摘要:我國是水泥生產(chǎn)大國,水泥混凝土作為一種結(jié)構(gòu)材料,在我國工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。水泥混凝土結(jié)構(gòu)物的開裂會帶來一系列麻煩的工程難題,細微的疏忽就會導致結(jié)構(gòu)物本身的耐久性甚至結(jié)構(gòu)安全,故混凝土的開裂問題一直以來都是廣大工程技術(shù)人員的心病。文章通過對混凝土裂縫產(chǎn)生原因的分析,結(jié)合工程實踐經(jīng)驗與國內(nèi)外最新研究成果,提出了解決混凝土開裂的多種有效措施供,以廣大同行參考。 

  關(guān)鍵詞:水泥混凝土;面層;裂縫;控制 

  中圖分類號:U416.216 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2012)26-0126-02 

  混凝土構(gòu)建不可避免的出現(xiàn)不同程度的裂縫,對于建筑外表會產(chǎn)生一定的影響,同時也會影響到建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性,個別情況下還可能對建筑結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成威脅;炷潦且环N各向異性的非均勻脆性材料,混凝土的開裂主要是由于混凝土中拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強度,或由于拉伸應(yīng)變達到或超過混凝土的極限拉伸值而引起的。本文就裂縫產(chǎn)生的原因?qū)ΠY下藥,提出混凝土抗裂的有效措施。 

  1 裂縫產(chǎn)生的主要原因及裂縫的形式 

  建筑結(jié)構(gòu)在施工以及使用過程中,會受到外界各種荷載的影響,主要包括了外荷載和變形荷載,外荷載主要包括了永久荷載、活荷載等外界施加給建筑的荷載,變形荷載主要因為環(huán)境溫度、混凝土收縮以及地基不均勻沉降所引起的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載。這兩種荷載是造成混凝土裂縫的主要原因。根據(jù)工程統(tǒng)計分析得出,約85%的裂縫是變形荷載所造成的,15%裂縫是外部荷載引起的。 

  2 抗裂措施 

  ①加強基礎(chǔ)施工。加強基礎(chǔ)施工質(zhì)量,控制基礎(chǔ)的不均勻沉降,避免混凝土開裂和底層混凝土反射裂紋。樁基與削坡挖泥施工應(yīng)按照勘察文件設(shè)計、設(shè)計文件要求與規(guī)范規(guī)定施工,遇到特殊地質(zhì)應(yīng)及時報告處理,避免碼頭施工完成后因不均勻沉降或者樁基水平以為導致碼頭結(jié)構(gòu)破壞即混凝土構(gòu)件開裂。碼頭面層施工中,梁槽板縫應(yīng)在面層施工前做好隱蔽驗收并澆筑至預制構(gòu)件平齊,這將有效的避免因底層的不均在面層中產(chǎn)生的反射裂紋。預制構(gòu)件安裝需座漿飽滿,擺放穩(wěn)固,以免因下層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導致面層開裂損壞。 

 、诤侠磉x擇集料與水泥等混凝土材料控制裂紋的產(chǎn)生;炷翝沧⒑髢(nèi)部溫度會升高,這主要與水泥用量以及所用水泥水化熱有關(guān),所以為有效控制混凝土內(nèi)部溫度,就要求我們在保證混凝土各項技術(shù)指標的同時,盡量減少水泥用量,并選用水化熱較小的水泥。為減少水泥用量,通常情況下我們可以再混凝土中摻入減水劑,為減小水化熱,可以選用水化熱較小的水泥,如粉煤灰水泥。 

  混凝土的骨料優(yōu)先選用線膨脹系數(shù)、彈性模量較小的骨料,骨料集配宜為三級。工程實踐證明,采用多棱角的石灰?guī)r碎石及人工砂作混凝土骨料對混凝土的抗裂性能的加強效果明顯。 

 、墼诨炷林袚饺肜w維控制裂紋。在混凝土中摻入聚丙烯纖維后,水泥將作為砂、石等骨料的膠凝材料,同時握裹了大量的微細纖維。這些均勻分散的纖維互相搭連成為亂向分布的網(wǎng)狀撐托系統(tǒng),起承托骨料的作用 ,從而有效減少骨料的離析,減少泌水,提高粘聚性和保水性,減少了沉降收縮。在混凝土硬化過程中,由于每立方米混凝土中摻入含有高達1.35億根的聚丙烯纖維后,這些纖維起著微細配筋的作用,有效的消耗了能量。可以抑制混凝土的開裂過程,提高混凝土的韌性,也在一定程度上提高了混凝土的抗拉強度,凝結(jié)后的微裂縫即使在內(nèi)部或外部的應(yīng)力作用下,它的擴展也必然受到纖維在基體內(nèi)部已構(gòu)成的致密網(wǎng)狀系統(tǒng)的重重阻擋,難以擴展成裂縫,從而有效達到防裂的目的。 

