混凝土裂缝施工控制措施论文

近些年, 无论城市设施建设还是工业与民用建筑的建设, 使用的商品混凝土也越来越多, 但施工中的混凝土温度裂缝问题日显突出, 带来了严重的安全隐患。因此, 对混凝土裂缝的成因进行分析, 并在材料、施工等方面提出相对应的裂缝控制方法有很重大的实际工程意义。

1 混凝土裂缝产生机理

混凝土作为一种复合建筑材料, 由于其组成材料的多样化以及各组成材料间物理化学作用的多变化, 致使混凝土的物理力学性能与很多因素有关, 混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差, 抗拉强度只有抗压强度的1/8-1/20, 并且不与抗压强度成比例地增加, 其极限拉伸变形很小, 因而极易产生裂缝。通过近代仪器已经发现混凝土在受荷载以前, 在硬化后的混凝土内部, 尤其是在胶结料与骨料的界面上总是存在着大量的微观裂缝, 其分布有随机性, 而这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可见宏观裂缝, 目前规范或规程按计算控制的主要是宏观裂缝。

2 混凝土裂缝原因分析

2.1 混凝土本身的影响

主要是水泥水化热过高, 混凝土在浇筑振捣以后, 水泥水化过程中产生一定的热量, 水化热聚在结构内部不易散失, 引起急剧升温, 在建筑工程中一般为20—30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中, 实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d—5d。随着混凝土龄期的增长, 弹性模量的增高, 对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大, 以致产生很大的拉应力, 当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时, 开始出现温度裂缝。

2.2 混凝土的收缩变形

混凝土的收缩, 也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌合水比水泥水化所需的水要多得多。拌合水中只有约20%的水是水泥水化所必须的, 其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后, 引起混凝土收缩, 当收缩受到约束时, 则产生收缩应力, 当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时, 则裂缝随之产生。

2.3 施工方面的因素

违章施工、不当施工造成混凝土裂缝, 夏季施工时由于运输车交通不畅耽搁时间, 在泵车出料时混凝上的经时坍损较大, 混凝土的和易性和流动性较差, 现场工人人为加水, 造成混凝土强度的降低, 加水部分的混凝土水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成不同配比混凝土的凝缩裂缝和干缩裂缝。另外, 振捣方式不当引起裂缝不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂, 或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。另外, 现场养护不当也是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。

3 混凝土裂缝产生的危害

混凝土的微细裂缝的分布是不规则的, 互不连贯, 但在荷载作用下或进一步产生温度变化, 养护不到位失水干缩的情况下, 裂缝开始扩展, 并逐渐互相连通, 从而出现较大的宏观裂缝, 严重的形成楼板上下贯通缝, 这就成为有害裂缝。这样的裂缝将对结构的承载力, 防火性、抗渗性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生危害。

4 混凝土温度裂缝防止措施

4.1 重视材料的选用

使用低热水泥如矿渣水泥和大坝水泥等, 能明显降低混凝土的绝热温升, 降低混凝土的最高温度。伴随减小混凝土内表温差, 起到减小温度应力的作用。从而减少产生裂缝的充分条件。水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法 (直接法) 》测定, 要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于25KJ/kg。为降低水化绝热温升、减小体积变形, 混凝土一般不宜使用水化热高水泥, 应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥:更不宜使用早强型水泥。因此, 在满足混凝土设计要求的前提下, 尽量采用低水化热水泥。其次是优化混凝土的配合比, 以便在保证混凝土强度及流动度条件下, 尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化。最后, 掺用混合材料以减少用水量、节约水泥, 降低混凝土的绝热温升, 提高混凝土的抗裂能力。

4.2 施工阶段的裂缝控制措施

4.2.1 控制浇灌温度。

要降低混凝土的最高温度和温差, 比较直接的措施是降低浇筑温度, 但其实施必须拥有一定的条件才能实现, 在特大型工程中可能才用得到。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料, 泵送和浇灌振捣后的温度, 减少结构的内外温差, 一般按季节采取措施, 如夏季施工时, 则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时, 采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度, 缩短浇灌时间。在冬季施工时, 对结构厚度在1.0m以上的混凝土可继续施工, 但应保证保温浇灌、保温养护, 一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己, 并要求在混凝土未达到允许临界强度前防止冻害。

4.2.2 合理安排施工进度。

对混凝土浇筑, 应遵循“同时浇捣, 分层堆累, 一次到顶, 循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中, 又分几层, 其层间的间隔时间应尽量缩短, 必须在上层混凝土初凝之前, 开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝上的初凝时间。层面应按施工缝处理: (1) 消除浇筑表面的浮浆、软弱混凝上层及松动的石子, 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。

4.3 混凝土的养护

为了保证混凝土有适宜的硬化条件, 混凝土终凝后, 筏板边缘、剪力墙中间等不易被塑料薄膜完全覆盖部位, 可采用浇水保湿。混凝土升温阶段如果因表面未能完全覆盖而出现局部干燥时, 可浇热水 (40—50℃) 湿润表面, 防止出现干燥裂缝。降温阶段可浇自来水养护, 保温保湿养护时间为14天。施工前还应再准备好一层养护用塑料薄膜和一层再生棉毡, 以便根据环境气温变化情况对保温保湿质量作以调整。如果养护阶段混凝土表面温度过低, 导致温差过大, 可在混凝土表面采取加热措施, 如碘钨灯照射。浇筑后的一段时间内对混凝土内部及表面温度进行跟踪监测, 并根据温度的变化情况及时采取适当的保温、保湿养护措施。