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對混凝土裂縫的成因和控制措施的幾點認識

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引言

  泵送混凝土指用混凝土泵沿管道輸送和澆筑混凝土拌合物,我國泵送混凝土施工技術(shù)始于1979年上海寶山鋼鐵廠工程。隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的進步,泵送混凝土因其自身固有的優(yōu)勢而得到了廣泛使用,這大大加快了施工進度,提高了工效,減少了占用場地量,也減少了對環(huán)境的污染。集中攪拌混凝土不僅能改善混凝土的施工性能、施工質(zhì)量和提高文明施工程度,而且也能減少收縮、防止開裂、提高抗?jié)B性、改善耐久性。

  1 溫度裂縫的成因及控制

  1.1溫度裂縫產(chǎn)生的原因。

  水泥水化是一個放熱的化學反應(yīng)過程,其間產(chǎn)生一定的水化熱。每克水泥放出502J的熱量,如果以水泥用量300~550kg/m3來計算,每1m3混凝土將放出15500~27500KJ的熱量,且大部分水泥水化熱在3d內(nèi)釋放出來?;炷潦菬岬牟涣紝w,特別是大體積混凝土,其產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā),導致內(nèi)部溫度不斷上升,而混凝土表面散熱快,使混凝土內(nèi)外截面產(chǎn)生溫度梯度,特別是晝夜溫差大時,內(nèi)外溫度差別更大,內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力,外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力,由于此時混凝土拉抗強度較低,當混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過其抗拉強度時,混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3~5d,初期出現(xiàn)的裂縫很細,隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大,甚至達到貫穿的情況。

  1.2溫度裂縫的控制措施。

  混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)?;炷猎胶?,水泥用量越大,水化熱越高的水泥,其內(nèi)部溫度越高,形成溫度應(yīng)力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性越大。對于大體積混凝土,其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),在一定尺寸范圍內(nèi),混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應(yīng)力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大,這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。此外,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。因此,為更好的控制水化熱所造成的溫度升高、減少溫度應(yīng)力,可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實際承受荷載的情況,對工程結(jié)構(gòu)的強度和剛度進行復核與驗算,并取得設(shè)計單位的同意后,可用56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設(shè)計強度。由于過去土木建筑物層數(shù)不多、跨度不大,且多為現(xiàn)場攪拌,施工工期短,混凝土標準試驗齡期定為28d,但對于具有大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑,大多數(shù)的施工期限很長,少則1~2年,多則4~5年,28d不可能向混凝土結(jié)構(gòu),特別是向大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計荷載,因此將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d天是合理的,正是基于這點,國內(nèi)外許多專家均提出這樣建議。如果充分利用混凝土的后期強度,則可使每1m3混凝土的水泥用量減少40~70kg左右,則混凝土溫度相應(yīng)降低4~7℃。另一方面,應(yīng)當嚴格控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。對于出機溫度和澆筑溫度的控制,《混凝土質(zhì)量控制標準》(GB50164-92)中明確規(guī)定:高溫季節(jié)施工時,混凝土最高澆筑溫度,不宜超過35℃。為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度,可以采取下面的辦法:(1)降低原料溫度,每1m3混凝土中集料所占重量最大,所以最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時,為了防止太陽直接照射,可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚,必要時可向集料噴淋霧狀水,或者在使用前用冷水沖洗集料;(2)在攪拌混凝土時加冰塊冷卻;(3)生產(chǎn)砼時避開當天高溫時段;(4)對攪拌運輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。

  2 干縮裂縫的成因及控制

  2.1干縮裂縫產(chǎn)生的原因。

  混凝土澆注后仍處于塑料性狀態(tài)時,由于表面水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)。形狀不規(guī)則。長短不一,呈龜裂狀深度一般不超過50mm,但薄板結(jié)構(gòu)如果混凝土中摻加有含泥量大的粉砂則可能穿透。此類裂縫的主要原因,是混凝土澆注后3~4h左右其表面沒有被覆蓋,特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風干燥天氣條件下,混凝土表面水分蒸發(fā)過快,或者是被基礎(chǔ)、模板吸水過快,以及混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮,而此時混凝土強度幾乎為零,不能抵抗這種變形力而導致開裂,從混凝土中蒸發(fā)和被吸收水分的速度越快,干縮裂縫越易產(chǎn)生。而預(yù)拌混凝土公司為了滿足施工現(xiàn)場的可泵性、流動性,其出機混凝土坍落度和砂率較大,加之夏季高溫中為降低坍落度損失,以及大體積混凝土中均摻緩凝劑,早期強度較低,所以水分特別容易散失,表面容易形成裂縫。

  2.2干縮裂縫的控制措施。

  干縮裂縫的防止措施主要包括以下幾點:(1)合理選擇水泥品種。一般來說,水泥的需水量越大,混凝土的干燥收縮越大,不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為:礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以,從減少收縮的角度出發(fā),宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。(2)控制水泥用量?;炷粮稍锸湛s隨著水泥用量的增加而增大,但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時,還是盡可能降低水泥用量,因為泵送混凝土的水泥用量偏高,C20~C60混凝土的水泥用量一般約為250~500kg/m3。(3)用水量的把握?;炷恋母稍锸湛s受用水量的影響最大,在同一水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比、為直線關(guān)系;當水泥用量較高的條件下,混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。綜合水泥用量和用水量來說,水灰比越大,干燥收縮越大。(4)最佳砂率的確定?;炷恋母稍锸湛s隨著砂率的增大而增大,但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但不是籠統(tǒng)的和無限的,也應(yīng)在最佳砂率范圍內(nèi),可以通過理論計算和工程實踐確定。(5)化學外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑,特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干燥收縮,但是對于某些減水劑、泵送劑,尤其是具有引氣作用時,有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時,必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。(6)正確選擇養(yǎng)護時間和方法?;炷翝仓媸艿斤L吹日曬,表面干燥過快,產(chǎn)生較大的收縮,受到內(nèi)部混凝土的約束,在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫保濕養(yǎng)護,對減少干燥收縮有一定作用。

  小結(jié)

  泵送混凝土梁出現(xiàn)的裂縫常常是非荷載因素造成的,由于混凝土的收縮而造成裂縫形成是其中最主要的一個原因。要有效地提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能,在施工中應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比,加強對原材料質(zhì)量的控制,選用水化熱小和收縮小的水泥及嚴格控制砂、石子的含熱量,加強對混凝土澆筑和養(yǎng)護的管理,加強振搗,提高混凝土的密實性和抗拉強度。設(shè)計中應(yīng)重視構(gòu)造鋼筋的作用,對泵送混凝土梁應(yīng)加強梁的腰筋,從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。

  參考文獻:

  [1]張雄.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2007。

發(fā)布:2007-07-25 11:24    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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