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摘要:混凝土裂缝是困扰建筑施工质量的关键问题,直接影响结构安全与使用耐久性,因此加强抗裂性防控意义重大。本文主要对混凝土抗裂性进行阐述,分析混凝土产生裂缝的原因,提出裂缝防控措施,希望对混凝土施工质量提升起到积极促进与参照作用。
关键词:混凝土;抗裂性;防控措施
城市化建设不断推进,建筑规模日益扩大,对建筑施工事故的防控更加重视。作为建筑施工参与主体,不仅要严格控制建设工艺,更应积极应对施工材料与自然环境等内外在因素对建筑物使用寿命的不良影响。采取多错并举方式积极应对混凝土裂缝问题,提高混凝土抗裂性防控成效,推动工程建设质量与效益持续改进。
一、产生混凝土裂缝的原因分析
1.沉降原因
沉降引起的裂缝会不断向混凝土内部延伸,促使暴露在外的钢筋锈蚀加速,从而降低整体结构的支撑力与牢固性。产生沉降裂缝的原因较多,包括混凝土含水量大与掺合剂质量低及混凝土凝固时间长等[1]。
2.塑性收缩原因
钢筋混凝土长期在空气中暴露,表面极易发生塑性收缩裂缝,虽然裂缝深度不及沉降性裂缝,但长度相对不确定,有明显的不连贯性与不规则性等特征。产生塑性收缩裂缝的原因与混凝土水分快速蒸发及早期抗裂工作不重视等施工方面问题影响有关。
3.温度原因
浇筑混凝土在硬化中,水化过程伴随着水化热产生。较大体积的混凝土,内部聚集的水化热不易散发,而外部散热较快,受内外温差影响,使内外产生不同程度的热胀冷缩效应与表面拉应力。当拉应力超过强度极限时,会促使表面产生裂缝,通常在中后期混凝土施工中出现。随着温差增大或受寒潮环境影响,混凝土表面温度快速降低,同时出现收缩现象,内部混凝土约束力与表面拉应力随之增大,从而出现裂缝问题。温度裂缝通常无规律走向,长度大的梁板类结构,其裂缝多与短边平行;大面积结构的裂缝多呈横纵无规律交错现象。裂缝宽度受温度变化影响较大,高温季节的裂缝窄,寒冷季节的裂缝宽。高温碰撞的裂缝呈中粗边细,冷缩原因裂缝则粗细不明显。出现裂缝后,钢筋锈蚀与混凝土碳化加速,混凝土抗渗透能力与抗冻性等性能弱化。
4.结构受荷原因
施工中也会出现混凝土裂缝现象,如在拆模时的方法不当或时间过早;吊装中吊点位置不对等情况下。尤其是钢筋混凝土的梁与板等受弯构件,受到30-40%的设计荷载作用影响,会出现不同程度的裂缝。
二、混凝土抗裂性防控措施
1.防控沉降裂缝
首先合理控制用水量,在水泥用量固定不变的情况下,混凝土强度随着用水量增加10%而降低20%,钢筋与混凝土粘结力下降10%,因此严格控制配比意义重大。要求水与灰比重低于0.55,选用粗骨料与强稳定性的硅盐酸配置。合理控制坍落度,尤其是泵送混凝土施工中,要求入泵坍落度低于140mm。或是利用高效缓凝减水剂等措施,合理控制混凝土的含水率。其次使用高质量添加剂,在大体积混凝土施工时,为改善混凝土特性与优化混凝土级配,通常会掺加外掺料与外加剂等适当的外加料。木质素磺酸钙是常用外加剂,其中木钙有分散水泥颗粒与降低水表面张力的作用,从而改善混凝土的物理性质。加入水泥质量的0.2-0.3%木钙,可降低拌合水10%,提高10-20% 混凝土强度,节省10%水泥,同时可促使水化热降低。但对搅拌时间要求严格,搅拌时间过长或过短,都会出现分层离析现象,促使混凝土均匀性等特性下降。最后严格控制凝结时间,过长时间凝结更易产生沉降裂缝。在凝结期间不能忽视空气温度与水泥品种及水灰比等因素的影响,体现在温度越高凝结时间越短;使用掺有混合料的水泥材料,凝结时间相对较长;标号越高凝结时间越短;水灰比越大,凝结时间越长;坍落度提高可促使凝结时间延长;掺入适当缓凝剂可延长初凝与终凝时间;空气中比水中混凝土凝结时间短等方面;还需根据实际情况合理控制凝结时间。
