论文部分内容阅读
摘要:商品混凝土,又称预拌混凝土,由于其具有环保型、质量稳定性、有益于提高功效等特点已广泛的应用于土木工程。由于受施工材料、设计条件、施工技术、养护技术等多方面的影响,商品混凝土较易出现裂缝表现,直接影响建筑物的使用性能。因此,施工队伍必须不断提高施工预控技术,减少裂缝出现。本文分析了商品混凝土裂缝的出现原因,并介绍了预防裂缝的技术。
关键词:商品混凝土;裂缝;防治
Abstract: the concrete products, also called ready-mixed concrete, due to its many advantages such as environmental protection, quality stability, the effect is beneficial to improve characteristics have been widely applied in civil engineering. Due to the condition of construction materials, the design, construction technology, curing technology and other aspects, the influence of commercial concrete cracking performance, more easily direct influence on the performance of the building use. Therefore, the construction team must constantly improve the construction precontrol technology, reduce the cracks appear. This article analyzed the reasons of the cracking of concrete products, and introduces the technology of preventing crack.
Keywords: concrete products; Fracture; The prevention and treatment of
中图分类号:文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、商品混凝土裂缝的原因
(一)商品混凝土材料
商品混凝土是一种由粗、细骨料(砂、石)、水泥、水及其他掺合料和外加剂混合而成的非均质脆性材料,由于混凝土的组成材料,微观构造以及所受外界影响的不同,混凝土裂缝的原因就很多:
1、不同型号的水泥的含碱量不同,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,形成胶状物质,从周围吸水膨胀而产生裂缝;
2、混凝土采用的粗细骨料级配不连续,造成混凝土的坍落度控制不到位,为混凝土裂缝的形成埋下了隐患;
3、矿粉作为新外加剂材料得到了应用,根据试验研究表明,矿粉等量取代部分水泥时,混凝土早期强度根据其掺量,3天、7天近似线性降低,28天、60天强度,当掺量30%以下时,变化不大,随掺量升至30%时,才升至最高。掺入矿粉的混凝土早期强度来的较慢(根据工程资料显示,28天的强度才基本达到75%),真正达到设计强度要到近两个月后。
(二)设计方面
提高混凝土强度,减少配筋。建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现楼板裂缝,主要表现在:因结构中的断面突变导致应力集中所产生的构件裂缝;對构件施加预应力不当造成构件的裂缝;构造钢筋配置过
少或过粗等引起构件裂缝;未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发、体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展,当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂。
(三)施工工艺
在混凝土结构浇注过程中,如果施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较常见的有:
1、混凝土浇注过快,混凝土流动性较低,容易在浇注数小时后发生前述的塑性收缩裂缝;
2、拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。
3、连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。
4、高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
(四)混凝土养护不当。
1、过早养护会影响混凝土的胶结能力。
2、过迟养护,由于受风吹日晒,混凝土板表面游离水分蒸发过快,水泥缺乏必要的水化水,而产生急剧的体积收缩,此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季,因昼夜温差大,养护不当最易产生温差裂缝。
3、后期养护不够,使混凝土碳化加剧,造成碳化收缩。
4、混凝土养护初期受冻产生裂缝。
5、混凝土终凝初期,施工机具和材料集中,或过早进行下道工序施工,造成较大施工荷载和震动,使其产生裂
二、商品混凝土裂缝的防治
(一)材料方面预控
1、骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5mm~25mm.根据试验,采用5mm~40mm石子比采用5mm~25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。
2、砂
采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因为采用细度模数为2.8:2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg,减少水用量20kg~25kg,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时,砂率应控制在38%~45%。
2、水泥
钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期升温和后期降温,进而使内部和表面产生温差。为减少温差,首先是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。其次,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。因此在取得设计单位的同意后,可用56天或90天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。最后,为减少水泥水化热和降低内外温差的办法是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。如果强度允许,可采用掺加粉煤灰的办法来进行调整。
4、外加剂
为达到抗裂、防水的目的,在配制混凝土时,一般需要掺人减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大,有些膨胀剂与其他外加剂一起使用可能会产生副作用,因此在使用前应经试验确定。矿粉或粉煤灰的掺入,降低了水泥的水化热,延迟了热峰的出现。大大减少了大面积混凝土的早期塑性裂缝和混凝土的温度裂缝。矿粉加入应注重以下几点:
