混凝土地面裂缝的预防

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目前,混凝土地面在我国室外工程中已经得到越来越广泛的应用。在混凝土地面施工中,经常会遇到混凝土地面板裂缝甚至断裂的现象,这种裂缝或断裂多发生在地面混凝土凝结硬化初期承受荷载之前,故称这种裂缝为混凝土地面早期非荷载裂缝。混凝土地面早期非荷载裂缝的危害是不容忽视的,裂缝的存在会降低混凝土地面的整体性,影响结构的耐久性和实用性。

1、混凝土的初始缺陷及危害

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加剂混合而成的非均质脆性材料。在混凝土施工中,由于施工操作不当、本身变形、多余水分蒸发和承受约束等一系列原因,硬化成形的混凝土中会存在着大量的微孔隙、微气穴和微裂缝,通常把混凝土的这种特性称作混凝土的初始缺陷。客观的说,微裂缝通常是一种无害裂缝不会影响混凝土的承重、防渗及其他使用功能。但是混凝土抗拉强度较低,特别是在混凝土硬化早期抗拉强度更低,当混凝土受到拉应力作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通最终形成可见裂缝,会对混凝土结构产生非常不利的影响。

2、早期非荷载裂缝的种类及成因

2.1干缩裂缝

在混凝土硬化过程中,由于水泥水化物的体积比原来物质的体积小,加上游离水的蒸发使水泥凝胶体失水而紧缩,随着混凝土体积收缩产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时就会产生干缩裂缝。另外,混凝土表面水分挥发较大体积收缩也大,但是内部湿度变化小体积收缩也小,造成混凝土内外不均匀收缩,也会加剧混凝土表面的干裂。混凝土的这种硬化收缩的特性会使混凝土更加密实,与钢筋之间的握裹更牢固,但过大的收缩就会使混凝土产生干缩裂缝。

2.2温度裂缝

受外部环境温度的影响,混凝土在硬化过程中表面温度降低较快体积收缩快。由于水化放热使混凝土内部聚集了较多的热量,具有较高的温度体积收缩较慢,加之混凝土又是热的不良导体就会造成混凝土内外温差较大,产生较大的不均匀收缩。这种不均匀收缩使混凝土表面产生拉应力,当拉应力大于当时的混凝土抗拉强度时就会使混凝土产生温度裂缝。

2.3沉降裂缝

混凝土浇筑后水泥和骨料会下沉,同时引起泌水,当粗骨料遇到钢筋、预埋件、大的粗骨料的局部约束或阻挡,或相邻之间产生过大沉降时,形成混凝土局部竖向体积缩小,使该处产生较大的拉应力或剪应力则会形成裂缝,这种在水泥和骨料沉降过程中发生的裂缝就称为沉降裂缝。沉降裂缝一般在浇筑后1～3小时产生,属硬化前裂缝,发现后应迅速进行处理。可重新加压抹平使裂缝闭合,能达到一定效果。

2.4其他原因裂缝

地面混凝土早期非荷载裂缝产生的内因与外部条件非常复杂,除了以上所分析的原因,还有材料、管理和施工不规范等原因,我们将这些原因造成的裂缝统称为其他原因裂缝。主要现归纳如下。

(1)碱骨料反应:混凝土的粗骨料中夹杂着活性氧化硅时,如果混凝土所用的水泥又含有较多的碱就可能发生碱骨料反应,在骨料表面会生成一种复杂的碱――硅酸凝胶。这种凝胶具有吸水无限膨胀性,由于凝胶被混凝土包围,当凝胶吸水膨胀时会把混凝土胀裂形成裂缝。所以要严格按规范要求控制水泥含碱量。

(2)基层质量原因:有时为了追赶工期,在基层戈壁土回填未夯实及不平整,使面层混凝土厚薄不均或厚度不够,形成薄弱环节产生应力集中。在这些薄弱环节受到较大的拉应力时就会出现裂缝或断板的现象。

(3)设计配合比原因:混凝土配合比设计和原材料的选择不当是产生裂缝的又一重要原因,实践表明水泥标号的选择、水灰比的大小、灰浆用量、粗骨料颗粒直径的选择均会对混凝土的收缩产生较大的影响。一般来讲,水泥标号大、水灰比大、灰浆用量多、粗骨料直径小的混凝土会发生较大的收缩,易产生收缩裂缝。

