劉孝臣
摘 要:在工程建設(shè)中混凝土的應(yīng)用日益廣泛,由于其具有良好的耐火耐久性及取材容易等優(yōu)點(diǎn)而成為一種性能優(yōu)異的施工原材料。但在實(shí)際施工中,混凝土的應(yīng)用也存在很多不足之處,其中一個(gè)主要缺陷就是不具有良好的抗裂性,這導(dǎo)致很多工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)混凝土裂縫,特別是在樓面及路橋面等現(xiàn)澆板式建筑構(gòu)件中十分常見。本文較深入地探討了混凝土現(xiàn)澆板裂縫的主要成因及防治措施,對于提高混凝土施工質(zhì)量具有十分重要的作用。
關(guān)鍵詞:混凝土施工;現(xiàn)澆板裂縫;防治措施
中圖分類號:TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 前言
在民用建筑物中鋼筋混凝土是一種十分重要的材料,而裂縫普遍存在于現(xiàn)澆混凝土樓板結(jié)構(gòu)中,并逐漸成為一個(gè)影響建筑質(zhì)量的重要問題,不只是對使用功能產(chǎn)生不利影響,也損害建筑結(jié)構(gòu)外觀,對結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生不同程度的破壞,使建筑剛度降低,進(jìn)而腐蝕鋼筋,對建筑物強(qiáng)度的持久性和耐久性的影響也很大。
2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要成因
很多原因都會引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫,溫濕度變化,混凝土不均勻性、脆性及不合理結(jié)構(gòu),選擇不合格的水泥等原材料,不合格的配合比設(shè)計(jì)及水灰比在澆筑中不穩(wěn)定,不適宜的施工環(huán)境及混凝土養(yǎng)護(hù)溫度,模板發(fā)生變形,過早施加于混凝土上的荷載,不均勻的基礎(chǔ)沉降等都是導(dǎo)致裂縫的原因。水泥在混凝土硬化過程中將釋放較多的水化熱,內(nèi)部逐漸升溫,使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。后期降溫期間,因建筑物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或老混凝土對其產(chǎn)生約束作用,混凝土內(nèi)部還將產(chǎn)生拉應(yīng)力,在混凝土表面的降溫也將產(chǎn)生較大拉應(yīng)力。當(dāng)上述拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于混凝土自身的抗裂能力時(shí),就容易發(fā)生不同程度的裂縫。很多混凝土內(nèi)部濕度幾乎不會產(chǎn)生變化,但表面濕度卻會發(fā)生諸如忽視養(yǎng)護(hù)、干濕不均等較大或較為劇烈的變化,干縮形變在混凝土表面受其內(nèi)部約束作用,一般情況下也容易引發(fā)裂縫。
混凝土材料具有一定的脆性,抗拉強(qiáng)度只有10%的搞壓強(qiáng)度左右,加荷時(shí)間不長時(shí)只有0.6~1.0×104的極限拉伸變形,加荷時(shí)間較長時(shí)也只有1.2~2.0×104的極限拉伸變形,因原材料均勻性不夠,達(dá)不到穩(wěn)定的水灰比,運(yùn)輸或澆筑時(shí)易產(chǎn)生離析現(xiàn)象,相同混凝土結(jié)構(gòu)中具有不均勻的抗拉強(qiáng)度,在很多較低抗拉能力的薄弱部位易發(fā)生不同程度的裂縫。鋼筋在鋼筋混凝土中主要承擔(dān)拉應(yīng)力,壓應(yīng)力由混凝土承擔(dān)。若拉應(yīng)力在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土邊緣部位結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn),就需要由混凝土結(jié)構(gòu)所承擔(dān)。通常建筑物設(shè)計(jì)中盡量要控制產(chǎn)生拉應(yīng)力或?qū)⑵淇刂圃谧畹统潭龋趯?shí)際施工中,混凝土因冷卻高溫至運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度保持穩(wěn)定,一般都要在混凝土內(nèi)部引發(fā)較大的拉應(yīng)力。溫度應(yīng)力有時(shí)可大于其它外荷載引發(fā)的應(yīng)力,所以對溫度應(yīng)力變化規(guī)律的掌握對于結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)施工都是十分重要的。