2.防控塑性收缩裂缝
首先合理选用硅酸盐水泥,明确掺合料与水泥等材料的用量,选用级配高的砂子与石子材料。其次浇灌前应充分浇水浸透模板及基层,减少模板基层对混凝土中水分的吸收。混凝土振捣密实,控制混凝土收缩量,建议采取分层分块浇筑方式,以便于散热与减小约束力。最后观察凝固程度,初凝前抹平混凝土,已浇筑混凝土在终凝前二次振捣,排除泌水引起的空隙与水分问题,提高混凝土抗拉强度与粘结力及抗裂性。覆盖潮湿草袋或专用塑料,施以抹平压实工艺后,喷洒混凝土养护剂。
3.防控温度裂缝
施工前充分了解建筑环境,并改善搅拌工艺,利用二次投料的砂浆裹石工艺,避免水分在砂浆与石子界面聚集,以增大硬化后的结构紧密度,减少水化热与裂缝可能。尤其是掺加增塑与减水及缓凝等作用的外加剂,不仅可以改变拌合物的保水性与流动性等特性,同时能够延迟热峰出现时间。利用三冷技术结合二次风冷工艺,降低浇筑温度。加强温度管理,要求搅拌混凝土时温度不超过20℃;浇筑混凝土时温度不超过30℃;浇筑后大气与混凝土的温差低于20℃;混凝土内外温差低于20℃;在高温季节泵送混凝土,应当利用温草袋覆盖管道降温。在养护中加强测温,采取保温措施,以减少表面散热速度与内外温差。浇筑后覆盖湿润麻片或草帘,加强洒水养护,延长混凝土养护时间,促使混凝土缓慢降温与收缩,调整约束应力与结构抗拉能力,实现混凝土徐变性等特征得到充分发挥。尤其是在寒冷季节,做好表面保温措施,减少寒潮等恶劣气候因素袭击。
4.控制受荷裂缝
通常需要对裂缝宽度严格进行标准要求,当裂缝宽度超过标准规定,对整体建筑质量的影响问题不能忽视。加强对施工技术人员的培训教育,提高其规范操作能力与裂缝防控意识,对易出现裂缝的环节与部位加强控制管理,确保施工工艺合理与方法操作达标[2]。
三、混凝土裂缝处理方法
1.表面修补
针对于结构承载能力尚未受到影响的表面裂缝,以及结构稳定的深进裂缝,可以采取表面修补法。采取在裂缝表面涂抹水泥浆与环氧胶泥或表面涂刷防腐材料、表面粘贴纤维布等方法,加强混凝土防护,规避各种因素对裂缝继续开裂的影响。
2.嵌縫
针对于混凝土深进裂缝,需先沿裂缝凿槽,在槽中嵌填聚合物水泥砂浆等刚性防水材料,或塑料油膏与聚氯乙烯胶泥等塑料止水材料,实现裂缝有效封闭。
3.加固结构
针对于影响结构稳定性与承载能力的裂缝,通常建议采取结构加固法处理。常用加固方法包括预应力法或粘贴钢板、角部外包型钢、加大结构横截面积等,根据实际情况合理采取加固措施[3]。
4.置换混凝土
针对于严重损坏的混凝土,建议采取混凝土置换法。在施工中需先剔除损坏的混凝土,再置换成新的混凝土,或水泥砂浆及聚合物等其他材料。
总结:
混凝土是多种材料配比形成的拌合物,在应用中受温度差与沉降等因素影响,普遍存在裂缝问题,建筑结构的安全可靠性随之降低。混凝土施工中存在很多不确定性,为防止有害裂缝出现,要求施工技术人员加强实践经验总结,及时发现存在与潜在的裂缝影响因素,采取保温与选用优质硅酸盐水泥材料等多措并举方式,将开裂范围控制在标准范围内,从而延长建筑使用寿命。
参考文献:
[1] 吕兴栋, 高志扬, 董芸,等. 防渗抗裂剂和PVA纤维对混凝土性能及微观结构的影响研究[J]. 水力发电, 2019, 45(4):116-119.
[2]李强, 王起才, 张戎令,等. 养护材料对混凝土强度、抗裂性与细观结构的影响分析[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(8):117-121.
