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Control of Concrete Cracks
Wei Zhong-kui
(Mengyin hong da sussing out co., LTDMengyinShandong276200)
【Abstract】Here to talk about our views on the causes and control of cracks in concrete.
【Key words】Cracks;Cause;Control measures
混凝土的裂縫是建筑工程中較普遍存在的問題。下面就混凝土裂縫的成因與控制談談我們的看法。
1. 裂縫的成因
裂縫產生的形式和種類很多,要根本解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。
1.1設計原因。
(1)設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫。
(2)設計中對構件施加預應力不當,造成構件的裂縫(偏心、應力過大等)。
(3)設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如墻板、樓板)。
(4)設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形。
(5)設計中采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。
1.2材料原因。
(1)粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生。
(2)骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大。
(3)混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮。
(4)水泥品種原因,礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。
(5)水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
1.3混凝土配合比設計原因。
(1)設計中水泥等級或品種選用不當。
(2)配合比中水灰比(水膠比)過大。
(3)單方水泥用量越大、用水量越高,表現為水泥漿體積越大、坍落度越大,收縮越大。
(4)配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差,導致混凝土離淅、泌水、保水性不良,增加收縮值。
(5)配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。
1.4施工及現場養護原因。
(1)現場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生。
(2)高空澆注混凝土,風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。
(3)對大體積混凝土工程,缺少兩次抹面,易產生表面收縮裂縫。
(4)大體積混凝土澆注,對水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大,混凝土產生溫度裂縫。
(5)現場養護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫。
(6)現場模板拆除不當,引起拆模裂縫或拆模過早。
(7)現場預應力張拉不當(超張、偏心),引起混凝土張拉裂縫。
1.5使用原因(外界因素)。
(1)構筑物基礎不均勻沉降,產生沉降裂縫。
(2)使用荷載超負。
(3)野蠻裝修,隨意拆除承重墻或鑿洞等,引起裂縫。
(4)周圍環境影響,酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕,引起裂縫。
(5)意外事件,火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。
2. 裂縫的控制措施
2.1設計方面。
(1)設計中的'抗'與'放'。
在建筑設計中應處理好構件中'抗'與'放'的關系。所謂'抗'就是處于約束狀態下的結構,沒有足夠的變形余地時,為防止裂縫所采取的有力措施,而所謂'放'就是結構完全處于自由變形無約束狀態下,有足夠變形余地時所采取的措施。
設計人員應靈活地運用'抗一放'結合、或以'抗'為主、或以'放'為主的設計原則。來選擇結構方案和使用的材料。
(2)設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得以時,應充分考慮采用加強措施。
(3)積極采用補償收縮混凝土技術:
在常見的混凝土裂縫中,有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫,可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮,實踐證明,效果是很好的。
(4)重視對構造鋼筋的認識:
在結構設計中,設計人員應重視對于構造鋼筋的配置,特別是于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。
(5)對于大體積混凝土,建議在設計中考慮采用60天齡期混凝土強度值作為設計值,以減少混凝土單方用灰量,并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。
2.2材料選擇和混凝土配合比設計方面。
(1)根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強高的水泥。
(2)選用級配優良的砂、石原材料,含泥量應符合規范要求。
(3)積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份,可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
(4)正確掌握好?昆凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。
(5)配合比設計人員應深入施工現場,依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況,合理選擇好混凝土的設計坍落度,針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比,協助現場搞好構件的養護工作。
2.3現場操作方面。
(1)澆搗工作:澆搗時,振搗捧要快插慢拔,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應提倡采用二次振搗、二次抹面技術,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。
(2)混凝土養護:在混凝土裂縫的防治工作中,對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護,對于大體積混凝土,有條件時宜采用蓄水或流水養護。養護時間為14~28天。
(3)混凝土的降溫和保溫工作:對于厚大體積混凝土,施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等),避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后,應采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護,以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