(1)严格控制矿渣粉的质量
矿渣粉的质量要严格控制,特别是矿渣粉的细度,因为细度的降低会给混凝土带来诸多问题,如:粘聚性下降出现离析和泌水、凝结时间延长、早期强度降低、甚至28天强度也会有不同程度的降低等。因此,冬季施工时,矿渣粉混凝土适宜选用非缓凝型减水剂,矿渣粉混凝土终饰抹面作业也要把握好适当的时机。
(2)控制好矿渣粉的掺量
根据具体的施工部位和施工要求控制好矿渣粉的掺量,避免盲目提高掺量。过大的掺量会明显延长混凝土的凝结时间,不利于施工。对竖向结构,掺量过高会使混凝土长期处于塑性状态,使混凝土发生较大沉降收缩,造成沿钢筋的环形裂缝。
(3)通过试验确定双掺粉煤灰和矿渣粉掺量
双掺粉煤灰和矿渣粉时,针对不同等级的粉煤灰,应通过试验找出合适的复合比例。但粉煤灰掺量不能大于矿渣粉的掺量,这是从矿渣粉混凝土定义出发,以便操作。
(4)加强养护
掺矿渣粉的混凝土或双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土对养护条件要求比一般不掺掺合料的混凝土更为苛刻。最好能保持湿养护14天左右。
(5)配比设计时必须考虑预应力损失
矿渣粉用于预应力钢筋混凝土时,放松或张拉预应力前,矿渣粉混凝土的强度必须达到设计规定的强度要求。如设计无具体要求,其强度应达到设计标准值的80%,以免发生预应力损失过大或混凝土结构损伤等问题。
(二)商品混凝土裂缝控制的设计措施
1、商品混凝土的强度等级不宜高也不宜低。设计强度过高,水泥用量过大,必然造成水泥水化热过高,砼块体内温度过高而造成温度应力,导致裂缝;《砼结构设计规范》等对一些特殊部位的砼最低强度等级都进行了限定。
2、商品混凝土的特殊部位除应考虑满足承载力和构造要求外,还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝发展的构造钢筋,一般在结构应力集中部位,使用小直径、小间距的I级钢筋作为防裂钢筋,对局部加强处理。在孔洞周围和断面转角处等宜配斜向钢筋、钢筋网片,避免因应力集中而产生裂缝。
3、改善外部约束力。当结构设计在松软地基上时,对基础的约束力就不大,此时发生裂缝的可能性也不大,当设置在基岩上时,对结构就有很大的约束力,这时就要地基的约束影响,可在基础下面设置缓冲的滑动垫层,如采用刷热沥青或铺卷材,其效果就比较好。在垂直面用聚苯乙烯泡沫塑料设置缓冲层,以消除嵌固作用,释放约束应力。
4、有抗渗要求的基础商品混凝土不应设置永久变形缝(沉降缝、温度伸缩缝),有挡水要求的墙不应设置竖向结构缝,可采取“后浇带”的方法将砼结构分成若干块,中间间隔一段时间后再处理。
5、商品混凝土在进行施工组织设计時应对浇筑块体的温度、应力和收缩性等进行计算分析,确定温升峰值及相关的控制指标,制订科学的浇筑工艺和养护措施。
(三)商品混凝土裂缝控制的施工控制
1、降低拌合水、粗骨料的温度,将浇筑时间安排在低温季节或夜间,降低浇筑温度。
2、在混凝土浇筑前,加强模板及支撑刚度,模板用水均匀湿透,避免模板干燥吸水,必要时可采用钢模板。
3、在高温季节施工时,应缩短混凝土运输时间,加快混凝土入仓覆盖速度,缩短混凝土暴晒时间,并对混凝土运输工具实施隔热遮阳,减少混凝土温度回升。
4、采用高频振捣器振捣,加强捣固,提高密实度。
5、 浇筑完毕,表面刮抹应限制到最低程度,防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,并加强混凝土早期养护,及时覆盖、洒水、必要时初凝前进行二次捣固或终凝前表面进行二次抹压。
6、合理安排施工程序,不盲目赶工。杜绝过早上人、上荷载和过早拆模,避免楼板混凝土终凝初期,出现较大的施工荷载和震动。在浇捣过程中更要派专人护筋,避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片,承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
(四)养护工艺
为了严格控制商品混凝土的内外温差和减少裂缝,养护是一个十分重要和关键的工序,必须切实做好。
混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝的产生。由于散热时间延长,混凝土强度和松弛作用得到充分发挥,使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,可以防止贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土仍处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下,可使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度。
参考文献
[1] 刘广春.商品混凝土裂缝控制措施[J].中国新技术新产品,2008(08).
[2] 李庆梅.商品混凝土裂缝控制探究[J].福建建材,2011(01).
[3] 吕强,马琳瑾.混凝土结构裂缝的控制及结构设计构造对其的影响.建筑与结构设计[J].山西建筑,2008(12).
[4] 徐有邻,顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5] 马建革,潘志新,马伟.混凝土缺陷处理技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社,2009.
[6] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
关键词:商品混凝土;裂缝;防治
Abstract: the concrete products, also called ready-mixed concrete, due to its many advantages such as environmental protection, quality stability, the effect is beneficial to improve characteristics have been widely applied in civil engineering. Due to the condition of construction materials, the design, construction technology, curing technology and other aspects, the influence of commercial concrete cracking performance, more easily direct influence on the performance of the building use. Therefore, the construction team must constantly improve the construction precontrol technology, reduce the cracks appear. This article analyzed the reasons of the cracking of concrete products, and introduces the technology of preventing crack.
