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关键词:混凝土裂缝、材料因素、结构性因素、施工因素、温度因素
中图分类号: TV543 文献标识码: A 文章编号:
前言
从施工技术经验论,混凝土产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、亚欧大陆不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力;后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力;气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,就会出现裂缝。另外,当混凝土表面湿度变化较大或发生剧烈变化(如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束)时,也往往导致裂缝;由于原材料不均匀,水灰质量比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。因此,对大体积混凝土裂缝进行有效的消除或控制,成为施工中经常遇到的问题。下面以某工程为例,进行阐述论证。
一、混凝土裂缝产生的原因
1.混凝土配合比及材料因素
混凝土配合比是指混凝土中各组成材料的用量比例。混凝土配合中出现水泥用量过大、水灰比大、骨料种类、含沙率、掺合料和外加剂选用不当等情况时,混凝土的强度将会直接受到影响,进而造成混凝土开裂。上述因素对混凝土裂缝产生的影响包括:①选用的水泥等级越高、早强越高、细度越细,对混凝土开裂的影响越大;②混凝土在浇筑的过程中具有较大的流动性,才能保证浇筑质量,因此需要较大的水灰比,但是水灰比过大,水泥水化后多余的水会残留在混凝土中,蒸发后易形成气孔,形成的气孔会减少混凝土的有效断面,荷载的作用会在孔隙周围产生应力集中,使混凝土表面出现裂缝;③粗细骨料含泥量过大或颗粒级配不良容易造成混凝土收缩增大,致使裂缝产生;④掺合料、外加剂选用或掺量不当,将会加剧混凝土的收缩,
导致混凝土开裂。
2.结构性因素
(1)设计因素引起的裂缝
①计算简图与实际受力不符引起的裂缝
房屋的结构设计,首先要将结构的受力状态进行简化,得出计算简图,然后再进行计算。由于实际结构受力状态比较复杂,设计人员在选取计算
简图时可能会发生错误,导致计算简图与实际受力不符,从而引起混凝土裂缝,甚至引发结构性事故。
②计算错误引起的裂缝
在结构设计中,首先要选择正确的计算简图,再根据荷载选择合适的计算方法进行计算,然后进行构件的截面设计。在钢筋混凝土构件配筋计算中,要进行强度计算、变形计算、裂
缝宽度计算等,在计算过程中如果发生错误,混凝土结构强度、刚度则可能无法达到使用要求,进而引起混凝土裂缝和质量事故。
③钢筋锚固长度不够引起的裂缝
受拉钢筋必须要有足够的锚固长度,否则,如果粘结力不够,会导致钢筋产生滑移裂缝,进而引发混凝土开裂。
④设计时未考虑施工方法引起的裂缝
设计人员在设计过程中若没有考虑选取合适的施工方法,可能会导致混凝土结构在施工过程中损坏,从而产生裂缝。
(2)施工因素引起的裂缝
①原材料质量不合格引起的裂缝
随着建筑材料的品种日益繁多,建筑工程对其要求也越来越高。建筑材料的性质不但与原材料有关,而且与施工、运输、储存过程也都有关系。为了保证工程质量,施工单位必须正确选择和使用建筑材料,否则会引起结构性裂缝。
②施工质量低劣引起的裂缝
一些施工单位,为了眼前的利益,不按规范要求进行施工,而是偷工减料和粗制滥造,给工程带来严重的安全隐患。这样不仅会产生结构性裂缝,还可能引起坍塌事故。
③钢筋配置位置不正确引起的裂缝
在钢筋混凝土结构中,钢筋配置位置关系到结构的强度和刚度。若位置不正确,钢筋混凝土结构的强度和刚度就会不足,进而使构件的承载力降低,变形增加,导致结构性裂缝。
④支模不善引起的裂缝
支模,即为支撑模板。不正确的支模方法、模板立柱下沉、调整模板标高、模板过干等都可能引起混凝土裂缝。
3.温度因素
温度裂缝是指混凝土受到温度变化而产生热胀冷缩的现象。温度变化会使混凝土结构内部产生温度应力,当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会形成温度裂缝。
温度裂缝分为内约束裂缝和外约束裂缝。内约束裂缝是由混凝土内外部温差引起。因混凝土内外产生较大的温度梯度,使表面产生拉应力,内部产生压应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,就会引起混凝土表面裂缝的产生。外约束裂缝是由于浇筑温度和混凝土绝热温度之差过大引起的,当温差超过25℃时,体积过大的混凝土会产生外约束裂缝。
4.收缩因素
收缩裂缝是指混凝土在施工过程中加入的水分比水泥水化作用所需要的水分多,在这部分游离水蒸发之后,混凝土表面会留下许多毛细孔,导致混凝土体积收缩产生的裂缝。另外,在
水泥水化作用之后也会引起混凝土体积的收缩,水泥水化引起的收缩量是水分蒸发引起收缩量的1/10~1/5。
二、混凝土裂缝的控制措施
1.降低水化热
水泥水化热是引起混凝土裂缝的主要原因,可以从以下几个方面进行预防和控制:①优先选用低热、中热的水泥作为原料,减少水化热,如选用矿渣水泥、粉煤灰水泥;②减少水泥的用量,选取较大粒径的骨料,选取合适的配合比,掺入一定量的外加剂;③采用“双掺”技术降低水化热。
2.控制结构性因素
(1)从设计方面进行控制
设计人员应以严谨的工作作风,按照现行的建筑结构规范要求进行结构设计,合理地选取结构形式,降低结构的约束程度;增配构造钢筋,提高混凝土的抗裂性能;在易发生应力集中的部位采取加强措施,避免截面突变产生应力集中;在结构设计中还应充分考虑施工时的气候条件,合理地设置后浇带。
(2)从施工方面进行控制
从施工技术经验论,应采用符合规范要求的原材料,严格控制原材料的质量。混凝土配合比应先进行细致计算,再进行级配和计量。混凝土的浇筑采用分层连续浇筑技术,在混凝土浇筑过程中,应及时清除混凝土表面的泌水,合理设置后浇带和施工缝。混凝土结构浇筑完毕后,应及时按温控技术措施要求进行保温养护,用塑料薄膜或草袋作为保温材料覆盖在混凝土和模板上。模板的安装及拆除应符合模板工程验收标准。
3.控制温度因素
温度裂缝的控制从以下几个方面考虑:①改善骨料级配,掺入一定的混合料,或加入一些外加剂以减少水泥的用量;②控制混凝土的浇筑厚度,掌握好拆模时间,当外界温度降低时,及时进行表面保温;③在混凝土浇筑过程中,合理地安排施工工序,进行分缝分块,对混凝土加强养护,适当延长养护时间和拆模时间,使混凝土表面温度分布均匀。
4.控制收缩因素
塑性裂缝是由于集料沉淀和浮浆过多造成的,可以通过减小泌水、引进空气或多次振捣加以改善,必要时还需要对其进行早期养护工作。对于应力裂缝,应全面、系统地进行结构受力分析,采用适当的方法进行结构计算,做到计算准确,构造合理。施工单位在施工前应对设计文件进行全面的复核,严格按照设计文件和施工规范去施工,在施工后做好使用阶段的养护工作。干缩裂缝是混凝土硬化时,表层水分散发快内部水分散发慢,造成表层和内部不均匀收缩而产生的裂缝。为了减少干缩裂缝,在施工期间,需要加强混凝土的早期养护,控制混凝土中水的用量,合理地设置收缩缝,适当延长混凝土的养护时间。
【关键词】混凝土 控制技术 裂缝控制
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
1 引言