(4)避免在雨中或大風中澆灌混凝土。
(5)對于地下結構混凝土,盡早回填土,對減少裂縫有利。
(6)夏季應注意混凝土的澆搗溫度,采用低溫人模、低溫養護,必要時經試驗可采用冰塊,以降低混凝土原材料的溫度。
【關鍵詞】混凝土;收縮裂縫;溫度裂縫;裂縫防治;裂縫處理
混凝土裂縫問題是混凝土工程技術的難題,長期困擾業界。特別是近年來隨著高強、早強水泥的大量應用,商品混凝土泵送技術的大力推廣、混凝土強度等級的提高、結構形式日趨復雜化,以及人們對于建筑質量要求也越來越高等因素使得這一問題的解決在取得成績的同時更加突出。
1、混凝土裂縫、成因及分類
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加劑混合而成的人工非均質脆性材料。其本身由于施工、化學反應、溫度、變形、約束等一系列因素使成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫。由于其自身的缺陷,在混凝土受到荷載、溫差等作用后,微裂縫會不斷地擴展和連通,形成肉眼可見的宏觀裂縫。
混凝土裂縫產生的原因有很多,有荷載引起的裂縫,有變形引起的裂縫,有化學反應引起的裂縫,有設計及施工原因引起的裂縫等。根據其成因將混凝土裂縫分為結構性裂縫和非結構性裂縫,以非結構性裂縫為主。
2、混凝土工程中常見裂縫、成因及其防治
2.1收縮裂縫
收縮裂縫是由混凝土中水因水化作用、碳化作用以及蒸發作用至使混凝土中水分變化引起的,它是混凝土非結構性裂縫的主要部分。收縮是混凝土的固有物理特性,一般來說水灰比越大,水泥強度越高,環境溫度越高,表面失水越快越大,也越易產生收縮裂縫。根據其成因及時間可分為:干縮裂縫,塑性收縮裂縫,沉降收縮裂縫。
塑性收縮裂縫是指混凝土在終凝之前,混凝土表面因失水較快而產生的收縮。其一般發生在干熱或大風天氣,裂縫多表現為中間寬兩端細且長短不一、互不貫通。其主要原因為混凝土失水過快,造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮而產生龜裂。其主要影響因素有水灰比、混凝土凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等。
沉降收縮裂縫發生在混凝土澆筑半小時以后,并在硬化中停止。其成因是漿體在澆筑振搗后發生不均勻沉落,粗骨料下沉,水泥漿體上浮,當沉降受抑制時,使混凝土因剪切而開裂。其表現多出現在混凝土表面,且沿主筋或箍筋通常方向分布,中間寬兩端窄,是一種常見的早期裂縫,尤其在泵送混凝土中更常見。
干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后七天內出現。其產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形大小不一致的結果。其裂紋多表現為表面的平行線狀或網狀淺細裂縫,大體積混凝土中平面部位多見,較薄的梁板中多沿其短向分布,嚴重時可貫穿整個構件斷面。
收縮裂縫的主要預防措施:一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比,摻入高效減水劑增增加混凝土的塌落度和和易性,減少水泥和水的用量,嚴格控制骨料的含泥量,骨料應具有良好的級配。三是澆筑混凝土之前,將基層和模板澆水濕潤。四是施工時布料不要太快,并加強混凝土振搗密實。五是混凝土澆筑完畢要進行二次抹壓,加強混凝土早期養護,及時覆蓋塑料薄膜保持混凝土終凝前表面濕潤,并適當延長混凝土養護時間。六是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施,及時養護。
2.2 溫度裂縫
溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土構件中。混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土體積較大,大量的水化熱聚集在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快這樣就形成內外的較大溫差,較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(溫度應力)。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產生裂縫,這種裂縫多發生在混凝土施工中后期的幾個月內。
溫度裂縫的表現走向通常無規律,大面積結構常縱橫交錯,梁板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行于短邊。溫度裂縫受溫度變化影響明顯,冬季較寬,夏季較窄。裂縫會引起鋼筋的銹蝕,混凝土碳化,降低混凝土抗凍、抗滲、抗疲勞從而降低混凝土結構的耐久性。
溫度裂縫的主要防治措施:溫度裂縫的防治主要從降低溫差入手,主要防治措施有:一是材料方面應盡量選用低熱水泥,如礦渣水泥,粉煤灰水泥等,減少水泥用量,盡量控制在450Kg/m3一下,降低水灰比,改善骨料的級配,摻加高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。在混凝土中摻加適量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土的和易性,保水性、降低水化熱,推遲熱峰的出現時間。二是施工方面應改善混凝土的攪拌加工工藝,采用三冷技術,降低混凝土澆筑溫度。合理安排施工工序,分層、分塊澆筑。改進施工工藝,在混凝土內部設置冷卻管道。加強混凝土溫度的監控,及時采取冷卻措施,減少內外溫差。加強混凝土的養護,及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋,適當延長養護時間,保證混凝土表面緩慢冷卻。高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽等輔助設施控制混凝土溫度溫升,降低混凝土澆筑溫度。三是設計方面應做好溫度應力的計算,采取相應的構造措施,適度配置溫度鋼筋,預留溫度收縮縫,設置后澆帶,提高混凝土的抗拉強度采用纖維混凝土。
2.3 化學裂縫
化學裂縫主要有堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的化學反應裂縫。堿骨料反應裂縫一般表現在混凝土使用期,一旦出現很難補救。應加強防治。主要的防治措施有:選用堿活性少的骨料,低堿水泥和低堿或無堿的外加劑,必要時選用合適的外加劑抑制堿骨料反應。鋼筋銹蝕裂縫是由于鋼筋澆筑前已經銹蝕或因保護層較小,有害物質進入混凝土使鋼筋產生銹蝕、膨脹導致混凝土開裂。裂縫多表現為縱向裂縫,沿鋼筋位置出現。主要防治措施,鋼筋要除銹,保證鋼筋的保護層厚度,混凝土振搗密實。
2.4 結構性裂縫
結構裂縫是指由各種外荷載引起的裂縫,也成荷載裂縫。結構性裂縫雖然少,但卻危害大,應務必重視,嚴禁結構超荷載使用。
3、混凝土裂縫的處理
混凝土的裂縫是不可避免的,其微觀裂縫是本身物理力學性質決定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的標準是根據使用條件決定的。
從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求決定可采用的混凝土裂縫的處理方法有:表面處理法、填充法、灌漿法、結構補強法混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法。
4、結語
隨著建筑結構各種技術的不斷進步,建筑材料、施工工藝的不斷涌現,建筑物裂縫控制的綜合集成技術還會不斷完善和得到補充,建筑物的裂縫問題會被有效控制。
參考文獻:
[1]GB50010-2002,混凝土結構設計規范
[2]向明,紅凝土工程質量通病及防治【M】,北京:中國建筑工業出版社。
作者簡介:
徐希軍(1962-),男,工程師,青島市黃島區長江路街道辦事處,山東青島。
[關鍵詞]超長結構,裂縫,后澆帶,纖維混凝土。
中圖分類號:TU755 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)18-0332-01
隨著建筑行業蓬勃發展,很多的建筑方案中出現了超長建筑,通常是將結構分成幾塊,按抗震規范的要求在中間設抗震縫。這種方法有些情況下會影響建筑功能的使用而難以采用,這就要求采用超長結構。超長結構的主要問題就結構裂縫,不同裂縫產生的機理各不相同,我們要根據不同裂縫類型,采用不同的技術措施,這樣才能取得最好的效果。
1 裂縫產生原因:
一般來說, 超長結構裂縫產生的主要原因有三種:
a.干縮裂縫,它主要是因為濕度變化(包括失水干縮、自身收縮、塑性收縮) 引起
b.溫度裂縫,它主要是因為溫度變化(包括混凝土水化熱、氣溫) 引起
c.荷載裂縫,它主要是因為結構受力變形或基礎不均勻沉降引起
荷載裂縫可以通過結構設計計算和限制結構變形來控制,如加大配筋或采用專門的預應力措施。
2.不同的裂縫產生機理,應采用不同的應對措施。
2.1 控制超長結構干縮裂縫的有效措施有:
2.1.1混凝土澆筑采用后澆帶分段施工
后澆帶通常每30~40m設置一道,寬度800~1000m,一般鋼筋貫通不切斷,切要配置適量的加強鋼筋,待后澆帶兩側混凝土澆筑萬28d后,將兩側的混凝土表面鑿毛,再澆筑高一級的混凝土(膨脹混凝土)。后澆帶做法:宜布置在梁、板剪力較小的跨度中間范圍內,且配置適量的加強鋼筋。
2.1.2設置膨脹加強帶
所謂補償收縮混凝土是指在混凝土拌制過程中摻入一定量的膨脹劑,使混凝土在鋼筋或鄰位限制下, 膨脹做功產生預壓應力,它可抵消部分或全部限制收縮所產生的拉應力,使結構不裂。
膨脹加強帶的設置如下:膨脹加強帶一般位于收縮應力最大的板和邊墻中央,其寬度為3m,膨脹加強帶兩側架設密孔鐵絲網,目的是為防止兩側混凝土流入加強帶。施工時,膨脹加強帶外側用小膨脹混凝土(摻ZY膨脹劑10% ) ;澆筑到膨脹加強帶時,改用大膨脹混凝土(摻ZY膨脹劑12% ) ;到膨脹加強帶另一側時,又改為小膨脹混凝土澆筑。如此循環下去,可連續澆筑150m超長混凝土結構。
2.1.3采用膨脹劑補償收縮混凝土(UEA)。
在普通混凝土中加入一定比例的微膨脹劑后,混凝土在水化過程中會產生適量膨脹,這時混凝土中的鋼筋會對它的膨脹產生限制作用,鋼筋本身也因與混凝土一起膨脹而產生拉應力,同時混凝土中就產生相應的預壓應力:
=μ?Es? (1)
式中:μ ―――混凝土的配筋率(%)
Es ―――鋼筋的彈性模量(MPa)
―――混凝土的限制膨脹率(%)
一般來說,普通混凝土在空氣中產生的總收縮值為4~6×10-4,而混凝土的極限拉伸值為1~2×10-4。由式(1)可見,與成正比關系,而限制膨脹率可以通過調整外加劑的摻量來控制。根據補償收縮混凝土的技術要求,混凝土在濕養期間,它產生的限制膨脹率應大于1.5×10-4,一般為2~4×10-4,相應的預壓應力為0.2MPa~0.7MPa,這一預壓應力能夠抵消導致混凝土開裂的全部或大部分應力,從而使結構不裂或把裂縫控制在無害裂縫范圍內(小于0.1mm)。
2.1.4杜拉纖維混凝土的應用
在溫差及荷載劇烈變化條件下,若無法采取有效的保溫措施,要防止混凝土結構出現微裂縫并達到樓板防滲漏功能,可采用杜拉纖維混凝土。
杜拉纖維(DURAFIBER),即聚丙烯束狀單絲纖維,以其良好的可分散性可均勻分布于混凝土中,可以有效地緩沖混凝土塑性收縮、溫度收縮等收縮效應,明顯改善混凝土抗裂抗滲性能。這是因為:摻入少量的杜拉纖維之后,在混凝土內部形成三維交錯的支撐網絡。由于聚丙烯纖維的彈性模量高于早期塑性的水泥基材,并且由于聚丙烯的直徑較細,纖維間距較小,因此具有明顯的阻裂效應,有效地抑制了混凝土的塑性收縮開裂。同時,隨著齡期增長,混凝土的拉壓比逐漸減小,脆性不斷增加。摻入低體積率的微細聚丙烯纖維,可有效改良混凝土的硬脆性,它不僅不影響混凝土的攪拌工藝,反而有助于提高混凝土的粘聚性和抗泌水性,因此也有利于混凝土工作性能的改良。其推薦摻量為:每立方米混凝土摻0.9。
2.1.5在建筑物頂部設置音叉式變形縫
較長的框架或剪力墻結構體系,可在頂部一、二曾范圍內設置音叉式伸縮縫,將屋蓋分成幾段以使應變得到釋放,可有效地防止屋頂墻體及結構的溫度裂縫。
2.1.6控制現澆板的混凝土強度等級
澆板的混凝土強度等級不宜太高,在滿足承載力和防水要求的條件下,宜在C35以下選用。混凝土強度等級高,水泥用量多,硬化過程中水化熱高,收縮大,容易引起裂縫。特別是對厚大體積混凝土,這種現象更加明顯。
2.2 減小混凝土溫度變化的有效措施
2.2.1加強保溫隔熱措施
建筑設計中的保溫隔熱構造措施得當,可以使建筑內部結構的溫度變化幅度遠小于外部的變化幅度。重點是要加強外墻立面和屋面的保溫隔熱設計。
2.2.2解除約束,設置滑移層或活動滾軸支座
滑移層可由砂層、油氈等組成。滾軸支座用于直接暴露于外界的超長屋頂板下,在它的支撐下,屋面板可以自由伸展,可極大的減少裂縫。
2.2.3減小結構底層的抗側剛度,如適量加大底層高度
3.用抗力減小混凝土裂縫的綜合措施
在混凝土的干縮和冷縮約束產生拉應力的較大部位,加強局部配筋或改變配筋方式控制裂縫,保證出現的裂縫較為均勻,寬度可以小到不影響觀瞻,避免鋼筋銹蝕。
3.1超長結構樓層板及屋面板配筋,除滿足計算要求外,均增配0.2%的溫度構造鋼筋,并加大底部幾層樓板板厚。抗溫度、收縮鋼筋宜采用直徑細而間距密的方法配置,間距不宜大于100mm,可利用板內原有的鋼筋貫通布置,也可另外設置構造鋼筋網,并與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構件中錨固。有受力鋼筋處,實配鋼筋應考慮溫度收縮應力影響予以適當增大。
3.2框架梁及所有現澆梁。當梁腹板高度≥450mm時,均應設置腰筋,腰筋宜細而密,間距不應大于200mm,每側腰筋的截面不應小于扣除板的厚度以后梁截面的0.1%。
3.3剪力墻結構不宜超長。為控制溫差和干縮引起的豎向裂縫,剪力墻中水平分布鋼筋的配筋率宜在0.4%~0.6%,并采用帶肋鋼筋,鋼筋間距不宜大于150mm,采取細而密的配筋原則。由于墻體受底板或樓板的約束較大,混凝土脹縮不一致,宜在墻體中部1m 范圍內,將水平筋的間距加密為100mm,形成一道“水平暗梁”,以平衡收縮應力。剪力墻的首層及屋頂層水平分布鋼筋,應按相應抗震等級的加強部位要求進行配筋。
3.4柱子與剪力墻連在一起時,由于柱子的截面和配筋率都比墻體大得多,相連部位出現過大的應力集中而開裂。為了分散應力,應該在此處增加水平筋φ8~φ10@200,長度1000mm,200mm 插入柱中,800mm 插入墻體中。
3.5樓板變截面部位(如樓梯口、電梯井或天井等) ,由于截面突變,在洞口周圍相連部位出現較大的應力集中而開裂。為分散應力,應增加洞口周圈樓板的厚度并采用雙層雙向配筋。樓板開洞處,孔洞周邊設置加強鋼筋并設護邊角鋼等。樓板轉角部位也會出現應力集中,為分散應力應在此處增配放射狀鋼筋(φ10@150或φ12@200)或鋼筋網片。
4.結語
超長結構裂縫控制技術已日趨成熟,通過對裂縫產生機理的分析以及對應措施的探討,使我們在具體的工程應用中有一種整體的思路,便于迅速采用合理的技術措施。
參考文獻
1.施工中易產生裂縫的環節
1.1支架的不均勻沉降
根據設計要求本標段的現澆梁采用鋼筋混凝土支架現澆箱梁施工,支架的質量與現澆鋼筋混凝土連續箱梁的成敗有直接的關系。如果連續箱梁施工支架的地基強度不夠,在箱梁混凝土澆注初期會由于支架不均勻下沉而導致箱梁產生裂縫,其中墩頂除箱梁的橫隔板及橫隔板兩側的腹板最易出現裂縫,當翼板縱向分布的鋼筋間距布置不當時,則容易引起翼板的開裂。
1.2支架拆除中的問題
現澆連續鋼筋混凝土箱梁支架拆除工序的控制是—個易為人們所忽視的問題。支架的拆除時間有時是按照混凝土標號達到設計標號 的90%-100%控制,并不是按混凝土28d強度來控制拆架。因此,支架拆除后由于混凝土的徐變使箱粱的撓度增加,容易使跨中正彎矩區粱底和支承處負彎矩區橋面產生裂縫。施工中連續箱梁的支架拆除應避免突然落架,否則箱梁中會產生較大的瞬時荷載,而這種瞬時荷載往往導致過大的的施工裂縫產生,且可能大于設計允許的裂縫。