  從表1可以看出,大摻量粉煤灰混凝土以60 d齡期作為強度設(shè)計考核指標是確實可行的。摻加粉煤灰使得早期混凝土的抗拉強度有所降低,但實驗表明早期彈性模量的降低幅度更大,并考慮到早期因為抗壓強度低、徐變作用下的應(yīng)力松弛能力較高,這對于抵抗早期各種收縮變形、抑制裂縫生成有利。 

  ⑤在混凝土中摻入膨脹劑、減水劑等外加劑控制裂紋。使用微膨脹水泥或者在混凝土中摻入適量膨脹劑,能讓混凝土成型后成為以壓應(yīng)力為主的受力系統(tǒng),能消減溫差、收縮引起的拉應(yīng)力;炷量箟簭姸容^好而抗拉強度很低易于開裂,這種整體受力系統(tǒng)的改變對混凝土的抗裂是很有利的。在混凝土中加入減水劑是為了減少水用量,達到降低混凝土水化熱進而縮小溫差梯度從而達到抗裂目的的。大量工程實踐證明,膨脹劑和減水劑等外加劑的摻入,對混凝土早期抗裂性能的加強效果顯著。 

 、藓侠磉x擇混凝土澆筑時間控制混凝土開裂?刂苹炷脸尚蜁r的溫度,盡量選擇低溫施工。低溫環(huán)境能減少混凝土澆筑后表面水分蒸發(fā)導致的降溫,減少混凝土內(nèi)外溫差;混凝土低溫成型,溫度上升后結(jié)構(gòu)是受壓應(yīng)力,比高溫成型低溫受拉應(yīng)力安全,更有利于防止裂縫的產(chǎn)生。水泥、集料應(yīng)遮陽降溫后使用,拌合用水盡量選擇低溫水;炷脸尚蜁r的溫度可由混凝土拌合物的溫度、混凝土拌合物的出機溫度及混凝土拌合物運輸及澆筑時的溫度增量等計算確定。 

 、呒訌娰|(zhì)量控制,提高混凝土均勻性、多次抹面收光控制表觀裂紋的產(chǎn)生。從混凝土的拌和到現(xiàn)場施工攤鋪,應(yīng)采取措施保證混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性,結(jié)構(gòu)的不均勻會在外界環(huán)境產(chǎn)生變化時會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力集中使混凝土破壞開裂的風險大增。多年工程實踐表明,面層混凝土攤鋪找平后,等到混凝土開始凝固,水分揮發(fā)一部分后,先用機械抹面壓光2~3遍,再由人工采用鐵抹收面2~3遍,能有效的抑制混凝土表明空洞和龜裂。 

 、嗉皶r劃塊切縫控制裂紋的產(chǎn)生。混凝土面層宜采取跳倉澆筑法,條件合適的情況下,也可以整體澆筑,分塊切縫的施工方法,注意縱向分塊長度應(yīng)在15 m以內(nèi),在混凝土強度形成后應(yīng)及時安排切縫作業(yè),以免局部應(yīng)力集中致使面層產(chǎn)生開裂,并不利于與下層結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。 

  ⑨在混凝土結(jié)構(gòu)強度未達到許可時,嚴格控制外加荷載控制裂紋產(chǎn)生。在施工現(xiàn)場最為常見的是行人荷載,車輛荷載,施工機具與材料堆放,附近沖擊成孔類工程鉆機,附近錘擊沉樁等。 

 、饪刂茰夭畈⒓皶r采取適當?shù)酿B(yǎng)護措施。在混凝土早期溫升應(yīng)采取有效散熱措施,在混凝土降溫階段應(yīng)采取合適的保溫措施,控制混凝土內(nèi)外溫差,防止混凝土開裂;炷帘砻鎸嵭斜爻睗耩B(yǎng)護,使其保持一定溫度,或加熱養(yǎng)護,是防止混凝土內(nèi)部和外表面產(chǎn)生過大的溫差而引起表面裂縫的有效措施。應(yīng)特別注意潤濕養(yǎng)護,養(yǎng)護時間宜長不宜短,可參見相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。熱天可以采用流水養(yǎng)護,在不凍地區(qū),冷天可采用滯水養(yǎng)護。應(yīng)根據(jù)氣候條件采取保溫保濕或降溫措施,減少混凝土內(nèi)外溫差梯度,一般情況溫差不宜超過25℃。通?刹扇⊥凉げ几采w灑水養(yǎng)護(特別的高溫或者低溫環(huán)境除外),養(yǎng)護應(yīng)在混凝土澆筑后及時跟上。 

  3 結(jié) 語 

  為了提高工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)量于耐久性,作為工程建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)材料——混凝土的抗裂性能研究不管在過去、現(xiàn)在以至將來的很長一段時間都是一個很有經(jīng)濟技術(shù)意義的重要課題。本文所列抗裂措施為目前工程建設(shè)中簡便易行且行之有效的幾種方法,但愿能為廣大同行解決一些實際問題,筆者也將繼續(xù)和大家一道,探索更為科學便利有效的施工方法。 

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