混凝土是一种利用胶凝材料将集料胶结为整体的工程复合材料的统称,由于其材料来源广泛、性能调整度大、可塑性好、强度和耐久度较高等独特的技术性能,被广泛应用于桥梁、水利、道路、建筑、国防等工程之中,是土木建筑工程中的主要材料之一。不过,在混凝土的应用中,因内外因素的作用裂缝问题无处不在无法避免,严重降低了结构体的承载力、耐久性和防水能力,如何控制和处理混凝土裂缝极为重要。虽然近年来,工程业涌现了多种混凝土控制和处理技术,但混凝土裂缝的控制和处理依然是一个难点问题。下面,本文拟从混凝土裂缝的成因入手,就混凝土裂缝控制技术浅谈几点自己的看法。
2 混凝土裂缝的成因
混凝土裂缝的成因,主要包括干缩、材料质量、水化热、温度变化、地基变形、荷载等,总的说来可以分为以几类:
2.1 温度裂缝
当混凝土外部或内部温度发生变化时,由于热胀冷缩的原因混凝土将会发生变形,一旦温度应力超过混凝土搞拉强度时,混凝土即会产生温度裂缝。温度裂缝的产生原因,有可能来自于混凝土硬化过程中的水化热影响,也有可能来自于施工中的环境温度变化,还有可能来自于结构成型后的内外部温差。水化热的影响主要是因为混凝土硬化过程中,内部聚积的水化热不易散发使得内疗温度急剧上升,而表面散热较快温度较低形成较大温差,从而在内部与外部之间产生应力造成裂缝,这种裂缝多发生在大体积混凝土结构中。环境温度变化则是由于混凝土表面温度的升高或急剧下降,表面混凝土的热胀冷缩受到内部混凝土约产生拉应力造成裂缝,这种裂缝多发生于混凝土表面较浅范围。
2.2 干缩裂缝
在混凝土新浇筑后,终凝前强度极小,此时混凝土构件表面暴露于空气中,受风力或高温影响,其表面失水过快造成毛细管负压现象,使得混凝土急剧收缩而未终凝的混凝土强度又不够,因此而产生裂缝。干缩裂缝多因干热或大风天气出现,与水灰比、凝结时间、风速、相对湿度、环境温度等有关。干缩裂缝多发生在混凝土表面,长短不一互不连贯。
2.3 沉降裂缝
沉降裂缝是由于基础不均匀沉降所引起的。地基土质不匀、地基松软、回填土不实、地基浸水等都有可能造成地基不均匀沉降,最终造成混凝土结构产生裂缝。此外在施工过程中,模板刚度不足、模板支撑松动等,也会造成不均匀沉降而引起沉降裂缝。沉降裂缝往往为深进或贯穿性裂缝,这种裂缝受温度变化影响较小但危害较大,在地基变形稳定后沉降裂缝会渐趋稳定。
2.4 质量裂缝
质量裂缝是由施工工艺或施工技术所造成的,如混凝土浇筑、构件制作、胶集料配比、吊装拼装、起模保养等过程中,如果施工工艺不合理,都有可能造成各种裂缝,尤其在细长薄壁结构中极容易出现。如混凝土保护层过厚加重受力钢筋负载,混凝土振荡不密实引起钢筋锈蚀,混凝土浇筑速度过快硬化沉实不足,混凝土搅拌和运输过程水分蒸发过多,混凝土养护干燥过快,水灰比过大混凝土凝结硬化时收缩量过大,混凝土浇筑接头处理不好等等。由于施工工艺和施工技术造成的裂缝,其走向、宽度、深度等较为复杂,因产生原因不同而有所不同。
3 混凝土裂缝控制技术
3.1 加强温度控制
温度的控制对控制混凝土裂缝极为重要,很多混凝土裂缝都是由于温度的问题所引起的。混凝土的最佳浇筑温度不宜超过28℃,尤其是夏季施工时,为了避免高温和太阳暴晒,混凝土施工时间最好选择在早晨、傍晚或夜间,在必要情况下可采用掺入冰水降温的方法,并在浇筑后采用冷水养护降温,控制混凝土温度季,一旦施工现场温度超过35℃应停止混凝土浇筑。在冬季施工时,则需要采用保温的方法,避免混凝土内外温差过大。此外,还应当注意混凝土浇筑时内部温度的问题,由于水泥水化后会释放大量热量,如果集料和环境温度过高,将会使混凝土水化后内部温度极高,产生巨大的内外温差加大温度应力产生裂缝。此时应当对集料等进行降温处理,如对集料洒水降温、遮阳避免直晒减少集料吸热,将集料温度控制在较低范围,如果机口温度还过高,还可以采用在拌合水中加冰降低拌合水温度的方法,尽量将混凝土入仓温度控制在28℃以下。
3.2 优化混凝土收缩
混凝土凝结过程中,随着水分蒸发体积缩小,由于毛细管压力极容易造成收缩裂缝。这种裂缝是由于毛细管压力负荷超过混凝土材料抗拉强度所引起的, 因此要优化混凝土收缩,将毛细管压力负荷控制在混凝土材料抗拉承受能力范围内。不同的水泥收缩值并不相同,相对来说矿渣水泥收缩值最大,而粉煤灰水泥收缩值最小,普通水泥收缩值居中,应当根据需要采用适当的水泥。在设计允许范围内,可以降低泥凝土单位用水量,以减少混凝土剩余水的增加,降低混凝土蒸发收缩。此外,可以采用添加膨胀剂的方法,利用膨胀剂抵消混凝土蒸发后的收缩,从而抵消混凝土毛细管压力产生的拉应力。
3.3 合理选用混凝土材料和配比
相对来说,高强度混凝土裂缝病变较为普遍,不同材料的裂缝发生率也并不相同。在施工中,应当根据混凝土强度等级和质量要求,以及混凝土和易性,确定混凝土材料、水灰比、水泥用量、骨料集配、粒径、砂含量等。以此减少混凝土的空隙率和收缩量,提高混凝土抗裂能力。在必要情况下,尤其是高强混凝土施工中,应当采用高效减水剂、引气剂、增塑剂等外加剂来降低水胶比以提高混凝土强度。最好的办法是采用低水化热水泥,适当添加塑化剂和减少剂,控制好水灰比,选择级配好的粗细骨料,尺量减少粗细骨料中的含泥量,这样能将有效保证混凝土的抗裂强度。
3.4 注意混凝土的保养
混凝土的保养对增加混凝土强度,防止混凝土裂缝病害极为重要。在《混凝土结构工程施工质量验收规范》中明确规定,混凝土应保证湿润养护不少于28天。混凝土保养的重点是控制混凝土的湿度与温度,因此要尽量减少混凝土表面的暴露时间表,防止混凝土内外温度过大,降止混凝土表面水分蒸发。目前所采用的混凝土保养方法有养护剂保养、草袋覆盖洒水保养、薄膜保养等,这些方法都能取得较好的保养效果,坚决杜绝无覆盖物仅洒水保养的方法。在混凝土浇筑完成后,应当在8小时内尽快覆盖保养,尤其是冬季除了覆盖塑料膜外还应当覆盖麻袋保温,并在风口部位加强覆盖以防风吹失水产生裂缝。
【参考文献】
[1] 安利聪.混凝土裂缝控制技术的应用[J].城市建设理论研究,2011(11)
[2] 岳中超.建筑施工中混凝土裂缝控制技术探析[J].科技致富向导,2012(35)
中图分类号: TV543 文献标识码: A 文章编号:
一、裂缝原因分析由于裂缝具有较明显的规律性和普遍性,砼裂缝原因有两类:第一类,由外荷载直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝;第二类,由变形作用引起的裂缝,变形作用包括温度变形、收缩变形和地基不均匀沉降变形。
现浇楼板大量裂缝的出现并非与荷载有直接关系,通过对现浇楼板裂缝现状的调研、分析可以认定,90%以上的裂缝是由变形作用引起的;在变形作用中,由地基不均匀沉降变形引起的裂缝发生的很少,主要是温度变形和收缩变形引起的。由于这两种变形受到约束超过砼的抗拉强度,导致裂缝产生。砼的收缩变形和温度应力是其本身固有的物理化学性质。砼的收缩包括塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩。塑性收缩在砼硬化前,时间较短,而碳化收缩在后期,对砼影响最大、时间最长的就是干燥收缩,即干缩裂缝。干燥收缩主要是砼在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。砼中由于集料的干燥收缩很小,主要是水泥石干燥收缩造成的。其中水分蒸发引起孔壁压力变化,导致砼体积的缩小。砼内除少部分水提供水泥水化的需要,其余大部分水分都要蒸发掉,收缩变形同时发生,砼的水分蒸发,干燥过程是由表及里逐渐发展的。
裂缝的形成与砼早期扰动的关系。GB50204-92《砼结构工程施工及验收规范》第4.5.4条规定“在已浇筑的砼强度未达到1.2N/mm2以前,不得在其上踩踏或安装模板及支架。”而目前的普遍状况是第一天浇筑砼,第二即开始插入施工,而且施工荷载严重超标。砼楼板在强度不足的情况下受到过载的扰动,影响了砼的致密性。板并非理想的连续匀质体,它的物质组成很不均匀,加之施工扰动,内部存在很多不均衡点,这些点的集中应力,当受到变形作用时,极易产生裂缝。