1.3混凝土澆注時間控制不合理
箱梁現澆施工中常分兩次進行,箱梁底板澆筑完成后,由于種種原因相距許多天后再澆筑腹板及頂板。此時底板混凝土已完成了早期的混凝土收縮和徐變,不再參與后澆混凝土的變形,新混凝土的早期快速收縮則遇到了老混凝土慢速收縮或不收縮的抵制,使其變形受到約束,導致箱梁腹板及頂板中產生裂縫。
1.4 混凝土收縮的影響
鋼筋混凝土箱梁采用泵送混凝土澆筑,為滿足泵送要求,一般混凝土的坍落度較大,水泥用量較多。根據混凝土自由收縮試驗表明,水泥用量越多,水灰比越大,骨料的彈性模量越低,則收縮也越大。此外,箱梁雖然屬于薄壁結構,由水化熱引起的溫度上升較低,但是混凝土本身收縮很大,特別在環境氣溫變化與收縮共同作用下對于箱梁這種薄壁結構也很不利。
1.5 溫度對鋼筋混凝土連續箱梁的影響
1.5.1水化熱
混凝土灌注后在硬化期間,水泥和水發生水化反應,釋放出大量的水化熱,使混凝土內部溫度不斷上升,混凝土彈性模量不斷增大。從受力狀況來看,混凝土內部為壓應力,而其表現卻是拉應力,當這些拉應力超過混凝土的允許拉應力時就會出現裂縫。因此,如果不注意混凝土內部和表面的溫度差,混凝土表面與大氣的溫度差,過早拆除模板,就很容易發生由于水化熱的溫度變化幅度大和混凝土收縮共同作用而出現表面裂縫。
1.5.2日照溫差的影響
由于日照輻射強度、日照時間、地理位置、橋梁方位、地形地貌等隨機因素,使結構表面、內部溫差因對流、熱輻射和熱傳導等傳熱方式形成瞬時的不均勻分布,即結構的溫度場。日照溫差的影響,對于寬翼緣板的箱梁橋來說更為明顯,因為箱梁底板不受陽光直射,溫度較低,而箱梁頂板通常集中吸收陽光的輻射,在24h內,箱梁的頂板和底板的溫差可達10℃-15℃,這將引起很大的溫度應力。
2.施工中如何預防裂縫產生
2.1施工支架設計
在平坦地段,可采用滿堂支架進行連續箱梁施工,支架底部采取整體化處理,立柱之間應設置剪刀撐。對跨越河溝或需要留有行車通道的地段。則采用跨越式支架,此時支架中的橫梁應具有足夠的剛度。支架基礎可采用混凝土預制塊、枕木或是整體混凝土。支架頂部應設置高度設節器,用以調節支架預防壓后的沉降值,使其滿足設計標高的要求。預壓結束后應根據承受施工荷載后將產生的彈性變形和箱梁 底部的設計預拱度等因素來調整模板標高。
2.2支架地基處理
為了避免支架的不均勻沉降,需要對支架地基進行計真處理。如果支架處為地基承載力較差的軟基地區,則需先清除淤泥及部分底層土,并分層回填碾壓至承臺頂標高;當橋梁跨徑不大,且采用跨越式 支架時,則可以利用橋梁墩臺基礎的承臺作為支架的基礎。必要時可考慮采用臨時擴大基礎,樁基礎或混凝土護筒基礎。
2.3支架的全程預壓
為了消除承受施工荷載后支架及基礎產生的彈性和塑性變形,支架必須用與箱梁相等的重量進行等荷預壓。預壓荷載置于支架頂部 ,但不宜直接放在箱梁底模上,以免磨損模板。在加載前后及卸載后,應定時定點測量支架的沉降情況,支架預壓應采取雙控,即持續預壓5d以上及達到穩定狀態2d以上。沉降穩定狀態標準為24h沉降±lmm。
2.4正確的拆架時間與方法
對于施工支架的拆架程序一定要予以高度重視。在工期允許的情況下,拆除時間應盡量延長。重視對連續箱梁橋拆除時間的控制,既要考慮施工上模板周轉的需要,又要考慮混凝土的溫差不能太大,其溫差應包括表面溫度、內部中心溫度和外界氣溫之問的溫差。從箱梁施工的實際看,應該在規定的混凝土強度和容許溫差范圍內拆除模板,并且要及時進行保溫養護。為了避免造成混凝土內外溫差過大,腹板外模拆除后應有一定的保溫時間,不得立即噴灑冷水進行養護。
拆架時一定要先翼板、后底板、并必須從跨中對稱地向兩邊拆除。 支架拆除宜分階段進行,先從跨中對稱向兩端松架,再對稱從跨中向兩端拆除,縱向對稱均衡卸落橫向應同時一起卸落。
2.5改進混凝土的施工工藝
2.5.1溫度控制
對于采用高強混凝土的連續箱梁,必須注意施工時混凝土的水化熱問題。降低水化熱最高溫度可以減小混凝土內部與表面的溫差,因此應使用水化熱較低的硅酸鹽水泥,避免使用水化熱高的水泥。夏季施工時,混凝土拌合前應用冷水沖洗集料,降低原材料溫度,降低混凝土入模溫度,此外,應盡可能縮短運輸時間,使混凝土入模前的溫度盡量控制在26℃以內。
2.5.2選擇合適的添加劑
摻人適當的混凝土添加劑,可以防止混凝土的早期收縮裂縫與徐變,避免過多的氣孔產生。采用高緩凝劑使混凝土初凝時間比箱梁澆筑時間更長,避免混凝土澆筑過程的初凝開裂。
2.5.3合理安排混凝土的澆筑時間
應合理安排混凝土施工工序,盡量使底板、腹板混凝土一次澆筑完成,并盡快將內模及頂板鋼筋制作完成后,澆筑頂板混凝土。新老混凝土先后澆筑的時間差盡量控制在3-5d內,以防止先澆筑混凝土的基巖約束作用。澆筑時間應避開日照較足時段,并采用電子計量設備,確保混凝土配合比計量準確。
澆筑混凝土應注意避開不利天氣因素的影響。由于現澆連續箱梁每次澆筑的混凝土量較大,往往要連續施工1d-2d,所以要盡量避開雨、風等不利天氣。對大風降溫天氣要給以足夠的重視。特別是在澆筑箱梁頂板時,大風會使混凝土收漿壓光尚未完成就產生裂紋。此外,突然的降溫會使混凝土表面與內部產生過大的溫差而引起裂縫,因此應做好保溫措施。
2.5.4振搗
為了改善混凝土強度,提高其抗裂性,應加強混凝土的振搗。尤其對于腹板與底板交界處、內橫梁及端橫梁等部位應加強振搗。混凝土可采用兩次振搗技術,以便有效的增加混凝土的密實度,減少內部微裂和提高混凝土的強度,提高抗滲性能。一般掌握兩次振搗的時間間歇為lh左右,為了防止破壞混凝土內部結構,在混凝土的初凝前必須完成第二次振搗。
關鍵詞:混凝土裂縫,技術控制
混凝土裂縫是一種普遍存在的現象,它的出現降低了建筑物的抗滲能力,影響到建筑物的使用功能,給工程建設帶來一定的損失。因而,找到致使混凝土裂縫的成因和做好預防工作便成為當前的首要任務。
一、混凝土裂縫的成因
(一)外在因素影響
1、結構設計不合理
一項工程的開始源于設計,結構設計是影響未來工程質量的先決條件,不合理的結構設計會導致混凝土產生裂縫。其中包括由于結構斷面突變產生應力集中而造成的構件裂縫,對構件施加預應力不當造成的裂縫,未充分考慮混凝土構件的收縮變形引起的裂縫等方面。
2、配合比設計不當
配合比設計不當包括水泥用量過大,水灰比大,含砂率不適當,骨料種類不佳,選用外加劑不當等因素。配合比設計不當是造成砼開裂的重要原因,會直接影響砼的抗拉強度。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配,也容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生。
3、溫度、氣候影響
混凝土施工時,在早期凝結硬化階段,受急劇升溫或急劇降溫影響,會產生干濕變形,導致干縮濕脹。這種變形由于混凝土中水分變化所致,當其發生變化時,混凝土本身溫度與外界溫度相差懸殊,形成溫度梯度,造成內外約束。進而混凝土內部產生壓應力,層面產生拉應力,當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土表面就產生裂縫。或本身溫度長時間過高,而氣候又很干燥時,裂縫也會出現。
4、養護措施不合理
混凝土的養護可改變混凝土的水化反應速度,影響混凝土的強度。養護時濕度越高、氣溫越低、養護時間越長,混凝土收縮越小,而混凝土養護時間過短,保持的濕度過低等都會使得混凝土收縮變大,也是引起裂縫的重要因素之一。
(二)內在性能變化影響
1、水灰比對混凝土塑性干縮性裂縫的影響
首先,不同種類和不同用量的水泥拌制的砂漿干縮性變化很大。一般來說,其水灰比不變,水泥用量越多,混凝土的收縮率越大,因為混凝土的干縮主要產生于水泥漿的干縮,水泥漿越少,混凝土中骨料對干縮的制約作用越顯著。
其次,混凝土中水的蒸發引起混凝土的收縮,水灰比越大,水泥漿越稀,收縮率越大,開裂的可能性也越大。