[3]芦浩, 田正宏, 江桂林,等. 复合活性剂+聚酯纤维对混凝土抗裂性能的影响[J]. 施工技术, 2018, 47(21):61-64,97.
关键词:混凝土;抗裂性;防控措施
城市化建设不断推进,建筑规模日益扩大,对建筑施工事故的防控更加重视。作为建筑施工参与主体,不仅要严格控制建设工艺,更应积极应对施工材料与自然环境等内外在因素对建筑物使用寿命的不良影响。采取多错并举方式积极应对混凝土裂缝问题,提高混凝土抗裂性防控成效,推动工程建设质量与效益持续改进。
一、产生混凝土裂缝的原因分析
1.沉降原因
沉降引起的裂缝会不断向混凝土内部延伸,促使暴露在外的钢筋锈蚀加速,从而降低整体结构的支撑力与牢固性。产生沉降裂缝的原因较多,包括混凝土含水量大与掺合剂质量低及混凝土凝固时间长等[1]。
2.塑性收缩原因
钢筋混凝土长期在空气中暴露,表面极易发生塑性收缩裂缝,虽然裂缝深度不及沉降性裂缝,但长度相对不确定,有明显的不连贯性与不规则性等特征。产生塑性收缩裂缝的原因与混凝土水分快速蒸发及早期抗裂工作不重视等施工方面问题影响有关。
3.温度原因
浇筑混凝土在硬化中,水化过程伴随着水化热产生。较大体积的混凝土,内部聚集的水化热不易散发,而外部散热较快,受内外温差影响,使内外产生不同程度的热胀冷缩效应与表面拉应力。当拉应力超过强度极限时,会促使表面产生裂缝,通常在中后期混凝土施工中出现。随着温差增大或受寒潮环境影响,混凝土表面温度快速降低,同时出现收缩现象,内部混凝土约束力与表面拉应力随之增大,从而出现裂缝问题。温度裂缝通常无规律走向,长度大的梁板类结构,其裂缝多与短边平行;大面积结构的裂缝多呈横纵无规律交错现象。裂缝宽度受温度变化影响较大,高温季节的裂缝窄,寒冷季节的裂缝宽。高温碰撞的裂缝呈中粗边细,冷缩原因裂缝则粗细不明显。出现裂缝后,钢筋锈蚀与混凝土碳化加速,混凝土抗渗透能力与抗冻性等性能弱化。
4.结构受荷原因
施工中也会出现混凝土裂缝现象,如在拆模时的方法不当或时间过早;吊装中吊点位置不对等情况下。尤其是钢筋混凝土的梁与板等受弯构件,受到30-40%的设计荷载作用影响,会出现不同程度的裂缝。
二、混凝土抗裂性防控措施
1.防控沉降裂缝
首先合理控制用水量,在水泥用量固定不变的情况下,混凝土强度随着用水量增加10%而降低20%,钢筋与混凝土粘结力下降10%,因此严格控制配比意义重大。要求水与灰比重低于0.55,选用粗骨料与强稳定性的硅盐酸配置。合理控制坍落度,尤其是泵送混凝土施工中,要求入泵坍落度低于140mm。或是利用高效缓凝减水剂等措施,合理控制混凝土的含水率。其次使用高质量添加剂,在大体积混凝土施工时,为改善混凝土特性与优化混凝土级配,通常会掺加外掺料与外加剂等适当的外加料。木质素磺酸钙是常用外加剂,其中木钙有分散水泥颗粒与降低水表面张力的作用,从而改善混凝土的物理性质。加入水泥质量的0.2-0.3%木钙,可降低拌合水10%,提高10-20% 混凝土强度,节省10%水泥,同时可促使水化热降低。但对搅拌时间要求严格,搅拌时间过长或过短,都会出现分层离析现象,促使混凝土均匀性等特性下降。最后严格控制凝结时间,过长时间凝结更易产生沉降裂缝。在凝结期间不能忽视空气温度与水泥品种及水灰比等因素的影响,体现在温度越高凝结时间越短;使用掺有混合料的水泥材料,凝结时间相对较长;标号越高凝结时间越短;水灰比越大,凝结时间越长;坍落度提高可促使凝结时间延长;掺入适当缓凝剂可延长初凝与终凝时间;空气中比水中混凝土凝结时间短等方面;还需根据实际情况合理控制凝结时间。
2.防控塑性收缩裂缝