3 分析溫度應(yīng)力的形成過程
形成溫度應(yīng)力的過程通常分為三個(gè)不同的階段,對其過程進(jìn)行分析可知:一是自混凝土澆筑直至水泥放熱全部完成的階段被稱為早期,一般在一個(gè)月左右。該階段特征比較明顯,水泥釋放的水化熱較多,混凝土急劇變化彈性模量,殘余應(yīng)力因變化的彈性模量過程而形成在混凝土內(nèi)。二是自水泥釋放熱量全部完成直至混凝土溫度冷卻后保持穩(wěn)定的階段被成為中期,溫度應(yīng)力在此階段主要因混凝土冷卻及外界變化的溫度而產(chǎn)生,產(chǎn)生的應(yīng)力疊加早期形成的殘余應(yīng)力后,混凝土彈性模量在此階段不會產(chǎn)生較大變化。三是混凝土冷卻完全的運(yùn)轉(zhuǎn)過程被稱為晚期,外界變化的溫度一般會引發(fā)溫度應(yīng)力,這些應(yīng)力疊加上述兩種殘余應(yīng)力后共同在混凝土上產(chǎn)生作用。
4 控制溫度及產(chǎn)生裂縫的措施
為有效避免產(chǎn)生裂縫、使溫度應(yīng)力減小,主要可采取溫度控制和約束條件改善兩方面措施。
4.1 溫度控制措施
一是水泥材料應(yīng)優(yōu)先采用諸如如具有較低水化熱的火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等;二是設(shè)計(jì)水泥配合比過程中,為使混凝土中水泥減少用量或混凝土減小水灰比,可采取對骨料級配改善、混合料添加、添加減水劑、塑化劑、引氣劑等外加劑措施;三是針對水泥和集料,不僅應(yīng)采取常規(guī)檢驗(yàn)外,還要采取堿集料反應(yīng)試驗(yàn)方法;四是碎石在混凝土拌制過程中應(yīng)采用水進(jìn)行沖洗冷卻,使混凝土降低出罐及澆筑溫度;五是混凝土澆筑過程中應(yīng)盡可能將較高溫度的時(shí)間段避開,比如在夜間溫度較低時(shí)開展有關(guān)施工;六是對混凝土澆筑地點(diǎn)改善通風(fēng)條件,使混凝土澆筑層面加速散熱;七是混凝土表面溫度迅速降低時(shí)應(yīng)采取保溫措施,避免混凝土表面產(chǎn)生溫度驟變梯度,尤其是在冬季施工期間更應(yīng)采取措施進(jìn)行保溫。
4.2 約束條件改善措施
一是對混凝土的分縫分塊應(yīng)合理;二是對混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)較大起伏;三是對混凝土施工工序應(yīng)安排合理,澆筑盡保持連續(xù)性,以免在施工過程中發(fā)生中斷。
4.3 其它措施
一是對模板支撐體系應(yīng)詳細(xì)做好設(shè)計(jì)計(jì)算,以免模板產(chǎn)生不同程度的變形;二是拆模時(shí)間規(guī)定應(yīng)合理,以保證混凝土拆摸達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度;三是對混凝土原料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量,以免混凝土產(chǎn)生較大變化的配合比和水灰比;四是在混凝土澆筑完成后,其表面應(yīng)避免過早承載荷載,特別是混凝土終凝過程中;五是對混凝土應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),以免混凝土產(chǎn)生早期脫水、表面干裂等情況;六是混凝土性能應(yīng)采用適宜的外加劑進(jìn)行改善,進(jìn)而使混凝土提高抗裂性能,以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。
結(jié)語
綜上所述,很多工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)混凝土裂縫,特別是在樓面及路橋面等現(xiàn)澆板式建筑構(gòu)件中十分常見。本文通過分析探討混凝土現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的主要原因及防治措施,在實(shí)際施工建設(shè)中,應(yīng)結(jié)合具體問題分析,有針對性地制定預(yù)防處理措施,才能有效控制混凝土的裂縫的產(chǎn)生。
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