摘要:混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生給施工帶來了困擾,給工程質(zhì)量帶來了不良影響,其產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜,因此造成了裂縫防治困難性,往往需要針對不同類型的裂縫具有針對性的控制策略,雖說對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的研究無論是在理論知識還是具體實踐方面都取得了長足的進(jìn)步,但由于技術(shù)的復(fù)雜性,需要進(jìn)一步進(jìn)行研究總結(jié),文章以現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫為研究對象,在簡要分析各種形態(tài)裂縫成因的基礎(chǔ)上,綜合性的提出一種具有普遍適應(yīng)性的裂縫控制方法,可為類似工程提供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆鋼筋混凝土成因樓板裂縫控制
混凝土裂縫可以說是混凝土結(jié)構(gòu)的一大頑癥,對混凝土結(jié)構(gòu)的施工工序和施工質(zhì)量都產(chǎn)生了重要影響,在現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板中,裂縫事故時有發(fā)生,有必要對其進(jìn)行深入研究,以提出控制的策略。
1、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫常見形態(tài)及成因分析
混凝土結(jié)構(gòu)施工裂縫的控制涉及到諸多的因素,綜合了地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)、材料、施工工藝等各個方面的建筑技術(shù)知識,總體來講,混凝土裂縫控制是一門較為復(fù)雜的工藝,需要一種綜合性的控制方案。經(jīng)過筆者的大量的調(diào)研和施工經(jīng)驗總結(jié),現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的常見形態(tài)主要有以下7種類型:
(1)產(chǎn)生在房間中部。橫向或縱向跨中裂縫,通常貫通樓板,寬度可達(dá)0.5~1.5mm。(2)在建筑物四角的斜裂縫,與墻呈大約45度角,寬度不大于1.0mm。(3)板面沿順鋼筋方向的裂縫。(4)板上面沿墻邊或梁邊的裂縫。(5)沿PVC管線在板內(nèi)埋設(shè)位置的裂縫。(6)沿在樓板留置的施工縫或后澆帶位置的裂縫。(7)板面分布的不規(guī)則裂縫,裂縫寬度較小,深度也較淺。
對于上述7種類型的裂縫主要由以下幾方面的原因產(chǎn)生的。
首先,設(shè)計因素導(dǎo)致的裂縫。設(shè)計方面的原因是形成現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的重要原因之一,如果工程設(shè)計不當(dāng),即使施工及其它方面不出問題,也將會出現(xiàn)裂縫,因此設(shè)計方面的原因是形成現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的內(nèi)因。主要是由樓板配筋不當(dāng)、樓板中暗埋有大量PVC電線管、建筑平面不規(guī)則、地基基礎(chǔ)處理不當(dāng)、混凝土設(shè)計標(biāo)號偏大、設(shè)計時忽略了屋面板的溫度應(yīng)力作用等因素所造成的。
其次,施工因素導(dǎo)致的裂縫。施工方面的原因往往是容易忽略和比較微小的,正是這些時常不注意的因素直接導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。如施工過程中隨意增加水泥的用量;后澆帶后施工縫施工不慎;混凝土澆搗和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)行等。
2、現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫控制的綜合方法