2、粗細骨料對混凝土塑性收縮裂縫的影響
粗細骨料的用量影響混凝土的質量,粗細骨料含泥量過大、骨料顆粒級配不良等都是造成混凝土收縮增大的因素,從而誘導裂縫的發生,骨料的密度大、級配好、彈性模量高、骨料粒徑大則可減少混凝土的收縮。
3、水灰比和摻合料對混凝土抗凍性能的影響
凍害是造成混凝土結構破壞的重要原因之一,水灰比和摻合料對混凝土的抗凍性影響也是顯而易見的。水灰比越低,抗凍性能越好,低水灰比的高強混凝土,抗凍性能非常優良,而中高水灰比的混凝土抗凍性能不如低水灰比混凝土性能優良。
礦物摻合料能有效地改善混凝土內部的孔隙分布,優化孔結構,復摻多種礦物摻合料能有效減少高性能混凝土的孔隙率,改善孔的結構分布,同時大大提高了混凝土的抗凍耐久性,進而大幅度提高混凝土的綜合性能。
二、混凝土裂縫的預防
(一)外在影響因素的預防
1、合理設計施工結構
在施工結構設計中,應處理好處于約束狀態下的結構設計,盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中,若出現結構或造型方面的問題時,可充分考慮采用構造配筋等加強措施,積極采用補償收縮混凝土技術,防止裂縫的產生。
2、注重配合比設計
配合比設計時宜采用低水灰比、低用水量,進而減少混凝土的收縮。同時在設計時,配合比設計人員應深入施工現場,依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況,合理選擇好混凝土的設計坍落度,針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比,根據混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土和易性的要求來確定配合比,嚴格控制水灰比和水泥用量。
3、改善溫差懸殊情況
選用水化熱較低的水泥,在滿足混凝土強度的前提下,減少水泥用量,適當加入礦物摻合料可明顯降低水泥水化熱,降低混凝土內部升溫,利于改善混凝土的和易性,提高混凝土的工作性、耐久性和強度,減少混凝土的收縮。另外還可采取預埋水管,通水冷卻以降低溫升,預冷混凝土降低澆筑溫度等方法來改善此狀況。
4、采取合理的養護措施
對于混凝土的早期養護,應適當延長養護時間,加強現澆板澆搗的養護工作,尤其高溫施工時,更應加強澆水養護,既可減少因溫度產生的裂縫,也降低了由于混凝土的收縮而產生的約束應力。同時還要掌握好氣候變化,特別在氣溫高,溫度低或風大的情況下需要采取覆蓋措施來減少水分蒸發。
(二)內在性能狀態的改善
1、對水灰比造成的混凝土塑性干縮性裂縫的改善
(1)混凝土的干縮受水灰比的影響較大,水灰比越大,干縮越大,因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用,混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量;
(2)降低水泥的用量,選用收縮量較小的水泥,一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。
2、準確選用粗細骨料改善混凝土塑性收縮裂縫
混凝土中如果采用干縮較大、骨料含泥量較多,或者吸收率較大的骨料時,會增大混凝土的干縮性;而當骨料粒徑較大、級配良好時,能夠減少混凝土中的水泥漿用量,因而混凝土干縮率較小。因而,在粗細骨料的選用以及骨料級配的改善過程中需注意:
(1)粗骨料宜選用表面粗糙、質地堅硬、級配良好、空隙率小、無堿反應,有害物質及粘土含量不得超過規定要求的材質。細骨料宜用顆粒較粗,空隙率小、含泥量較低的中砂。
(2)改善骨料級配,可采用摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱的方法;也可選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑,積極采用合適的摻和料和混凝土外加劑,抑制堿骨料反應等方法,以期掌握好混凝土補償收縮技術的運用。
3、水灰比和摻合料對混凝土抗凍性能的影響
(1)水灰比對混凝土抗凍性的改善
水灰比越低,抗凍性能越好,低水灰比的高強混凝土,抗凍性能十分優良,而中高水灰比的混凝土,抗凍性能不及低水灰比的混凝土,因而摻引氣劑是改善其抗凍性的十分必要的方法。
此外,應盡量減少單方混凝土水泥用量,降低水灰比,減少用水量、減少混凝土的自身收縮。同時減少用水量和水泥量對于改善干縮、提高混凝土的抗裂更為有效,但必須保證混凝土的設計強度要求,使用方法應該準確有效。
(2)外加劑和摻合料對混凝土抗性的改善
外加劑和摻合料會影響混凝土的硬化速度、混凝土的用水量以及混凝土的收縮等,對混凝土的開裂產生影響。硅灰和粉煤灰摻加在一起及硅灰、粉煤灰和礦渣三者摻加會對水泥漿體孔結構產生不同程度的影響,可以降低孔隙率,減小平均孔徑,增大空表面積。因而,在混凝土中摻入礦物摻合料,是提高混凝土抗凍性的重要途徑。
關鍵詞:砌體裂縫新型材料施工 質量控制
Abstract: due to the frame structure and new wall materials used extensively, plus due to design and construction of the master is not enough to block performance and production supervision is not in place, the wall of cracks in the quality problem also appears very outstanding, therefore, a careful study analysis the characteristics of the new type wall material blocks, and take proper measures are necessary.
Keywords: masonry structure new material construction quality control
中圖分類號:O213.1文獻標識碼:A 文章編號:
近年來,隨著框架結構和新型墻體材料等廣泛使用,再加上由于設計與施工對砌塊性能的掌握不夠以及生產監管力度不到位,致使墻體裂縫的質量問題也顯得非常突出,因此,有必要對新型墻體材料砌塊的特性進行研究分析,并采取合適的設計和施工方法,避免墻體開裂質量通病的繼續擴大,確保工程質量。
一、 對項目合理組建項目機構,認真編制規劃
1、 合理組建項目機構,抓好崗位建設。
項目機構是公司派駐現場,對工程質量、進度、施工成本實施管理的機構,項目機構必須針對工程項目的特點、規模、技術復雜程度等組建,人員配置要專業齊全、結構合理,數量滿足現場需要,并在現場配備必要的檢測工具。
2、 針對工程特點編制規劃。
規劃是項目機構對工程實施的指導性文件,規劃編制的完善程度,一定程度上影響項目的實施。在工程開工前,項目機構要組織人員針對鋼結構工程特點、規模進行編制,明確施工過程中“三大控制”的程序、措施、方法,并在實施過程中,嚴格按照規劃的內容和要求。
二、做好工程開工前準備工作
1、 強化施工圖紙的會審工作。
圖紙是工程施工的依據,工程開工前項目機構要組織人員熟悉工程圖紙與項目有關的規范標準、工藝技術條件,充分領會設計意圖。
2、 認真審查砌體施工方案。
施工組織設計是施工單位全面指導工程實施的技術性文件,施工組織設計的完善程度直接影響工程的質量、進度。因此,砌體工程施工組織設計審查要針對性和重點。審查的重點內容有:(1)質量保證體系和技術管理體系的建立;(2)特殊工種的培訓合格證和上崗證;(3)新工藝的應用;(4)對工程項目的針對性;(5)質量、進度控制的措施和方法;(6)施工計劃(工期)的安排;
三、加強現場施工過程中的質量控制
1、裂縫的性質