裂缝出现的部位与薄弱环节的关系。(1)施工缝处,多是接搓处理不细,致使新旧砼衔接不紧密,砼凝固过程中收缩变形引发裂缝。(2)预埋线管部位。在线管预埋时不按规程严格操作,致使线管位置的保护层厚度失控,有的多管交叉,如不仔细处理会使局部截面削弱,抵抗砼变形能力减小,在砼产生温差应力或干缩时,在此位置引发裂缝。(3)早期塑性裂缝,中后期产生的裂缝,有许多是早期裂缝的发展,这种裂缝一般发生较早,在砼浇筑完数小时内便出现,有的干缩裂缝是早期塑性裂缝的延伸。目前随着泵送砼施工工艺的发展,使砼裂缝控制的技术难度大大增加,泵送砼由于流动性与和易性的要求,坍落度增加,水灰比增大,水泥标号提高,水泥用量、用水量、砂率均增加,骨料粒径减小等诸因素变化,导致砼的收缩及水化热作用增加,收缩时间延长,已引起建筑业同行的共识。
二、裂缝控制措施
综上所述,让其裂缝不产生是不可能的,但限制一定的裂缝宽度,防止有害裂缝,随着技术水平的提高,使裂缝逐渐减少,或推迟裂缝的发生是完全可以做到的。设计规范规定,根据不同使用功能要求,裂缝宽度最小0.1mm,最大0.3mm,与国际标准接近,但裂缝控制却是相当复杂的。它涉及到结构设计,地基基础,施工技术,材料质量,环境状态等诸多因素,所以国内许多专家认为,裂缝控制实质上是一综合性相当强的“交叉学科”,这类问题不仅是我国特有的技术问题,也是国际上钢筋砼的共性难题。经过广泛的调查、研究,结合我近年来的施工实践经验和教训,本人认为,对现浇板裂缝的控制主要应采取以下几项措施:1.优化砼配合比,提高砼抗拉性能。无论是现场拌制的小坍落度砼还是泵送砼,都应当在现有配合比的基础上,进一步试验研究高性能砼,优选有利于抗裂性能的砼级配,尽力减小水灰比,减少坍落度,降低砂率,增加骨料粒径,降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料,对提高砼的抗裂性能比较有利。对设计要求严格控制裂缝的结构,还应掺加补偿收缩的膨胀剂。
2.改善砼养护工艺,减少砼自身收缩。试验证明,养护条件对砼的收缩影响很大,养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。按施工规范进行养护,能有效地、持续地使砼表面保持适当的温度和湿度条件。浇筑时间不长的砼,仍然处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,养护形成的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生收缩裂缝。同时由于散热时间延长,砼强度的松弛作用得到充分发挥,使砼的总温差产生的拉应力小于砼的抗拉强度,防止贯通裂缝的产生。此外,在潮湿条件下,可使水泥水化充分、完全,从而提高砼的抗拉强度,增强后期裂缝的抗力。
在砼裂缝控制措施中,养护工艺是很关键的环节。特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于抢赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此楼面砼往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间。为此,施工中必须坚持按规范规定的养护时间进行养护,而且设定专人,改善养护方法,如覆盖塑料或草包保湿养护、喷HL等品种养护液进行养护、用喷雾器不间断地轮流喷洒砼表面等。3.规范施工操作规程,加强楼面钢筋的保护,避免砼浇筑后的扰动。
(1)钢筋在楼面砼板中的抗拉受力,起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。但由于板上层钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护,且板的上层钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠。楼面施工时各工种交叉作业,造成施工人员众多、行走十分频繁。楼面上层钢筋网的有效保护,一直是施工中的一大难题。
可采取下列综合措施加以解决:
A.楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋马凳,其纵横向间距不应大于700毫米(即每平方米不得少于2只)。特别是对于Φ8一类细小钢筋,钢筋马凳的间距应控制在600毫米以内(即每平方米不得少于3只),并且钢筋马凳必须与其支承的上层钢筋网绑扎牢固,才能取得较良好的效果。
B.尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管予埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。
C.在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道,以供必要的施工人员通行。
D.安排足够数量的钢筋工在砼浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处(四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间处)应重点整修。
E.砼工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
(2)尽量采用小流水段施工,砼现浇板浇筑后不要过早上人,合适的后续工序施工时间应在楼板砼达到5N/mm2后;为使砼不早期受损,且不影响工期,宜采取早强措施;5N/mm2值应制作同条件试块,确定达到的天数。科学安排楼层施工作业计划,在楼层砼浇筑完毕的24小时以前,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许暗柱钢筋焊接工作,不允许吊卸大宗标材料,避免冲击振动。在模板安装时,吊运(或传递)上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面荷重和振动。
对计划中的临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位(一般约40平方米左右)的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆(立杆的纵、横向间距均不宜大于800毫米)和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击、振动荷载,并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
4.重视薄弱环节管理,控制引发裂缝对施工缝,后浇带、预埋线管部位,塑性裂缝等,应严格按规范施工,制定具体措施,作好技术交底,必要时加膨胀剂,调节砼的收缩。预埋线管,特别是多根线管的集散处,应增设垂直于线管的短钢筋网加强。并且当线管数量众多,使集散口的砼截面大量削弱时,应按予留孔洞构造要求在四周增设井字形抗裂构造钢筋。
三、裂缝处理
目前,在现浇砼楼板施工中彻底杜绝裂缝,还不太现实,而且设计规范允许一定宽度的裂缝出现,一旦出现了裂缝,处理时应遵守以下原则:
1.裂缝宽度在设计允许范围内时,可不作处理。
2.裂缝宽度超过规范要求时,不要急于处理,先查清开裂原因,一般应待其发展基本稳定后再处理。若影响结构安全的裂缝,不要擅自决定处理意见,应提请设计或主管部门处理解决。3.不影响结构安全的裂缝应结合使用情况,按下述方法处理。