混凝土是一種各向不均勻的脆性材料,其抗拉強度很低,一旦發(fā)生裂縫經(jīng)常有兩種以上類型的裂縫并存(如自收縮和干燥收縮裂縫),而裂縫產(chǎn)生的原因又十分復(fù)雜,諸如結(jié)構(gòu)狀況(受力及約束狀況)、所用的原材料、混凝土配合比、施工方法及環(huán)境因素等都對裂縫的出現(xiàn)產(chǎn)生直接影響,而且這種影響不是單一的,往往是數(shù)種原因并存。也就是說,既然裂縫是好多因素綜合作用產(chǎn)生的,裂縫的控制也決不是使用單一措施所能奏效的,如對于可能產(chǎn)生溫度收縮裂縫的混凝土,認(rèn)為只要摻加膨脹劑就完全可以防止此類裂縫的出現(xiàn),顯然是十分片面的。面對出現(xiàn)裂縫的諸多因素,裂縫的控制必須采用綜合的方法。
綜合法控制裂縫是根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)情況、施工方法及環(huán)境條件分析可能出現(xiàn)的原因,設(shè)計相應(yīng)的控制程序,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計控制、原材料及配合比控制和施工控制綜合地控制裂縫,達(dá)到不產(chǎn)生有害裂縫的目的。綜合法的特點是:通過分析,綜合控制,既不面面俱到,也不顧此失彼。
2.1裂縫分析
施工前預(yù)先對混凝土樓板可能產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行分析,分析的目地是預(yù)計混凝土?xí)a(chǎn)生何種裂縫及裂縫的開展程度,并由此設(shè)計綜合控制程序。裂縫分析的依據(jù)是:
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計情況:結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)類型、配筋情況、混凝土強度等級及其它性能要求。
(2)施工方法:混凝土的供應(yīng)方式、水平及垂直運輸方法、混凝土坍落度要求、澆筑程序、養(yǎng)護(hù)方法等。
(3)環(huán)境條件:氣溫、濕度、風(fēng)速、雨量及天氣預(yù)報等。
2.2控制程序的設(shè)計
根據(jù)上述分析可知混凝土樓板有可能出現(xiàn)何種裂縫,由此有重點地設(shè)計相應(yīng)的抗裂程序。這些程序應(yīng)該是綜合措施,而不是措施的簡單羅列。如經(jīng)分析現(xiàn)澆混凝土樓板應(yīng)該主要預(yù)防出現(xiàn)干燥收縮裂縫,則可能設(shè)計的綜合程序包括:在收縮應(yīng)力最大部位增配構(gòu)造筋;在混凝土配合比設(shè)計中盡量減少用水量和膠凝材料的用量:在施工條件允許的情況下將坍落度降至最低;采取保溫、保濕、防風(fēng)等措施加|強混凝土的養(yǎng)護(hù)。
設(shè)計控制程序在綜合法控制裂縫中是極其重要的一環(huán),因為只有控制程序合理、得當(dāng)、有針對性,才能保證控制效果。
以下將分別敘述結(jié)構(gòu)設(shè)計控制、原材料、配合比控制及施工控制。其控制方法是多種多樣,不要求在實際應(yīng)用中足夠多地使用這些方法,而是針對裂縫分析有重點地采取其中最有效的措施,達(dá)到綜合控制的目的。
2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計控制
目前混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計大都是荷載、變形及裂縫計算,然后按照設(shè)計規(guī)范的構(gòu)造要求配制構(gòu)造筋。實踐證明,這對于防止出現(xiàn)裂縫,特別是出現(xiàn)變形裂縫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因為結(jié)構(gòu)設(shè)計往往沒有考慮以下問題:
(1)未考慮混凝土因變形而產(chǎn)生裂縫的可能,沒有配制相應(yīng)的抗裂鋼筋。(2)沒有考慮結(jié)構(gòu)約束過大對產(chǎn)生裂縫的不利影響,沒有減少約束的措施。(3)采用高強混凝土雖然降低了自重荷載,但沒有考慮高強混凝土增加開裂的可能性,缺乏相應(yīng)的抗裂要求。