引起砌體結構墻體裂紋的因素很多,既有地基、溫度、干縮,也有設計上的疏忽、施工質量、材料不合格及缺乏經驗等。根據工程實踐和統計資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上。而最為常見的裂縫有兩大類,一是溫度裂縫,二是干縮裂縫,以及溫度和干縮共同產生的裂縫。
1.1溫度裂縫
溫度的變化會引起材料的膨脹、冷縮,當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時,墻體就會產生裂縫,最常見的裂縫是在門窗洞邊的正八字斜裂縫,平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚灰縫的水平裂縫,以及水平包角裂縫。導致平屋頂溫度裂縫的原因,是頂板的溫度比其下的墻體高的多,而砼的線膨脹系數又比磚砌體大的多,故頂板和墻體間的變化差,在墻體中產生很大的拉力和剪力。
1.2干縮裂縫
燒結黏土磚,包括其他材料的燒結制品,其干縮變形很小,且變形完成比較快。只要不使用新出窯的磚,一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應力。但對這類砌體在潮濕情況下會產生較大的濕脹,而且這種濕脹是不可逆的變形。對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,隨著含水量的降低,材料會產生較大的干縮變形。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發展比較快,以后逐步變慢,幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會發生膨脹,脫水后材料會再次發生干縮變形。這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數量多、裂縫的程度也比較嚴重。
1.3溫度、干縮裂縫
對于燒結類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫,面對非燒結類塊體,也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫,在其建筑物上的分布一般可為這兩種裂縫的組合,或因具體條件不同而呈現出不同的裂縫現象,而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重。另外設計上的疏忽、無針對性防裂措施、材料質量不合格、施工質量差、違反設計施工規程、砌體強度達不到要求,以及缺乏經驗也是造成墻體裂縫的重要原因之一。
2、裂縫的原因分析
2.1砌塊材質的問題
非承重砼小砌塊主要是輕骨料砼。由于輕質砌塊容重輕,用作非承重墻體時較紅磚有較大優越性。但也應看到它的缺點,一是收縮率比粘土磚大,隨著含水量的降低,材料會產生較大的干縮變形,這類干縮變形引在建筑引起不同程度的裂縫。二是砌塊受潮后會出現二次收縮,干縮后的材料受潮后會發生膨脹,脫水后會再發生干縮變形,引起墻體發生裂縫。三是砌塊砌體的抗拉及抗剪切強度只有粘土磚的50%。四是砌塊質量的不穩定。由于砌塊自身的一些缺陷,引起一些裂縫,如房屋內外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫;在建筑底部一至二層窗臺邊出現的斜裂縫或豎向裂縫;在屋頂圈梁下出現的水平縫和水平包角裂縫;在大片墻面上出現的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構件的差異變形也會導致墻體開裂。
2.2.砌筑和抹灰施工的問題
由于以往施工單位一直以砌筑粘土磚墻為主,對采用新型輕質磚砌塊后砌筑和抹灰施工方法沒有掌握,又缺少培訓和實踐,施工方法、工具、砂漿等都沿用了粘土燒結磚的一貫做法,對日砌筑高度、濕度控制都缺乏經驗,加上施工過程中水平灰縫、豎向灰縫不飽滿,減弱了墻體的抗拉抗剪的能力以及工人砌筑水平的不穩定都導致墻體出現裂縫。
3、裂縫的控制和防治措施
3.1.控制裂縫的原則
防止輕質材料墻體裂縫的產生,要在材料生產、設計、施工三方面著眼,根據不同材質的砌塊執行相應的砌體規范、標準,并制定具體的措施。
3.2.砌塊質量的控制
輕質砌塊的質量性能有抗壓強度、收縮、抗凍、抗碳性等指標,對于墻體裂縫的產生影響最大的是收縮性,而相對含水率是反映收縮性的重要指標。
3.3.施工的控制措施
3.3.1確保磚在使用前達到穩定期。
一般剛出廠的輕質砌塊穩定性較差。由于砌體的干縮變形較大,干縮變形的特征是早期發展比較快,以后逐步變慢。
3.3.2 要嚴格控制含水率
輕質砌塊使用前對含水率有苛刻的要求,要嚴格按不同砌塊控制上墻時含水率。要選用含水率符合標準的產品外,在砌塊上墻前必須要做好防水措施,盡量避免雨期施工淋濕砌塊,造成墻體因收縮開裂。
3.3.3采用正確的施工方法
必須根據輕質砌塊干縮變形相對較大特點,采取正確的施工方法和控制措施。重點是砌塊的砌筑方法及洞口處理兩方面,主要有以下一些要點:
3.3.3.1 施工現場的砌塊應按規格堆放,堆放高度不宜過高不超,并應采取防雨措施以防雨淋,砌筑前,砌塊不宜灑水淋濕,以防相對含水率超標。
3.3.3.2 砌筑時應盡量采用主規格砌塊,并應清除砌塊表面污物及底部毛邊,盡量對孔搭砌,砌體的灰縫應橫平豎直,灰縫應飽滿,以確保墻體質量。
3.3.3.3對不同材料嚴格控制不同的日砌高度,墻頂高的砌體必須隔日頂緊砌筑,避免引起接合部位開裂。
3.3.3.4不能隨意砍鑿砌塊,禁止采用不同材料混砌,否則容易造成墻體開裂。
3.3.3.5 砌塊與混凝土柱連接處及施工留洞后填塞部位增加拉結鋼筋,錨固鋼筋必須要展平砌入水平灰縫,
關鍵詞:大體積砼,裂縫控制,對策
一、裂縫控制的設計措施
(一)大體積砼的強度等級宜在C20~C35范圍內選用,隨著高層和超高層建筑物不斷出現,大體積砼的強度等級日趨增高,出現C40~C55等高強砼,設計強度過高,水泥用量過大,必然造成砼水化熱過高,砼塊體內部溫度高,砼內外溫差超過30℃以上,溫度應力容易超過砼的抗拉強度,產生開裂。豎向受力結構可以用高強砼減小截面,而對于大體積砼底板應在滿足抗彎及抗沖切計算要求下,采用C20~C35的砼,避免設計上“強度越高越好”的錯誤概念。
(二)大體積砼基礎除應滿足承載力和構造要求外,還應增配承受水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫開展的鋼筋,以構造鋼筋來控制裂縫,配筋應盡可能采用小直徑、小間距。,大體積砼。采用直徑8~14mm的鋼筋和100~150mm間距比較合理。截面的配筋率不小于0.3%,應在0.3%~0.5%之間。
(三)大體積砼工程施工前,應對施工階段大體積砼澆筑塊體的溫度、溫度應力及收縮力進行驗算,確定施工階段大體積砼澆筑塊體的升溫峰值、內外溫差不超過30℃,降溫速度不超過1.5℃/d的控制指標,制訂溫控施工的技術措施。
二、裂縫控制的材料措施
(一)為了減少水泥用量,降低砼澆筑塊體的溫度升高。經設計單位同意,可利用砼60d后期強度作為砼強度評定、工程交工驗收及砼配合比設計的依據。
(二)采用降低水泥用量的方法來降低砼的絕對溫升值,可以使砼澆筑后的內外溫差和降溫速度控制的難度降低,也可降低保溫養護的費用,這是大體積砼配合比選擇的特殊性。強度等級在C20~C35的范圍內選用,水泥用量最好不超過380kg/m。
(三)應優先采用水化熱低的礦渣水泥、5~40mm顆粒級配的石子(含泥量小于1.5%)和中、粗砂(含泥量小于1.5%)來配制大體積砼。
(四)摻合料及外加劑的使用。國內當前用的摻合料主要是粉煤灰,可以提高砼的和易性、降低水化熱,摻加量為水泥用量的15%,降低水化熱15%左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。砼中摻入水泥重量0.25%的木鈣減水劑,不僅使砼工作性能有了明顯的改善,同時又減少10%拌和用水,節約10%左右的水泥,從而降低了水化熱。一般泵送砼為了延緩凝結時間,要加緩凝劑,反之凝結時間過早,將影響砼澆筑面的粘結,易出現層間縫隙,使砼防水、抗裂和整體強度下降。為了防止砼的初始裂縫,要加膨脹劑。國內常用的膨脹劑有UEA,EAS、特密斯等型號。