首先合理选用硅酸盐水泥,明确掺合料与水泥等材料的用量,选用级配高的砂子与石子材料。其次浇灌前应充分浇水浸透模板及基层,减少模板基层对混凝土中水分的吸收。混凝土振捣密实,控制混凝土收缩量,建议采取分层分块浇筑方式,以便于散热与减小约束力。最后观察凝固程度,初凝前抹平混凝土,已浇筑混凝土在终凝前二次振捣,排除泌水引起的空隙与水分问题,提高混凝土抗拉强度与粘结力及抗裂性。覆盖潮湿草袋或专用塑料,施以抹平压实工艺后,喷洒混凝土养护剂。
3.防控温度裂缝
施工前充分了解建筑环境,并改善搅拌工艺,利用二次投料的砂浆裹石工艺,避免水分在砂浆与石子界面聚集,以增大硬化后的结构紧密度,减少水化热与裂缝可能。尤其是掺加增塑与减水及缓凝等作用的外加剂,不仅可以改变拌合物的保水性与流动性等特性,同时能够延迟热峰出现时间。利用三冷技术结合二次风冷工艺,降低浇筑温度。加强温度管理,要求搅拌混凝土时温度不超过20℃;浇筑混凝土时温度不超过30℃;浇筑后大气与混凝土的温差低于20℃;混凝土内外温差低于20℃;在高温季节泵送混凝土,应当利用温草袋覆盖管道降温。在养护中加强测温,采取保温措施,以减少表面散热速度与内外温差。浇筑后覆盖湿润麻片或草帘,加强洒水养护,延长混凝土养护时间,促使混凝土缓慢降温与收缩,调整约束应力与结构抗拉能力,实现混凝土徐变性等特征得到充分发挥。尤其是在寒冷季节,做好表面保温措施,减少寒潮等恶劣气候因素袭击。
4.控制受荷裂缝
通常需要对裂缝宽度严格进行标准要求,当裂缝宽度超过标准规定,对整体建筑质量的影响问题不能忽视。加强对施工技术人员的培训教育,提高其规范操作能力与裂缝防控意识,对易出现裂缝的环节与部位加强控制管理,确保施工工艺合理与方法操作达标[2]。
三、混凝土裂缝处理方法
1.表面修补
针对于结构承载能力尚未受到影响的表面裂缝,以及结构稳定的深进裂缝,可以采取表面修补法。采取在裂缝表面涂抹水泥浆与环氧胶泥或表面涂刷防腐材料、表面粘贴纤维布等方法,加强混凝土防护,规避各种因素对裂缝继续开裂的影响。
2.嵌縫
针对于混凝土深进裂缝,需先沿裂缝凿槽,在槽中嵌填聚合物水泥砂浆等刚性防水材料,或塑料油膏与聚氯乙烯胶泥等塑料止水材料,实现裂缝有效封闭。
3.加固结构
针对于影响结构稳定性与承载能力的裂缝,通常建议采取结构加固法处理。常用加固方法包括预应力法或粘贴钢板、角部外包型钢、加大结构横截面积等,根据实际情况合理采取加固措施[3]。
4.置换混凝土
针对于严重损坏的混凝土,建议采取混凝土置换法。在施工中需先剔除损坏的混凝土,再置换成新的混凝土,或水泥砂浆及聚合物等其他材料。
总结:
混凝土是多种材料配比形成的拌合物,在应用中受温度差与沉降等因素影响,普遍存在裂缝问题,建筑结构的安全可靠性随之降低。混凝土施工中存在很多不确定性,为防止有害裂缝出现,要求施工技术人员加强实践经验总结,及时发现存在与潜在的裂缝影响因素,采取保温与选用优质硅酸盐水泥材料等多措并举方式,将开裂范围控制在标准范围内,从而延长建筑使用寿命。
参考文献:
[1] 吕兴栋, 高志扬, 董芸,等. 防渗抗裂剂和PVA纤维对混凝土性能及微观结构的影响研究[J]. 水力发电, 2019, 45(4):116-119.
[2]李强, 王起才, 张戎令,等. 养护材料对混凝土强度、抗裂性与细观结构的影响分析[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(8):117-121.
[3]芦浩, 田正宏, 江桂林,等. 复合活性剂+聚酯纤维对混凝土抗裂性能的影响[J]. 施工技术, 2018, 47(21):61-64,97.