因此,鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范應(yīng)增加抗裂措施內(nèi)容,在容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和變形部位增配構(gòu)造鋼筋,并在結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮到混凝土產(chǎn)生裂縫的各種可能性。結(jié)構(gòu)設(shè)計控制措施有:
(1)增加混凝土耐久性要求,并提出具體的耐久性指標(biāo)。(2)混凝土結(jié)構(gòu)形式應(yīng)合理,對可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位要配制構(gòu)造筋。(3)對于強約束的結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)留有變形余地,以減少約束力,有些結(jié)構(gòu)之間可考慮設(shè)置滑動層。(4)在可能產(chǎn)生裂縫的部位增配構(gòu)造筋,構(gòu)造筋宜使用直徑較小的變形鋼筋,也可采用鋼筋網(wǎng)片。(5)在荷載及構(gòu)造要求允許的情況下,使用低強度等級的混凝土。
2.4原材料及混凝土配合比控制
原材料品種、質(zhì)量狀況及混凝土配合比對混凝土的抗裂性能影響很大,如厚大體積混凝土,水泥使用不當(dāng)將有產(chǎn)生溫度裂縫的可能,砂石的含泥量和泥塊含量過高將加劇混凝土的干燥收縮,礦物摻料及外加劑的使用也應(yīng)在滿足混凝土一般技術(shù)要求的基礎(chǔ)上避免引起混凝土的變形,同時,在確定混凝土配合比時應(yīng)考慮其抗裂性能。
原材料及配合比應(yīng)控制以下幾點:
(1)根據(jù)裂縫分析選擇原材料。為了防止產(chǎn)生溫度裂縫應(yīng)該選用鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量低,細(xì)度不宜過細(xì)(即比表面積不宜過大)即水化熱較低的水泥。而礦渣硅酸鹽水泥雖然水化熱較低,但泌水量較大,故塑性收縮也大,所以選用水泥應(yīng)揚長避短、綜合考慮加以確定。選用低熱膨脹系數(shù)的骨料,嚴(yán)格控制砂石的含泥量和泥塊含量,盡量不使用細(xì)砂或特細(xì)砂,使用連續(xù)級配的石子,否則應(yīng)采用人工級配使其滿足要求。
一般來講,混凝土中摻入礦物摻料對降低水化熱減少混凝土收縮變形有一定作用,但因各種礦物摻料性能不同,也會帶來其它問題。如細(xì)度很細(xì)的摻料需水量很大,易造成混凝土塑性收縮或者干燥收縮。所以,選擇礦物摻料需要根據(jù)混凝土要求和原材料性能綜合分析確定。
采用合適的外加劑。合適的外加劑能夠有效地改善混凝土的某些性能,提高混凝土的抗裂性能。特別應(yīng)指出的是,摻加高效引氣型緩凝減水劑(或引氣劑與高效緩凝劑雙摻),不但能夠改善混凝土的工作性,降低泌水,使混凝土不易發(fā)生塑性裂縫,而且引入的微氣泡能夠阻塞混凝土的毛細(xì)通道,使水分不易散失,減少了混凝土收縮的可能性,外界侵蝕性介質(zhì)也難以進(jìn)入?傊黠@改善了混凝土的抗裂性能。摻加膨脹劑可以補償混凝土的早期收縮,防止產(chǎn)生收縮裂縫。所以,目前膨脹劑應(yīng)用較多。但是膨脹劑適宜用在有適當(dāng)配筋率,有一定約束的混凝土結(jié)構(gòu)中,同時因產(chǎn)生水化熱,摻膨脹劑的混凝土需水量較大,故必須加強養(yǎng)護(hù)。
(2)盡量降低用水量和水泥用量。含水量和水泥用量較高是產(chǎn)生裂縫的主要原因,因混凝土強度等級的不斷提高和泵送混凝土的大量使用,兩者難有較大的下降空間,但采取一些措施用量還是可以降低的。
預(yù)控制混凝土的用水量必須控制坍落度,大力提倡使用塑性混凝土,盡量不使用大流動性的混凝土,同時摻加引氣減水劑改善混凝土工作性。經(jīng)驗證明,混凝土具有良好的工作性比具有較大的坍落度易于澆筑,如果工作性不良,及時坍落度提高了,反而會使混凝土產(chǎn)生離析,故應(yīng)將改善工作性放在第一位,并采取增加礦物摻料用量,改善砂石級配,或者摻入引氣劑等措施改善混凝土工作性。降低水泥用量的其它措施是摻加礦物摻料,它不僅代替一部分水泥,而且能夠有效地降低水化熱和混凝土自收縮。