三、裂縫控制的施工措施
(一)砼的澆筑方法可用分層連續澆筑或推移式連續澆筑,不得留施工縫,并應符合下列規定:
①砼的攤鋪厚度應根據所用振搗器的作用深度及砼的和易性確定,當采用泵送砼時,砼的攤鋪厚度不大于600mm;當采用非泵送砼時,砼的攤鋪厚度不大于400mm。
②分層連續澆筑或推移式連續澆筑,其層間的間隔時間應盡量縮短,必須在前層砼初凝之前,將其次層砼澆筑完畢。,大體積砼。,大體積砼。層間最長的時間間隔不大于砼的初凝時間。當層間間隔時間超過砼的初凝時間。層面應按施工縫處理。,大體積砼。
(二)大體積砼施工采取分層澆筑砼時,水平施工縫的處理應符合下列規定:
①清除澆筑表面的浮漿、軟弱砼層及松動的石子,并均勻露出粗骨料;
②在上層砼澆筑前,應用壓力水沖洗砼表面的污物,充分濕潤,但不得有水;
③對非泵送及低流動度砼,在澆筑上層砼時,應采取接漿措施。
(三)砼的拌制、運輸必須滿足連續澆筑施工以及盡量降低砼出罐溫度等方面的要求,并應符合下列規定:
①當炎熱季節澆筑大體積砼時,砼攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施;
②當采用泵送砼施工時,砼的運輸宜采用砼攪拌運輸車,砼攪拌運輸車的數量應滿足砼連續澆筑的要求。
(四)在砼澆筑過程中,應及時清除砼表面的泌水。泵送砼的水灰比一般較大,泌水現象也較嚴重,不及時清除,將會降低結構砼的質量。
(五)砼澆筑完畢后,應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護,并應符合下列規定:
①保溫養護措施,應使砼澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求;
②保溫養護的持續時間,應根據溫度應力(包括砼收縮產生的應力)加以控制、確定,但不得少于15d,保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行;
③在保溫養護過程中,應保持砼表面的濕潤。保溫養護是大體積砼施工的關鍵環節,其目的主要是降低大體積砼澆筑塊體的內外溫差值以降低砼塊體的自約束應力;其次是降低大體積砼澆筑塊體的降溫速度,充分利用砼的抗拉強度,以提高砼塊體承受外約束應力的抗裂能力,達到防止或控制溫度裂縫的目的。同時,在養護過程中保持良好的濕度和抗風條件,使砼在良好的環境下養護。施工人員需根據事先確定的溫控指標要求,來確定大體積砼澆筑后的養護措施。
(六)塑料薄膜、草袋可作為保溫材料覆蓋砼和模板,在寒冷季節可搭設擋風保溫棚。覆蓋層的厚度應根據溫控指標的要求計算。
(七)對標高位于±0.0以下的部位,應及時回填土;±0.0以上的部位應及時加以覆蓋,不宜長期暴露在風吹日曬的環境中。
四、大體積砼的溫控施工現場監測工作
(一)大體積砼的溫控施工中,除應進行水泥水化熱的測定外,在砼澆筑過程中還應進行砼澆筑溫度的監測,在養護過程中應進行砼澆筑塊體升降溫、內外溫差、降溫速度及環境溫度等監測。監測的規模可根據所施工工程的重要性和施工經驗確定,測溫的方法可采用先進的測溫方法,如有經驗也可采用簡易測溫方法。
(二)砼的澆筑溫度系指砼振搗后,位于砼上表面以下50~l00mm深處的溫度。,大體積砼。砼澆筑溫度的測試每工作班(8h)應不少于2次。
(三)大體積砼澆筑塊體內外溫差、降溫速度及環境溫度的測試,每晝夜應不少于2次。,大體積砼。
(四)大體積砼澆筑塊體溫度監測點的布置,以能真實反映出砼塊體的內外溫差、降溫速度及環境溫度為原則,一般可按下列方式布置:
①溫度監測的布置范圍以所選砼澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(對長方體可取較短的對稱軸線),在測溫區內溫度測點呈平面布置;
②在測溫區內,溫度監測的位置可根據砼澆筑塊體內溫度場的分布情況及溫控的要求確定;
③在基礎平面半條對稱軸線上,溫度監測點的點位宜不少于4處;
④沿砼澆筑塊體厚度方向,每一點位的測點數量,宜不少于5點;
⑤保溫養護效果及環境溫度監測點數量應根據具體需要確定。
參考文獻:
[1]梁杰.淺析砼裂縫的原因及預防和處理[J].黑龍江紡織,2010,(01):39-41,47
【關鍵詞】商品混凝土,早期裂縫,控制
中圖分類號: TU37文獻標識碼: A
一.前言
商品混凝土裂縫的產生是由多方面原因引起的。預防控制混凝土裂縫,必須從混凝土特點、施工和原材料等方面做好各項控制措施,以確保混凝土結構質量。針對商品混凝土的早期裂縫控制進行深入的研究和探討。
二.商品混凝土及早期裂縫產生的特點
泵送商品混凝土施工是一種技術性強,要求嚴格先進的施工方法,比如:對塌落度、對石子粒徑的要求都相當嚴格。
泵送商品混凝土泵的輸送能力強,速度快,能縮短工期,提高工效,這種便捷高效的特點也為建筑業的發展提供了一個方向。
早期裂縫產生在時間上是在施工完成后的早期階段,時間短,速度快,據數據顯示,一般在結構尚未受力或尚未承受結構荷載的3~5天內發生,屬于非荷載裂縫;其分布的面積廣,占結構裂縫的80%以上;對于建筑的承重能力影響不大;但由于早期裂縫明顯,不知情者無法接受這一視覺上的紕漏,因此往往對建筑施工不滿意。
三.泵送商品混凝土早期裂縫產生的原因
1.混凝土骨料塑性沉降引起的裂縫
混凝土在澆注時,由于振動棒和重力的作用,骨料下沉、水泥漿上升,這種沉落直到混凝土硬化時方停止,當這種塑性沉落受到模板、鋼筋及預埋件的抑制(或者模板沉陷、移動時)就會出現裂縫,而且大多出現在混凝土澆注后半小時至3小時之間,沿著梁及板上面鋼筋的走向出現,主要是混凝土塌落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板沉陷、移動時也會出現此類裂縫。
2.沉降收縮裂縫
沉降收縮是指由于密度等原因,物質在沉降過程中而引起體積縮小的現象。混泥土澆灌之后,混泥土尚處在較柔軟的階段,物質的移動不受約束,因此受密度影響,骨料與水泥相互分離,產生了發生沉降與泌水現象,混泥土在沉落的過程中,就產生了裂縫。
3.干燥收縮裂縫
干燥收縮時混凝土一直在進行的,即使其進入硬化階段或是達到28天齡期,也不能認為其終止,有的工程甚至可以持續幾十年。所以水泥基于混凝土的固有特性便是干燥收縮,其硬化時是固體狀態,澆筑時是流動狀態,其不僅是一個化學過程,更是物理過程,一旦未進行較好養護,干燥收縮裂縫就會產生。隨著含水量的改變,混凝土固體水泥漿體積也會變化,對這一現象起約束作用的便是骨料,其會使水泥漿體的體積變化高于混凝土的體積變化。富含空隙是硬化水泥漿體的特點,水灰比小于014是理論上較為理想的養護條件,其可以使孔隙率降至最低值28%。但實際應用中,混凝土采用的水灰均較大,且難以完全水化,所以其漿體空隙大多大于等于50%左右。
0.2%-0.4%為混凝土的一般收縮值,0.2%-0.5%為普通混凝土的收縮值,隨著時間增長其收縮量也逐步增大,初期收縮最快,后日趨緩慢,兩年之后呈穩定狀態。約束及收縮變形是收縮裂縫形成的必要條件。受到風吹日曬而造成其表面水分流失過快,引起體積收縮較大,內部適度變化較小,表面收到內部約束等施工中養護不當事最常見引發原因,所以其構件表面會產生較大拉應力,當拉應力達到或超過混凝土抗拉極限時,干縮裂縫就會產生。
4.施工方面原因造成裂縫
商品混凝土早期裂縫的原因是很復雜的,但從混凝土的性質看,單靠提高混凝土自身質量,在施工方面不采取措施是不能保證混凝土最終質量的。例如施工單位為趕進度,澆注混凝土未達到設計強度,甚至在澆注后不到24小時即開始上人,堆放荷載,經常導致板開裂;施工單位為趕工期,過早拆側模,導致蒸發失水過快,出現塑性收縮裂縫;有時混凝土尚未達到規定強度就拆底模,嚴重影響混凝土結構性能;少數施工人員素質差,認為坍落度越大越好,甚至在攪拌過程中隨意加水等等均有可能導致混凝土出現早期裂縫。
四.商品混凝土的早期裂縫控制
1.混凝土骨料塑性沉降引起的裂縫的控制措施