化学灌浆:适用于贯通裂缝,采用专用压力设备,将化学浆液压入缝内,一般化学浆液为环氧树脂、氰凝、聚氨脂等。
开槽嵌缝:在原有裂缝位置开槽,槽内清理干净,用密封材料填满嵌实,密封材料有环氧胶泥,密封油膏,聚合物砂浆等。
表面涂抹:在裂缝表面涂刷密封涂料或防护砂浆,一般加玻纤布作加劲层,密封涂料采用聚氨脂或环氧树脂,防护砂浆采用聚合物砂浆或氯丁胶乳砂浆。
参考文献:
[1]工程结构裂缝控制的综合方法.施工技术.
[2]混凝土及钢筋混凝土收缩变形的浅析.低温建筑技术.
【关键词】墙体抹灰裂缝 控制
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
随着社会经济水平的提高,人们的生活水平和居住环境都有了较大的改善,各种工业、民用建筑逐渐发展起来,这也引起了建筑外观、结构等发生了变化,以及建筑材料和装饰材料等,都有了新的变化。尤其是对房屋的前面建设要求越来越高,而由于建筑设计、施工、建材质量等方面的问题,导致各部分无法全面配合,建筑墙体抹灰工程中时常会出现裂缝、空鼓。
产生裂缝的原因
1、温度变化产生的裂缝
温度变化会引起材料的热胀冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝,最常见的是出现在混凝土平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如门窗洞边的正八字斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖灰缝的水平裂缝以及水平包角裂缝等。
导致平屋顶温度裂缝的原因,是由于顶板的温度比其下的墙体温度要高得多,而混凝土顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板与墙体间的变形差在墙体中产生很大的拉力和剪力。一般情况下,剪应力在墙体内的分布为两端较大,中间渐小;顶层大,下部小。温度裂缝是墙体早期产生裂缝的主要原因,一般在经过一个冬夏之后才能逐渐稳定,裂缝宽度随温度变化略有改变。
2、材质原因
目前,填充墙砌筑都是以轻质的砖块为主, 已经淘汰了黏土砖。因为轻质砖块的质量轻,作为非承重墙的材料是可以有效减少重量,同时还是环保性材料,有利于可持续发展。但轻质砌块也有存在一些问题,例如,它的收缩率比一般黏土砖块要大,其中的含水量也较低,在长期时候后,材料会出现大量的干缩,很容易导致不同程度的裂缝出现;其次,轻质砖块容易出现第二次收缩,干缩后的材料受到各种潮湿因素的影响,然后又脱水,在此造成干缩,引起墙体裂缝;最后,轻质砖块的抗拉力和抗压力都较弱,通常只占黏士砖块的5 0%左右: 由于砖块的质量轻,质量不稳定等,会导致裂缝出现。正是因为轻质砖块的这 特点,如果再遇有抹灰时水泥安定性不好或是砂子含泥量大等方面的问题时,极易产生抹灰墙面裂缝问题。
3、抹灰层自身的龟裂缝
抹灰层自身的龟裂缝多是由于施工过程中未严格执行有关规范、管理人员疏于管理造成的。常见的问题有:一次抹灰过厚、基层混凝土或砖墙未浇水、砂浆配比不当、抹灰后墙面养生不够、大风天气门窗封闭不好等。
4、填充墙自身收缩产生的裂缝
该种裂缝是比较规律的,一般出现在柱边或梁底。引起收缩裂缝的原因主要有几个方面:在砌筑时砂浆木身具有流动性,加上重力的作用,墙体会逐渐下沉并出现裂缝;墙体砌筑砂浆在凝结的过程中会自然的产生收缩,但是这种收缩时间长,通常在砌筑的1个月左右才能完成;最后,预埋在墙体内的管线布局会影响到墙体的构造,如果处理不当, 也会造成抹灰墙面开裂。
二、墙体抹灰工程中裂缝的防治措施
1、墙体抹灰前的质量控制
混凝土模板必须选择合适的隔离剂,禁止使用油性材料,采用脱模粉或脱模剂,涂刷面干后使用。另外,组砌的方式要正确,根据施工规范和建设要求设置拉结筋或抗震筋,强化墙体的刚度和抗压力。墙体施工必须保证且充分变形,墙体必须具备一定强度后才能进行抹灰施工, 在常温下为5—8天。砌体和混凝土墙、梁、板的竖直水平缝需要留出宽、深各2cm的缝隙。砌体已经充分变形后,使用1:2.5—1.3水泥砂浆填嵌密实。电气、给排水、通风、空调、消防预留的管、盒、线槽应先浇水保湿,再用108胶:水:水泥=1:4:3的胶质结合浆涂刷,最后用1:3水泥砂浆分别密实,直到墙体平整为止。
2、原材料控制
(1)砌体材料进人现场后要及时进行检查,对于宏观检查不合格的材料,要坚决退出现场。对于宏观检查合格的材料,要现场取样送检测中心复试,合格后方能用于施工。
(2)在建筑峰期,砌块出厂时大多未达到养生期,这时最好提前做好砌体材料的进场计划。在施工现场堆放砌块时,要注意排水和防潮,用塑料布覆盖,防止雨水淋湿。潮湿的砌块不得用于砌筑。
3、严格控制抹灰施工过程
(1)在墙体抹灰前, 必须做好基层处理涂刷, 基层处理剂应该按照建筑墙体的不同采用不同的处理剂种类。墙面的处理时间也应该按照所处理的建筑种类和涂刷方式而决定。
(2)抹灰施工是一项重要的施工工艺,在施工中必须按照相关的建筑要求和施工规范进行,必须分层抹灰;在施工时限允许的条件下,墙体基层抹灰结束后最好是推后面层抹灰和饰面工作。
(3)由于目前多数墙体都是用轻质砖块砌成的;在完工后,一定要给墙体一定的稳定时间,保证墙体有充分的变形基础。
(4)抹灰前, 在墙体与混凝土之间钉设钢丝网片, 可以稳定墙体;或在基层抹灰时,在抹灰层间铺设无纺网格布,减少收缩裂缝的形成。
4、保证基层平整度
(1)墙面脚于架眼、燃气、电缆、通讯等穿墙管根、孔洞堵塞严密;门窗框与墙体连接处用发泡剂填塞严密;
(2)铺钉镀锌钢丝网;主要的敷设方式和位置是:墙体与混凝土交接处、门窗洞口周围、墙体沟槽剔凿处;铺设要求为钢丝网与不同基体的搭接长度不小于100mm。钢丝网为柔性材料,这样可以有效的防止抹灰层与不同基层材料时因其收缩变形不同对抹灰层产生挤、拉现象而导致抹灰层出现裂缝,并减少裂缝的出现,提高抹灰层质量。
5、防止温度裂缝的措施
(1)屋面、挑檐留置伸缩缝,也可以在屋面与砖墙间设置滑动层,以减少屋面伸缩对墙体的影响。
(2)对于房屋较长、平面形状较复杂、构造和刚度不同的房屋,可每隔一定距离将屋盖、楼盖、墙体或其他有关构件断开,形成若干个较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现。
6、养护
墙体抹灰裂缝的出现,不是偶然的,而是有太对的原因综合在一起才发生的。大部分的因素就是由于养护不当,造成抹灰裂缝。因此,抹灰完成后必须加强洒水养护,这对减少和控制裂缝的出现有积极意义。因此,每12小时就应对抹灰层进行一次洒水养护,洒水养护不得少于7天;同时,高温天气应选择在早、晚进行室外抹灰,在抹灰完成的4小时后进行洒水养护,以保证抹灰砂浆早期强度的及时增长,避免由于抹灰时内外温度差异大而造成的温度应力裂缝。
总结
综上所述, 导致墙体出现抹灰裂缝的原因有很多,我们必须具体问题具体分析,在设计、质量、工程施工等方面加强管理,彻底改善墙体抹灰工程的裂缝问题。首先,我们要求建筑设计和施工人员必须具备专业的理论知识和丰富的实践经验,再者,监理人员在施工过程中做到严格管理,控制每一环节的施工质量,对任何一部分的工作都不能放松警惕,而施工人员也要严格按照施工要求和规范进行施工。使用者也要好好维护建筑结构,通过多方面的共同努力,才能减少和预防墙体抹灰工程中出现裂缝问题,保证建筑施工质量。
参考文献
[1]刘莹。对建筑墙体抹灰裂缝的产生及原因分析[J].民营科技,2010,(03)
[2]闰瑞双。水泥混凝土路面裂缝的原因及防治措施[J].黑龙江科技信息,2009,(32)
