混凝土结构收缩裂缝控制措施

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1关键词:商品混凝土收缩裂缝控制措施文章就混凝土结构收缩裂缝的成因及预防措施,结合工程实践,浅谈个人的认识和建议。一、商品混凝土收缩裂缝的原因分析水泥混凝土在硬化时,收缩裂缝的成因有四种:干燥收缩、温度收缩、自收缩、碳化收缩。干燥收缩是指混凝土在相对湿度小于100%的环境下硬化时水分蒸发所引起的体积收缩;温度收缩是指混凝土表面温度下降时收起的线收缩;自收缩是混凝土在荷载作用下自身的变形引起的收缩;碳化收缩是空气中的CO2与混凝土水泥中的Ca(OH)2反应生成CaCO3释放出结合水而使混凝土表面收缩。其中前两者干燥收缩和温度收缩是混凝土收缩裂缝产生的主要原因。商品混凝土为满足施工时具有的良好的可泵性,其石子粒径小,水泥用量大,水灰比高,具有良好的流动性及和易性,满足顺利输送的要求。混凝土中的水泥用量大、水泥水化热就大,水分流失也越快,因墙体结构尤其房屋建筑工程中的剪力墙结构其截面尺寸一般较小,降温过程快,产生的温度、湿度分布不均匀形成梯度,使混凝土内部产生压内力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。因墙体结构截面厚度尺寸一般都较小,而对一些侧向尺寸大,竖向尺寸较高的大型水闸进口处的混凝土挡墙来说,混凝土处于塑性状态时水分流失快,而产生的内力往往是表面较大,内部较小,干缩变形受到约束,在表面产生干缩裂缝。因墙体结构为竖向结构,常常因为拆模时间早,使表面没有充分水化的混凝土过早干燥,产生干燥收缩,另外墙体的侧向面积大,碳化收缩的接触面也大,反应放出的结合水后而使混凝土表面2收缩产生裂缝,如与干缩裂缝重叠,可发展为贯穿裂缝,造成严重的质量问题。二、混凝土收缩裂缝的预防措施要控制商品混凝土引起的收缩裂缝,特别是贯穿裂缝的开展,应着手从构件的设计、混凝土的配合比设计、施工工艺等方面采取有效措施,来提高混凝土的极限拉伸能力、改善约束程度来预防混凝土的收缩裂缝的产生。但这些措施是相互联系、相互制约的,必须结合工程实际情况全面考虑、合理采用,才能收到良好的效果。(一)、优化工程设计,提高钢筋混凝土的抗拉能力对一些截面厚度尺寸较小,侧向尺寸较大的竖向构件设计时除应符合《混凝土结构设计规范》规定的要求外,还应在截面的构造尺寸、主筋和构造钢筋的配筋率及布置合理与否、混凝土结构的分段长度等多方面考虑。结构的截面尺寸除满足截面应力计算外,还要满足温度、热工等方面的特殊要求,对于构件某些应力集中区段或混凝土收缩异常区段,对截面设计要采用优化,防止因截面尺寸偏小而导致的收缩裂缝。设计配筋率较高、配筋的间距较少,对混凝土在收缩过程中的抗拉能力有明显的改善,合理地配置构造钢筋尤其是在一些应力集中区段配置构造钢筋,能明显消散混凝土收缩引起的应力造成的裂缝。况且在满足钢筋骨架整体刚度的情况下,保持截面配筋率不变,尽量选择直径尺寸较少、数量较多、配筋间距小且均匀配置,可减少裂缝的出现。但过高的配筋率、过小的配筋间距不仅不经济且不利于商品混凝土的浇捣。另外对于一些混凝土挡墙结构合理的分段长度不仅能减少不均匀沉降引起的裂缝,也可改善混凝土构件的自由约束程度。根据类似工程裂缝出现的位置,施工时墙体裂缝普遍出现在墙高1/2以下、距墙二端约1/3处。因此,我们建议设计人员在原水平分布筋配置的基础上在墙高2/3以下增3设Φ10@150水平分布筋,增加墙体表面抗裂能力。(二)、混凝土配合比的合理设计为预防混凝土的收缩裂缝,降低商品混凝土的水泥用量、减少水灰比和水泥的水化热,可从混凝土的材料组成:水泥的品种、石子的粒径、砂的粗细、合理掺入外加剂及配合比的合理设计多方面入手,即改善砼的配合比和原材料质量控制。选用低热的矿渣硅酸盐水泥,适当提高粉煤灰掺用量,掺用高效减水剂从而降低水灰比和水泥用量,也能有效的降低水泥的水化热,但采用矿渣硅酸盐水泥的混凝土比采用普通硅酸盐水泥的初凝时间短,早期混凝土的强度低,不利于商品混凝土的运输和拆模时间适当延长。对此对于选用何种水泥还需从环境适用条件、混凝土的运输、施工进度等方面综合考虑,权衡利弊,选用适用的水泥。砂石料要选用含泥量、含硫量等有害物质较小的材料。