处楼面板配筋进行加强,板负筋不采用分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗,以提高混凝土的极限拉伸应变。工程实践充分证明,采用此种措施后,房间内基本上不再发生45.斜角裂缝。
(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因而不得已时,应充分考虑加强措施。
(3)合理留设伸缩缝。伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定:现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m,合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。
(4)合理留设后浇带。它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝,是一种特殊的施工缝。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。要求在浇捣后浇带之前,结构混凝土至少30%的收缩已完成。
(5)结构设计人员应充分重视对于构造钢筋配置的认识,特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径和数量的选择。
2.2材料方面预控
2.2.1骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5mm~25mm.根据试验,采用5mm~40mm石子比采用5mm~25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。
2.2.2砂
采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因为采用细度模数为2.8:2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg,减少水用量20kg~25kg,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时,砂率应控制在38%~45%。
2.2.3选用优质高效的外加剂
为达到抗裂、防水的目的,在配制混凝土时,一般需要掺人减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大,有些膨胀剂与其他外加剂一起使用可能会产生副作用,因此在使用前应经试验确定。
2.3施工中的主要措施
(1)振捣要密实,振捣时间以5-15s宜,并采用二次振捣技术。混凝土浇筑20-30min后,振捣时不要碰钢筋及埋件。
(2)混凝土振实后,采用塑料布覆盖养护混凝土,并覆盖严密,保持塑料布内有凝结水,并延长养护时间,采用冷水拌合法,降低混凝土浇注时的温度。
(3)浇注前检查模板的刚度是否满足要求,即侧模之间、侧模和底板之间、侧模和底模与小横方之间是否安装牢固,形成坚固的整体。且结合严密。水平支撑是否到位、坚固,确保支撑不位移
3.裂缝的处理方法
裂缝宽度为0.2~0.6mm之间的,可将裂缝冲洗干净,干燥后采用压力灌注环氧浆液或加贴碳纤维布封闭补强;裂缝宽度为0.6mm以上的,先沿裂缝凿一条宽10~15mm的V型槽,将表面冲洗干净,干燥后槽内表面用环氧胶泥封闭,然后用刮刀将环氧胶泥嵌入槽内压实。
商品混凝土现浇结构的裂缝,是目前较难克服的质量通病之一。特别是住宅工程的裂缝发生后,往往会引起投诉、纠纷以及索赔要求等。因此,工程技术人员应尽快掌握这种建筑材料的特点,使商品砼更好的为工程建设服务。