[3]贾传根。广东地区抹灰层空鼓的原因分析及防治措施[J].科技资讯,2009,(05)
关键词:混凝土裂缝;控制办法
Abstract: this paper mainly expounds the concrete cracks formation and control, aiming at these problems to make some measures to prevent and control the way, for some engineering designers.
Keywords: concrete crack; Control measures
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝,主要有三种,一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝,称为粘着裂缝;二是水泥石中自身的裂缝,称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝,称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的。反之,肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝,这类裂缝的范围一般不小于0.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的,只是应将其控制在符合规范要求范围内,以不致发展到有害裂缝。
混凝土裂缝产生的主要原因
混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种,一是由外荷载引起的,这是发生最为普遍的一种情况,即按常规计算的主要应力引起的;二是结构次应力引起的裂缝,这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;三是变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
当混凝土结构物产生变形时,在结构的内部、结构与结构之间,都会受到相互影响、相互制约,这种现象称为约束。当混凝土结构截面较厚时,其内部温度和湿度分布不均匀,引起内部不同部位的变形相互约束,这样的约束称之为内约束;当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形,主要是因温差和收缩而产生的。
建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上,都属有害裂缝。
高强度的混凝土早期收缩较大,这是由于高强混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥,高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%,水胶比为0.25~0.40,改善了混凝土的微观结构,给高强混凝土带来许多优良特性,但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩,主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考:塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现;温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现;自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天;干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。
当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时,就会产生拉应力,并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度,可是弹性模量也高,在相同收缩变形下,会引起较高的拉应力,而由于高强混凝土的徐变能力低,应力松弛量较小,所以抗裂性能差。
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。
降低水泥水化热和变形
1.选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
3.使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料;控制砂石含泥量;掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
4.在基础内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
5.在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
6.在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
7.改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当调整。温度筋宜分布细密,一般用φ8钢筋,双向配筋,间距15cm。这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
(8)设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。
降低混凝土温度差
1.选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒,运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等。
3.在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
加强施工中的温度控制
1.在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免曝晒,注意保湿,冬期应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2.采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
3.加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
4.合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
改善约束条件,削减温度应力
1.采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。
2.对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青或铺卷材。在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30 ~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
提高混凝土的极限拉伸强度
1.选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