控制的措施是在滿足泵送和施工隊前提下盡可能減小混凝土塌落度,施工過程中應經常觀察混凝土澆搗的密實情況和模板的位移,混凝土采用插入式振搗棒振搗時,要快插慢拔,振搗時間控制在20~30s,待出現泛漿或混凝土不下沉時即可停止振搗。混凝土振搗應連續、均勻,不得少振、漏振和過振。少振、漏振會引起混凝土不密實,甚至出現空洞等,過振會導致混凝土產生泌水和分層離析現象。《混凝土泵送技術規程》中明確規定:間隔20~30分再復振一次。抹壓應在混凝土初凝后、終凝前進行,抹壓太早起不到消除裂紋的效果,抹壓太遲則操作困難或甚至無法操作,因此一定要把握好火候,第一遍為普通抹壓,第二遍應重點尋找裂縫,抹壓時用木抹子拍打,產生振動壓力,使混凝土再次液化,愈合裂縫。
2.沉降收縮裂縫的控制措施
首先,在夯實、加固松軟土和填土地基;其次,確保模板支撐牢固,且具有較大的強度和剛度,以致地基均勻受力;再次,地基不能被浸泡,因此在混凝土澆筑過程中一定要防止地基遇水;第四,不能提早拆除模板,且一定按照相應順序進行拆模;最后,要有預見性,尤其是在凍土上搭設模板時要采取相應的預防措施。
3.施工方面原因造成裂縫的控制措施
混凝土澆筑前應認真檢查鋼筋是否綁扎牢固。為使配管和布料方便,應在澆注部位另設配管支架和操作腳手鋪運,以防踩亂鋼筋,對輸送管道下面受泵沖擊影響較大的部位,應用拉條等牽拉牢固,防止模板和鋼筋變位。混凝土澆筑完畢后及時覆蓋塑料薄膜或濕草袋,控制混凝土上樓板支模、拆模和上人作業時間。
五.裂縫處理
在事后裂縫的診斷工作中,應結合具體的施工工藝、地理環境、材料條件尋求引發裂縫的主次原因,從而便于采取合理的補救措施。 1.表面較淺裂縫,可將裂縫附近的混凝土表面鑿毛,或沿裂縫方向鑿成深為15~20㎜、寬為100~200㎜的V形凹槽,清理干凈并灑水濕潤,先刷水泥凈漿一遍,然后用水泥砂漿分層涂抹,并壓實抹光。為使砂漿與混凝土表面結合良好,抹光后的砂漿面應覆蓋塑料薄膜,并用支撐板頂緊壓實。 2.當裂縫寬度在0.1㎜以上時,可用環氧樹脂壓力灌漿嵌補。 3.當裂縫寬度大于0.5㎜時,可采用水泥壓力灌漿補縫。對結構強度產生嚴重影響的裂縫應經過設計采取結構加固、補強的辦法。
六.結束語
綜上所述,在施工過程中只要嚴格按照施工規范施工,采取以上混凝土構件裂縫綜合控制措施,應用于工程混凝土的施工中。表明商品混凝土構件施工中采用的上述裂縫控制技術措施是成功的。從而在一定程度上使混凝土裂縫得到有效的控制,進而減少商品混凝土裂縫問題對工程的不良影響。
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中圖分類號:TV543文獻標識碼: A 文章編號:前言
現代工程建設中,混凝土一直占據著重要的地位。在我國,不論是鐵路工程、公路工程還是房建工程,鋼筋混凝土的應用可以說是無處不在。但是,在實際使用過程中,混凝土裂縫頻頻出現,不同程度的影響了建筑物的整體性能,不僅會降低建筑物的抗滲性能,影響建筑物的使用功能,而且更起鋼筋銹蝕、混凝土的碳化,降低建筑物的耐久性能和使用壽命。因此分析裂縫產生原因,制定對策,將混凝土裂縫控制在符合規范要求的范圍內是我們每一位土建工程技術人員的責任和追求。本文主要從施工角度分析混凝土裂縫的控制措施
裂縫產生的原因荷載產生的裂縫
施工期間,不加限制地堆放施工機具、材料;為搶工期進度,過早的進行上一層頂板支撐體系的搭設;不了解預制結構受力特點,隨意翻動、起吊、運輸、安裝;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力模式等。均會對結構造成不利影響,產生荷載裂縫。2、混凝土收縮產生的裂縫施工過程中,混凝土收縮引起的裂縫是最常見的。混凝土澆筑后,長時間在空氣中,水泥發生水化反應,水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,骨料因自重下沉,產生塑性收縮。混凝土凝固后,隨著表面水分的逐步蒸發,濕度逐步降低,產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮。混凝土收縮裂縫的主要產生原因在于混凝土的原材料品種、水灰比、養護方法及外界環境。3、溫度應力引起的裂縫混凝土澆筑后,由于水泥水化熱的不斷釋放使得混凝土內部溫度不斷增長,當中心溫度大于表面溫度25℃且早期混凝土強度沒有達到一定的抗拉應力強度,在內外溫差的作用下混凝土會產生裂縫。4、結構的不均勻沉降地基承載力不均勻會造成結構的不均勻沉降,使結構的很多部位產生集中應力,當集中應力大于混凝土的抗拉強度時會產生裂縫。
二、混凝土裂縫的控制措施
1、荷載產生裂縫的控制措施:施工過程中嚴格進行現場管理,樓板上嚴禁集中堆載重物;合理安排工作內容,嚴禁盲目搶工期,在結構樓板上過早搭設上一層支撐體系;上下層頂板支撐體系搭設前進行放線,保證上下層支撐體系立桿位于同一直線;頂板強度未達到規定強度前禁止拆除支撐體系;預制構件未達到設計強度前嚴禁隨意挪動。2、混凝土收縮產生裂縫的控制措施:優化混凝土配合比,控制混凝土水灰比及坍落度,原材料選定過程中應減少有害物質(如氧化鈣、硫化物、氯離子、堿含量)的含量,降低水化熱;嚴格控制外加劑的摻量,澆筑過程中采取分層澆筑分層振搗等措施。混凝土澆筑完成后,養護階段主要對其進行保溫保濕處理。對頂板混凝土表面進行壓光拉毛處理,對超長結構采用跳倉施工或留置后澆帶等措施,并采取較好的養護方法:澆水、覆蓋、蓄水、噴淋、噴霧等。3、溫度應力產生裂縫的控制措施:溫度應力產生裂縫的防治原則是保濕、減少混凝土的內外溫差。在施工過程中需優化混凝土配比,減少混凝土中水泥用量。拌合混凝土時用水將碎石隨時冷卻以降低混凝土溫度。養護時覆蓋塑料薄膜,并覆蓋草簾被保溫,對于大體積混凝土還可以選擇在其內部埋設水管,通入冷水對其進行內部降溫,使其內外溫差控制在25℃以內。4、結構的不均勻沉降產生裂縫的控制措施:加強地質勘查精度、確保試驗資料準確。基坑開挖完畢后,認真進行地基釬探及驗槽工作,對不符合要求的地基進行處理。
三、工程實例
某科研實驗水池深10m,寬15m,長50m。水池墻體最厚處1100mm,最薄處650mm,水池底板最厚處為1100mm。作為一項重點工程,建設方對其要求為混凝土自防水達到一級防水等級,不允許出現任何滲漏。然而該水池中間沒有設置任何伸縮縫、沉降縫,結構尺寸超長,使得混凝土自身收縮產生的變形成為水池防水性能的重要隱患。局部尺寸超過1m,屬大體積混凝土,熱量不易散發,當內外溫差過大時,容易使混凝土產生溫度應力裂縫,破壞混凝土結構。同時水池具有抗滲要求,傳統的大體積混凝土分層、分塊施工方法雖可取得較好的防止溫度應力裂縫的效果,但施工縫較多,對抗滲不利。因此,在實施過程中,我們成立QC小組,對混凝土裂縫問題進行研究攻關。針對容易引起混凝土裂縫的幾種原因,我們采取了如下對策:
1、優化混凝土配合比。①水泥用量:水泥采用P.O 42.5,為減低水化熱峰值,并充分利用混凝土后期強度60d強度,降低水泥用量。不使用高鈣灰。②外加劑:a、摻用緩凝型外加劑;b、摻加ZY膨脹劑;c、摻加適量引氣劑,可釋放壓力,提高抗滲性。 ③在混凝土養護期間,在混凝土內部預埋測溫孔,以加強對水池底板混凝土內部溫度場的分布和內外溫度差的監控,如發現溫度有異常立即采取措施。④控制混凝土初凝時間為20-24小時,以降低混凝土水化熱峰值;控制內部溫度最高不大于60℃。⑤纖維:為提高抗裂能力,在每一立方米混凝土中摻改性聚丙烯纖維0.9kg,聚丙烯纖維直徑30微米,長度19mm,纖維抗拉強度為400MPa。纖維應摻拌均勻。⑥進行混凝土試配,確定最優的混凝土配合比。2、降低混凝土入模溫度①降低砂石料和水泥等材料溫度,砂石料倉和水泥罐上搭設涼棚,避免太陽光直接照射,碎石用冷水噴淋;②澆筑時間選定為夜間澆筑;③因連續澆筑時間長,中午必須澆筑的情況下,混凝土輸送罐車外包裹塑料保溫膜,防止太陽照射后升溫過快。3、加強養護措施
對水池底板及墻體采用不同養護方法,水池底板采用蓄水養護的方法,墻體采取24小時噴淋養護的方法使之一直處于濕潤狀態。養護用水使用現場露天儲水,不得使用自來水直接養護。