(4)施工配合比原因:施工配合比直接采用设计配合比,没有考虑砂石含水率计算施工配合比致使水灰比过大;由于水灰比控制不严格致使水灰比忽大忽小使混凝土产生不均匀收缩;第一盘混凝土搅拌前未按要求清理搅拌斗以及未用同配合比水泥浆润湿搅拌斗。

(5)振捣操作不当:不当的振捣操作会对混凝土的密实性和均匀性产生较大影响。漏振会使混凝土不够密实抗拉强度降低;过振会使混凝土产生离析分层收缩不均,产生较大的内应力;振捣棒抽撤太快会使混凝土中空气含量增大。这些不规范操作均会影响到混凝土早期抗拉强度的发展,必须采取有效措施加以控制。

(6)切缝不及时:混凝土道面切缝不及时是裂缝甚至断板产生的最重要原因之一,这种裂缝一般发生在道面板抗拉强度较低或承受拉应力较大的部位,由于纵向受拉较大故这种裂缝多沿分仓缝横向发生。

(7)养护不及时:养护不及时会使混凝土产生较大的温度裂缝和干缩裂缝。冬季施工时混凝土表面相对于内部温度降低较快产生不均匀收缩易使混凝土表面产生温度裂缝;夏季施工时风吹日晒造成混凝土表面水分蒸发速度过快超出了泌水速度而产生干缩裂缝。

(8)其他不当操作:模板漏浆、大风天气、施工缝的留置和处理不当等均会使道面混凝土产生裂缝或断板。

3、各种裂缝的预防措施

地面混凝土早期非荷载裂缝的产生并非一个单纯的技术问题,在很大程度上是工程项目管理水平的问题。混凝土早期非荷载裂缝的控制重在预防,贵在主动控制,良好的预防措施和施工组织方案可以有效防止裂缝的产生。主要应从如下几个方面预防。

3.1原材料选择方面

水泥标号应与混凝土的强度相匹配,一般按照水泥标号:混凝土强度=2:3的标准选择,可以有效防止干缩裂缝的产生;按照规范的要求严格控制水泥的碱含量,防止碱骨料反应;在满足骨料级配的情况下,适当提高粗骨料粒径及其含量并按规范控制含泥量。

3.2混凝土拌制方面

混凝土水灰比不能生搬硬套设计配合比,要结合砂石含水率认真计算施工配合比并及时更新;拌制混凝土要严格控制水灰比,防止水灰比过大或忽大忽小;在每天的第一盘混凝土宜采用减半石混凝土。

3.3振捣工序方面

振捣是混凝土施工中重要的一环,关系到混凝土的密实性和均匀性。严禁漏振和过振,振捣棒要快插慢拔,技术交底时要交代清楚振捣棒的作用半径、振捣时间和正确的操作方法。

3.4做面工序方面

混凝土地面板做面工序宜采用二次抹面技术,以排除泌水和混凝土内部的水分和气泡,可以有效防止沉降裂缝和收缩裂缝的产生。

3.5切缝工序方面

混凝土地面板达到一定强度后要及时切缝,以防止地面收缩量过大而产生不规则裂缝或断板。从工程实践来看,当混凝土强度达到设计强度的25――30%便可以切缝,夏季施工一般不超过12小时。

3.6养护工序方面

混凝土浇筑完成后一定时间内要及时养护,保持适宜的温度和湿度,防止混凝土超冷、内外温差过大和水分蒸发过快以避免温度裂缝和干缩裂缝的产生。夏季养护要覆盖浸水草垫经常浇水保持草垫润湿,养护一般为14天为佳。冬季要及时采取冬季施工措施覆盖保温草垫并保证足够的养护龄期。

总之,地面混凝土早期非荷载裂缝控制是一项复杂的系统工程,需要从设计、建材、施工、环境等多方面综合考虑,加强理论研究、技术创新和经验总结。控制好混凝土地面早期非荷载裂缝,对提高我国混凝土地面施工质量有着重要的意义。