【关键词】混凝土裂缝;形成原因;措施
引言:在工地上,我们经常看到混凝土裂缝,宽的、窄的、贯通的等等,作为一个建筑行业的现场管理人员,我个人在施工中,总是遇到此类情况,但是,经过很多研究之后,对于现浇混凝土的裂缝有了新的认识,也对混凝土裂缝的分类有了新的了解。最重要的是,为了住户和业主的安全,我们在施工过程中,一定要了解和区分好混凝土裂缝,以保证工程质量。
1、裂缝的形成及分类
1.1沉降裂缝:
此类裂缝最为常见,大家如果经常施工现浇混凝土剪力墙结构就会了解,在门口上侧的梁或者剪力墙45度位置会出现裂缝,但是不是贯通的,这样的裂缝就是梁的自重引起的。对于此类裂缝可以看其发展,及其裂缝宽度,若一直发展则必须要将此位置重新施工,如果没有一直发展,裂缝宽度很窄不深,宽度1至2.5毫米,深度5毫米,那么可以视而不见了,但是却要观察其发展的趋势。还有就是地梁,在地基产生不均匀沉降时,现浇混凝土的表面就出现裂缝。此类的裂缝不会影响到结构的受力和危险性,大家有时候也会视而不见,这样的裂缝也就会经常出现了,且存在隐患。在地震的时候以及其他荷载下作用的情况下,容易引起提前破坏,所以应采取有效的方法防止裂缝的产生和继续发展。
按照设计设置沉降缝。凡不同荷载、长度过大、平面形状十分复杂,同一建筑物地基处理方法不同和有部分地下室的房屋,都应从基础开始分成若干部分,设置沉降缝,使其各自沉降,以减少或防止裂缝产生。沉降缝要按照设计规范设置宽度和配筋,并要做好钢筋防锈蚀工作。加强结构的刚度可靠度,提高梁的混凝土标号强度。在这样的情况下,可以适当调整地基的不均匀沉降。加强地基验槽工作。对于较复杂的地基,在基槽开挖后要严格的进行钎探,等探出的软弱部位根据设计单位提出的方案进行加固处理,之后再进行基础施工。
不均匀沉陷裂缝对结构的承载能力和整体性有较大的影响,因此,应根据裂缝的严重程度,会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理(如设钢筋混凝土围套、加钢套箍等)。
1.2温度裂缝:
由于温差产生裂缝,结构随着温度的变化,在结构产生内部应力,当其超过砼抗裂强度,结构就会出现反应,即出现温度裂缝。(1)施工过程产生裂缝。从裂缝的情况来看,有着一定规律。若施工的方案较为合理,且施工的工艺合乎质量要求,砼配合比及坍落度达到要求,而现场施工的温度达到25℃以上,则裂缝产生的原因主要是温度应力造成的。其包括内、外约束应力两种。内约束应力指的是某一结构内的位置,由于非线性温差的作用,造成应变不同从而受到约束而引起应力;而外约束应力指的是结构的内部各个构件由于温度的不同而造成变形受约束之后结构外部的超静定约束力,不能实现自用变形产生的应力。(2)配比不当产生裂缝。在施工的过程中,会发现混凝土的水灰比太大,或者粉砂使用过量也可使楼板出现裂缝。例如对于高强度混凝土水灰比取值应控制在0.24~0.38之间,不可太大,而对于普通混凝土水灰比最大也不过0.6,若过高将会出现裂缝,进而造成严重后果。
2、主要预防措施
2.1 水泥的用量、砂率及水灰比不可过大;要控制好砂石的含泥量,防止使用过多粉砂;砼要振捣至密实,并注意抹压板面,可以在砼初凝之后、终凝之前进行第二次的抹压,进而提高砼抗拉性能,减少砼收缩。加强砼养护,且适当地延长砼养护的时间。对于长期在露天环境下堆放的构件,可用草帘或草袋进行覆盖,避免曝晒,并定期洒水。薄壁等构件应堆放在阴凉处并覆盖,防止湿度的变化过大。尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或利用混凝土的后期强度,降低水泥用量,以减少水化热量。选用良好级配的骨料,并严格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加强振捣,以提高混凝土的密实性和抗拉强度。在混凝土中掺加缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热,或掺木钙、减水剂,以改善和易性,减少水泥用量。避开炎热天气浇筑大体积混凝土;必须在热天浇筑时,可采用冰水或深井凉水拌制混凝土,或设置简易遮阳装置,并对骨料进行喷水预冷却,以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土,每层厚度不大于30厘米,以加快热量散发,并使温度分布均匀,同时也便于振捣密实。大体积混凝土适当预留一些孔道,采取通冷水或冷气降温。浇筑混凝土后,表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖,并洒水养生。深搞基础可采取灌水养护(或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护。夏季应适当延长养护时间,使之缓慢降温。在寒冷季节,混凝土表面应采取保温措施,以防寒潮袭击。拆模时,块体中部和表面温差不宜大于20℃,以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填时,降温速度不大于20℃/小时,并缓慢揭盖,及时脱模,避免引起过大的温度应力。
2.2在施工过程中通知商品混凝土搅拌站,配合比中选用低热或中热水泥,矿渣水泥、粉煤灰水泥;配合比重减少水泥用量,将水泥量控制在450KG/立方米以下。水灰比不要太高,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。将骨料的级配进行改善,掺入适量的粉煤灰或高效的减水剂等外加剂,来减少水泥用量,降低水化热。改良砼的搅拌加工工艺方法,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,将热峰的出现时间推迟。在夏季高温时间段浇筑混凝土的时候,可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土温升,降低浇筑混凝土的温度。大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关,要合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束;在大体积混凝土内部设置冷却管道,通过冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。将温度收缩缝预留好。
2.3 做好混凝土的初期养护
混凝土的养护条件根据混凝土的体积、性能与气候的不同而异。混凝土的养护一般有洒水养护和蒸汽养护,根据不同的要求,采用相应的养护方法是保证做好混凝土养护工作的重要前提。养护工作是控制混凝土产生裂缝的重要方面,因此,要加强对混凝土养护技术的重视,严格操作规程,减少养护不利对混凝土产生施工裂缝的影响
3、整治方法
涂抹两次贴环氧玻璃布或者环氧胶泥是一个不错的方法,以及喷、抹水泥浆等也是施工现场十分常见的方法。对有抗渗防水要求的建筑物,其缝宽要大于0.1mm的深进或贯穿性裂缝,要按照工程实际,最好根据设计方案,用水泥浆或者化学液(甲凝、丙凝浆液)对裂缝进行修补。对于宽度小于0.1mm裂缝,可不进行整改措施。
4、结语:
综上所述,混凝土施工过程是个重要的施工环节,裂缝的出现会使施工质量大打折扣,我们施工管理人员必须从自己的工作态度和工作能力上进行突破,做好自己的工作,提高自己的技术和工作态度这是第一点,第二点是熟悉裂缝出现的原因和整治方法,这样才能够提高建筑水平和工程质量。
参考文献
[1]尹平.混凝土产生裂缝的原因以及防止措施[J].山西建筑,2008,34(10):159-160.