2.5施工控制
以下針對常見的塑性裂縫、溫度裂縫和干縮裂縫,說明對裂縫的施工控制。
2.5.1防止塑性裂縫的施工控制
、俨浑S意提高混凝土的坍落度。
、诒3诌m宜的攪拌時間,防止混凝土離析。
③在混凝土初凝前進(jìn)行二次壓光;炷翝仓蟊砻鏁a(chǎn)生泌水,泌水較多時應(yīng)予清除,待泌水消失后對混凝土表面進(jìn)行二次壓光,即用木抹子拍打壓實,這有利于避免或消除塑性裂縫。也可在混凝土終凝前用平板振動器進(jìn)行二次振搗,以排除混凝土中的空隙和水分。
、芑炷脸跄蠹皶r用草簾等物覆蓋,立即進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。實踐證明,開始養(yǎng)護(hù)時間越遲,則產(chǎn)生收縮裂縫的機會越大,因此,混凝土終凝前必須立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
2.5.2防止溫度裂縫的施工控制
、倏刂苹炷翜囟取R驗榘l(fā)生溫度裂縫的主要原因是混凝土存在溫度梯度,故控制混凝土溫度是首要的措施?刂苹炷翜囟戎饕强刂迫肽囟取(nèi)部最高升溫及降溫速度。混凝土的最高升溫(Tmax)等于其入模溫度(Tc)與絕熱升溫(△T)之和,即:
Tmax= Tc +△T
由上式可見,預(yù)控制混凝土最高升溫,必須控制其入模溫度及絕熱升溫,其中,絕熱升溫主要與水化熱有關(guān),應(yīng)該使用中低熱水泥,并適當(dāng)摻加礦物摻料,而控制入模溫度就需要在混凝土施工過程中,控制原材料及混凝土溫度。控制原材料的溫度對于南方或者夏季施工的混凝土具有特殊的意義。首先應(yīng)提前備足水泥,不使用剛出廠的散裝水泥,因為這種水泥溫度較高,最好采用溫度較低的地下水作為混凝土用水。如果砂石本身溫度較高,可以事先噴水降溫,入構(gòu)以上措施仍不能滿足入模溫度要求,可采用向攪拌機內(nèi)加碎冰或噴液氮的方法降溫,該法雖然降溫明顯,但是成本較高。
為了降低混凝土入模溫度,還應(yīng)防止混凝土在運輸過程中升溫,為此,應(yīng)盡量縮短混凝土運輸距離,并用濕麻袋覆蓋泵管。此外,因夜間氣溫較低,應(yīng)盡量安排夜間施工。
為了防止產(chǎn)生溫度裂縫,還必須控制混凝土的降溫速度。因為混凝土在降溫過程中會產(chǎn)生收縮,使外部混凝土承受拉應(yīng)力,降溫速度過大,混凝土容易開裂。降溫速度應(yīng)控制在日降溫1~2℃,同時采取措施防止混凝土表面溫度驟降。南方夏季在混凝土表面溫度較高時不宜用地下水養(yǎng)護(hù),因為地下水溫度較低,可能使混凝土表面溫度驟降而開裂:北方冬季施工時則應(yīng)防止寒流侵襲氣溫驟降,應(yīng)該預(yù)先做好防寒流的保溫措施。為避免過大的降溫速度,宜延長拆模時間(一般應(yīng)延長2~3天),利用模板對混凝土保溫、保濕,特別是在北方冬季施工時有一定的效果。
、诳刂茲仓绦。為了有利于混凝土的散熱,有利于減少混凝土的約束,使混凝土留有變形的時間和空間,對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板應(yīng)控制其澆筑程序,采用分段施工的方法,各個段間可設(shè)置變形縫。
2.5.3防止干燥收縮裂縫的施工控制
干燥收縮裂縫的施工控制與上述兩種收縮裂縫的控制相同。由于干燥收縮裂縫主要是混凝土中的毛細(xì)水蒸發(fā)過快所致,而且此種收縮又是一個比較長的過程,故在混凝土施工時應(yīng)使其達(dá)到最大密實。
此外,必須保證混凝土有較好的勻質(zhì)性,因混凝土多在最薄弱的地方開裂,如果勻質(zhì)性較差,雖然整體強度滿足要求,但是存在較多的薄弱部位,也就增加了開裂的機會,因此,施工過程中應(yīng)保證混凝土原材料的品種一致,準(zhǔn)確計量,澆筑時做到不過振或漏振。
3、結(jié)語
通過文章的分析,可以看出現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的,因此,需要綜合性的采取控制裂縫的策略,采用文章所述的綜合性措施,能有效的解決現(xiàn)澆混凝土樓板各類裂縫的產(chǎn)生,但在具體的工程實踐中,還需結(jié)合工程實際,采取有效性的控制方法。
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