配合比设计方面,对石子方面,要尽量选用粒径大,且采用连续级配的在相同的水灰比情况下,每立方米混凝土的水泥用量可减少30kg左右,砂以采用中、粗砂为宜,若采用细度模数为2.9的中砂,要比采用细度模数为2.1的细砂每立方米混凝土可减少用水量20kg,水泥用量可相应减少30kg左右。当然若采用石子粒径大、砂粒粗、水泥用量少,但混凝土的和易性差、离析率高,不利于泵送。合理的掺入外加剂,如在泵送混凝土中掺入水泥用量的0.2~0.3%的木钙,能使混凝土的和易性有明显的改善;在保持混凝土的抗压强度不变的情况下,可减少用水量5~25%,节约水泥用量5~20%,而且还能使混凝土凝结延缓,混凝土泌水性下降,水化热释放速度延缓和峰值下降,抗冻性、抗渗性和抗拉、抗压强度提高等一系列物理—化学性质得到改善。因此,科学、合理地选用粗、细骨料,正确的掺加外加剂,在既能满足商品混凝土具有的良好和易性和可泵送性外,也能有效地减少混凝土的水泥用量,就能有效地控制4混凝土水化热引起的收缩裂缝。(三)、科学、合理地施工工艺模板材料应优先考虑采用木模或多层胶合板的木模,板与板的接缝处采用石膏或胶带纸粘贴,以减少混凝土表面水泥水化过程中水分的流失。在混凝土浇筑前提前洒水湿润模板,利用木模的高吸水性,有效地解决混凝土表面水泥水化过程产生的水化热,使混凝土表面水泥石充分水化,提高混凝土表面的抗拉能力。混凝土浇筑中的分层厚度以30~40㎝为宜,有次序的分层振捣,振捣时间要掌握恰当,以免漏振或过振。上、下层振捣分隔时间要适当,浇捣速度过快,造成骨料下沉,水泥浆体上浮,不仅骨料下形成蜂窝、麻面等问题,而且上浮的浆体内含有较多的水(自由水和结合水)、水泥石,硬化时释放出大量的水分和水化热,极易引起收缩裂缝;间隔时间过长,又形成冷缝,分隔时间要掌握得当。对浇筑后的混凝土,振捣界限前给予二次振捣,既能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部形成的水分和空隙,也能提高钢筋与混凝土之间的握固力,防止混凝土沉落而出现的裂缝。二次振捣的恰当时间是指能依靠振捣棒自重下沉、经振捣后缓慢拔出还能恢复到原状的时间;一般在正常的气温5~30℃内施工时可按10~35℃·h之内确定合适的时间(注:初凝前,需根据水泥品及外加剂等试验确定),气温高时取大值,气温低时取小值;当然二次振捣的时间与天气、水泥品种、有无外加剂等多方面因素有关,施工前应通过试验,现场确定恰当时间。拆模时间不要过早,以免混凝土凝结初期水分丢失过快。模板拆除后应立即采取有效的养护措施,良好的保温、保湿养护措施对延缓混凝土的温度变化速度过快、水分丢失过快,减少混凝土的收缩裂缝有明显地效果。对于夏季高温时节施工的工程,则要控制温升问题,一般来说,覆盖草包或湿麻袋、洒水养护;而对于冬季施工的工程来说,就是要延缓降温的保温措施,如采用土工布或塑料薄膜的保温措施,则基本能满足混凝5土养护的要求。三、工程实例某项目地下室工程,结构为框架剪力墙结构,筏板基础,剪力墙厚度分别为350㎜、300㎜,200mm,基础筏板厚度分别为800㎜与2000㎜,混凝土强度等级为C30,原设计钢筋配置为Φ16、Φ12双向@200×200㎜。工程施工过程中,结合了上述预防措施,优化了设计构造,在较易出现收缩裂缝的区域增加了构造钢筋的配筋率,缩少分布钢筋的间距,在混凝土配合比方面掺加外加剂木钙,从模板材料的选择、振捣(使用二次振捣)、拆模时间、保温保湿养护等施工工艺各个环节上严格控制,对预防混凝土结构收缩裂缝取得了较为满意的效果,工程质量受到各方的一致好评。四、结束语混凝土是由水泥、砂、石子等多种材料组成的多元、多相的非均质弹—塑性体,具有抗拉强度低,抗变形能力差等缺点,因此我们应从混凝土内部的应力角度分析其产生的收缩裂缝展开的规律,优化工程设计,采用合理的混凝土配合比,编制整套切实可行的施工组织设计、技术方案和质量保证措施,才能预防商品混凝土在此类结构中产生的收缩裂缝,确保了工程建设质量。参考文献:[1]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施[J].今日科苑,2008,(04):20-24。[2]钢筋混凝土裂缝原因分析及预防措施,中国高新技术企业,2/1/(13)。

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