关键词:冬期施工;裂缝;缺陷;混凝土结构质量
一、冬期施工裂缝控制分析
在冬期施工过程中,环境温度为-10~20℃,混凝土施工采用泵送混凝土,P•O42.5级水泥,CSA抗裂防水剂。根据相关规范要求,入模温度控制在15℃以上。采用综合蓄热法,即在混凝土中掺防冻剂,并采用保温棚覆盖,棚内用火炉加温养护5~7d后拆模并处于自然状态下,结果出现了大面积的混凝土裂缝,且均为竖向裂缝,长度3~4d,宽度0.5~2mm,多数裂缝是通常中间粗两端细(推断为高温膨胀引起的混凝土温度裂缝);严重影响混凝土结构的质量。
(一)裂缝的产生
1.温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。
一种是混凝土内部水化热太大引起的内外温差:混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,根据热工计算和现场测试,每立方米混凝土水泥用量310kg可释放15500kJ热能,混凝土内部温度达到了55℃左右。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力;另一种是环境温度急剧变化引起的温差,在混凝土的施工中当温差变化较大,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝。实践证明当混凝土本身温差达到25~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。混凝土养护温度及内部温度,见图1。
图1工艺调整前混凝土养护温度图
2.塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。
3.干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
(二)裂缝的预防
1.混凝土配合比优化
尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥,对混凝土配合比进行优化,调整了胶凝材料特别是水泥的用量,如表1所示。表1混凝土合比kg/m3
水泥 沙 碎石 粉煤灰 抗裂防水剂 防冻剂 水
原配合比 310 773 1082 50 40 16 165
调整后配合比 281 831 1028 75 44 12 170
(1)减少水泥用量,增加粉煤灰用量,以减少水化热的产生,延长混凝土的凝结时间并延缓水化热释放时间,避免水化热集中释放导致混凝土内部过高。规范技术要求已规定了水泥用量的下限,现提出水泥用量的上限参考,如表2所示。
表2混凝土胶凝材料掺量
混凝土等级 混凝土胶凝材料总量/(kg/m3)
C30 ≤400
C40 ≤440
注:粉煤灰掺量宜为15%~30%;胶凝材料为:水泥用量+粉煤灰用量的总合
(2)增加抗裂防水剂用量。原因墙体不同于底板结构,属于易裂部位,增加抗裂防水剂掺量到胶凝材料的11%,有利于加快混凝土中膨胀组分(钙矾石)的增长,在混凝土强度增长较慢时减少混凝土的自收缩,防止裂缝的产生。
(3)减少防冻剂掺量。防冻剂在混凝土水化时起防冻作用,而当混凝土终凝后,防冻剂起的是早强剂的作用,加速混凝土强度的增长,导致混凝土早期强度增长过快产生自收缩。
(4)合理选择水泥的品种,尽量选择水化热小的水泥品种,以减少水化产生的热量,从而避免水化热过高集中导致混凝土内、外温差大,引起裂缝。
(5)合理选择混凝土的配合比,依据混凝土构件的几何尺寸和内部钢筋的绑扎情况,在满足浇筑混凝土的前提下,尽量选择骨料粒径大的配合比方案,达到减少水泥用量的目的,从而降低混凝土构件内部的水化热,防止裂缝。
(6)合理的选择混凝土的浇筑方法,使混凝土的水化均匀,防止裂缝。
(7)冬季施工做好混凝土浇筑后的构件保温,避免内外温差大而引发裂缝。
(8)混凝土构件拆模后的浇水养护或拆模后采用涂膜养护,保证混凝土构件的水分,防止风干而引起裂缝。
(9)大体积混凝土的浇注,也可采用0℃的水进行混凝土的搅拌,以此来降低混凝土内部的水化热,防止裂缝。
(10)混凝土的配合中合理添加减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%;避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加,从而达到降低混凝土中水泥水化热,防止裂缝。
2.施工过程中的控制
(1)控制混凝土养护温度。通过每天对混凝土内部温度的监测,来严格控制混凝土的养护温度与内部温度的温差,当混凝土内部温度上升时,养护温度随之上升;混凝土内部温度下降时,养护温度随之下降;延长养护时间,使混凝土内部温度能够逐渐的与环境温度相接近。由于掺有防冻剂,养护温度只要达到正温环境就能够满足混凝土强度增长的要求,而养护温度过高,一是加速混凝土早期强度的增长,易产生收缩裂缝;二是当养护停后,混凝土马上由正温20℃转为负温20℃,温差达到40℃,这必然产生温度裂缝。
(2)混凝土的振捣实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实,能提高混凝土的抗拉能力。
(3)延长混凝土带模养护的时间,避开混凝土水化热达到峰值时拆模;由于带模养护,混凝土温度散发比较慢,有效的控制混凝土内外温差。
(4)拆除模板后马上涂刷混凝土养护剂;养护剂能够在混凝土表面形成一层薄膜,保持混凝土中的游离水分不会随风干或干燥气候而蒸发,导致混凝土表面失水导致干缩过快,引起混凝土的干缩裂缝产生。通过对混凝土配合比好施工工艺的调整,有效地降低了混凝土内部自身的温度,并根据环境温度和混凝土内部温度来控制混凝土养护温度,严格控制混凝土的温差不超过25℃,对温差引起的裂缝起到了预防作用。工艺调整后的混凝土内部温度、养护温度、环境温度见图2。
图2工艺调整后混凝土龄期与内部温度、养护温度关系图
二、裂缝处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况要区别对待、及时处理,以保证建筑物的混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法。
(一)表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
(二)灌浆、嵌逢封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
三、结语
虽然混凝土结构均易不同程度出现裂纹,同时也成为混凝土构件的通病,只要采取科学合理的预防和养护措施和调整混凝土的浇筑方案,就能够防止冬季施工过程中大体积浇筑时混凝土裂缝的产生,从而提高混凝土的耐久性。
参考文献
[1]高强钢筋与高性能混凝土推广应用新技术、新工艺及常见缺陷处理方法实用手册[M].北京:中国建筑出版社.
一、混凝土楼板裂缝原因分析
从多年的实践来看,造成混凝土楼板裂缝的主要原因是设计和施工两大因素。
从设计方面,由于房屋结构设计平面超长,楼板刚度不一致,会造成墙体连同楼板的横向裂缝。在结构设计时,对温度应力与混凝土收缩应力的控制进行针对性的配筋、预埋管的楼板在板面裂缝处的构造措施上考虑不够;对具有预留孔洞的楼板,特别是孔洞较大的双向板的设计计算程序上缺乏考虑协同工作,当墙或梁的刚度较大,板的孔边凹角处必然出现应力集中现象,开洞板发生变形。此外,楼板厚度虽然满足承载力的要求,但随着房间面积的增大及二次装修,致使楼板厚度不能满足构造要求,也会造成现浇混凝土楼板出现裂缝。对现浇板构造配筋不重视(墙角无放射筋、薄弱环节无加强筋,负弯矩处钢筋配置不够);混凝土设计强度等级太高,使水泥用量增加、水化热加大,从而加速产生混凝土温差裂缝和收缩裂缝。
在施工方面,由于模板、钢筋、混凝土工程控制不严是导致现浇混凝土楼板产生裂缝的主要因素。具体表现在:
模板原因:模板及其支撑系统未经计算以及水平、竖向连系杆间距设置不合理,造成支撑刚度及稳定性不够,当混凝土强度尚未达到一定值时,由于楼面荷载的影响,模板支撑体系变形加大,使楼板中间下沉,楼板产生超值挠曲,引起裂缝;模板配置数量不足,导致早拆模现象,模板拆除时混凝土强度未达到规范要求,导致挠曲增大,混凝土受到内伤,引起裂缝;模板支撑立杆与地面接触部位没有设置垫块,甚至个别立杆没有完全与地面接触,使混凝土浇筑过程及成型后局部变形,导致裂缝产生;模板支撑在回填土上时,回填土既然没有夯实又没有采取其它保证措施。混凝土浇筑后(或浇水养护时)填土沉陷,模板支撑随着下沉,使混凝土楼板产生挠度超标,引起裂缝。
钢筋原因:钢筋位置绑扎不正确(板的四周支座处钢筋、板的四角放射形钢筋或阳台板钢筋均应按负弯矩筋设置绑扎在板的上部);未设置足够的小钢筋撑脚,同时没有将其牢固固定(上层钢筋网片及所有负弯矩筋应按要求设置弯脚);在钢筋绑扎成型后,当在混凝土浇筑时,施工人员随意踩踏在钢筋上,使这些钢筋下沉,混凝土浇筑后此处保护层增大,板的有效截面高度减少,楼板受力后出现裂缝;钢筋保护层厚度超规范(过大或过小)易出现板面裂缝。
混凝土原因:混凝土浇筑厚度小于设计和规范要求;混凝土振捣不当(采用平板振捣器过度振捣楼板混凝土,造成粗骨料下沉,板面出现砂浆层,混凝土强度降低,易出现干缩裂缝);混凝土浇筑过程中对混凝土的铺设不重视(往往造成局部混凝土配比不均,即:局部出现石子没有水泥浆,在这种情况下也易出现楼板收缩裂缝);混凝土浇筑后没有在终凝前采用木抹子进行二次压抹(以增加混凝土表面抗裂能力,防止板面龟裂);混凝土养护不到位。混凝土浇筑完毕后没有及时进行表面覆盖及浇水养护,同时养护时间不足,也没有采取其它有效措施,导致混凝土失水过快,加快了混凝土的收缩,产生拉应力,从而导致楼板表面裂缝;混凝土浇筑后,没有经过一定养护期,混凝土强度尚未达到一定的值时(规范要求1.2MPa),因赶工期盲目安排下道工序施工,甚至堆放大量荷载,同时受到重物的冲击,使楼面混凝土受到损伤,出现不规则裂缝。
二、现浇混凝土楼板裂缝的控制措施
要解决现浇混凝土楼板裂缝这一顽症,必须从多方面入手。首先要在设计方面严格控制,理论与实践紧密结合,严审设计输入、输出,力求设计无缺陷。其次,在施工中必须要采取有效措施。根据多年的实践,可以采取以下具体控制措施防止现浇混凝土楼板裂缝:
(一)设计控制措施
在平面形状尺寸方面应控制每个房间的长度与宽度,不宜过大。整体平面布置应尽量对称,使其受力达到平衡。
适当控制建筑物的长度。多层住宅一般控制在不大于55m,高层控制在不大于45m较为合适。
按双向板配筋。为减少开裂,宜采用双面配筋,增加配筋量。楼板最小配筋率?应≥0.3%,且应采用细直径螺纹钢筋。
楼板内管线敷设。在预埋管时应设置在楼板上下两层钢筋当中,严禁两根交叉叠放,可采取设置接线盒的方式进行布置,当楼板厚度较薄时,应在管线的上部增加钢丝网,也可采用钢筋网、冷轧带肋钢筋网片Φ4@100mm宽度600mm。
增加楼板厚度。考虑房间增大及二次装修,以及管线的敷设、地面后浇层常被取消等因素,现浇楼板厚度不小于120mm。
加强构造配筋。为克服45度斜裂缝,应在墙角配置放射筋,长度应大于1/3跨。也可配成与墙面成45度角方向的钢筋网格。楼板上部钢筋与墙体连接均应满足锚固长度的要求。同时建议全部采用热轧带肋钢筋以增强其握裹力。特别是小直径的分布筋或构造筋以冷轧带肋钢筋来代替光圆钢筋,对控制楼板裂缝有明显的效果。
控制混凝土强度。楼板的混凝土强度一般不宜大于C30,特殊情况下须采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时要考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护,以便水化热的释放。
(二)施工控制措施
模板工程控制措施。保证模板的刚度及其稳定性。模板及其支撑系统的材料选用及支设方法必须经过计算,该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://总第522期2013年第39期-----转载须注名来源除满足强度外还必须具有足够的刚度和稳定性,支撑间距要适宜。
根据工程实际情况及工期要求,配置足够数量的模板,以保证正常的流水周转使用。
模板支撑立杆下面必须垫好垫块,并保持平整,确保混凝土承受立杆的面积。同时要求立杆必须与楼面完全接触,不得悬空。
座在回填土上的模板支撑,填土应夯实,支撑下应加设足够厚度的垫板,并有较好的排水措施。
控制拆模时间。模板拆除必须按照规范规定的混凝土强度值进行拆模,一般以同条件混凝土试块抗拉强度为依据是否符合拆模条件,严格防止过早拆模,引起混凝土损伤。
钢筋工程控制措施。控制负弯矩筋的位置。在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳,并将负弯矩钢筋牢固架设,撑脚和马凳的间距不应大于1m。保证钢筋的设计位置。
混凝土浇筑时必须在板面上搭设操作循环跳板,以供操作人员站立,严禁操作人员在浇筑过程中踩踏钢筋,更不得站在钢筋上操作。以确保负弯矩筋的完好性。
严格控制钢筋保护层厚度。根据设计厚度制作好保护层垫块,按照规定要求垫好保护层,一般采用梅花形进行铺垫,其间距不大于1m。负筋采用撑脚和马凳进行并固定牢固。
混凝土工程控制措施。必须保证楼板的厚度。按照设计和规范要求在混凝土浇注前将该层的标高控制点引致各柱钢筋上,操作人员必须严格按照引测标高进行楼板表面标高的控制。以确保楼板厚度。
严格控制振捣时间及用水量。混凝土振捣时应按照规范规定的时间进行振捣,以防混凝土离析度过大,影响强度。
保证混凝土规定的配合比。在施工过程中不得为了图省力,任意混凝土流动,应进行人为的按照一定顺序进行铺设,以防造成混凝土配比不均,引起裂缝。
增加收面次数。混凝土浇筑后应按照设计标高进行刮杠找平,然后进行木抹子找平,为使楼板表面平整应用铁抹子收光一次,待混凝土终凝前再采用铁抹子进行收光一次,同时进行表面拉毛,以提高混凝土表面的抗裂能力。
混凝土养护应充分、规范。混凝土浇筑后,应根据当时气温确定养护方案。一般在12小时内应进行覆盖并浇水养护,浇水养护不少于7天,对掺用缓凝型外加剂的混凝土不得少于14天。当后续工序施工时,应采取措施,保证连续浇水养护不受影响。当不能保证时,必须在混凝土表面覆盖塑料薄膜。