Keywords: concrete products; Fracture; The prevention and treatment of
中图分类号:文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、商品混凝土裂缝的原因
(一)商品混凝土材料
商品混凝土是一种由粗、细骨料(砂、石)、水泥、水及其他掺合料和外加剂混合而成的非均质脆性材料,由于混凝土的组成材料,微观构造以及所受外界影响的不同,混凝土裂缝的原因就很多:
1、不同型号的水泥的含碱量不同,水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起反应,形成胶状物质,从周围吸水膨胀而产生裂缝;
2、混凝土采用的粗细骨料级配不连续,造成混凝土的坍落度控制不到位,为混凝土裂缝的形成埋下了隐患;
3、矿粉作为新外加剂材料得到了应用,根据试验研究表明,矿粉等量取代部分水泥时,混凝土早期强度根据其掺量,3天、7天近似线性降低,28天、60天强度,当掺量30%以下时,变化不大,随掺量升至30%时,才升至最高。掺入矿粉的混凝土早期强度来的较慢(根据工程资料显示,28天的强度才基本达到75%),真正达到设计强度要到近两个月后。
(二)设计方面
提高混凝土强度,减少配筋。建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现楼板裂缝,主要表现在:因结构中的断面突变导致应力集中所产生的构件裂缝;對构件施加预应力不当造成构件的裂缝;构造钢筋配置过
少或过粗等引起构件裂缝;未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发、体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展,当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂。
(三)施工工艺
在混凝土结构浇注过程中,如果施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较常见的有:
1、混凝土浇注过快,混凝土流动性较低,容易在浇注数小时后发生前述的塑性收缩裂缝;
2、拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。
3、连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。
4、高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。
(四)混凝土养护不当。
1、过早养护会影响混凝土的胶结能力。
2、过迟养护,由于受风吹日晒,混凝土板表面游离水分蒸发过快,水泥缺乏必要的水化水,而产生急剧的体积收缩,此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种应力而产生开裂。特别是夏、冬两季,因昼夜温差大,养护不当最易产生温差裂缝。
3、后期养护不够,使混凝土碳化加剧,造成碳化收缩。
4、混凝土养护初期受冻产生裂缝。
5、混凝土终凝初期,施工机具和材料集中,或过早进行下道工序施工,造成较大施工荷载和震动,使其产生裂
二、商品混凝土裂缝的防治
(一)材料方面预控
1、骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5mm~25mm.根据试验,采用5mm~40mm石子比采用5mm~25mm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。
2、砂
采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,含泥量控制在2%以下。因为采用细度模数为2.8:2.3的中砂每立方混凝土可减少水泥用量约30kg,减少水用量20kg~25kg,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送混凝土时,砂率应控制在38%~45%。
2、水泥
钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期升温和后期降温,进而使内部和表面产生温差。为减少温差,首先是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。其次,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。因此在取得设计单位的同意后,可用56天或90天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。最后,为减少水泥水化热和降低内外温差的办法是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。如果强度允许,可采用掺加粉煤灰的办法来进行调整。
4、外加剂
为达到抗裂、防水的目的,在配制混凝土时,一般需要掺人减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大,有些膨胀剂与其他外加剂一起使用可能会产生副作用,因此在使用前应经试验确定。矿粉或粉煤灰的掺入,降低了水泥的水化热,延迟了热峰的出现。大大减少了大面积混凝土的早期塑性裂缝和混凝土的温度裂缝。矿粉加入应注重以下几点:
(1)严格控制矿渣粉的质量
矿渣粉的质量要严格控制,特别是矿渣粉的细度,因为细度的降低会给混凝土带来诸多问题,如:粘聚性下降出现离析和泌水、凝结时间延长、早期强度降低、甚至28天强度也会有不同程度的降低等。因此,冬季施工时,矿渣粉混凝土适宜选用非缓凝型减水剂,矿渣粉混凝土终饰抹面作业也要把握好适当的时机。
(2)控制好矿渣粉的掺量
根据具体的施工部位和施工要求控制好矿渣粉的掺量,避免盲目提高掺量。过大的掺量会明显延长混凝土的凝结时间,不利于施工。对竖向结构,掺量过高会使混凝土长期处于塑性状态,使混凝土发生较大沉降收缩,造成沿钢筋的环形裂缝。
(3)通过试验确定双掺粉煤灰和矿渣粉掺量
双掺粉煤灰和矿渣粉时,针对不同等级的粉煤灰,应通过试验找出合适的复合比例。但粉煤灰掺量不能大于矿渣粉的掺量,这是从矿渣粉混凝土定义出发,以便操作。
(4)加强养护
掺矿渣粉的混凝土或双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土对养护条件要求比一般不掺掺合料的混凝土更为苛刻。最好能保持湿养护14天左右。
(5)配比设计时必须考虑预应力损失
矿渣粉用于预应力钢筋混凝土时,放松或张拉预应力前,矿渣粉混凝土的强度必须达到设计规定的强度要求。如设计无具体要求,其强度应达到设计标准值的80%,以免发生预应力损失过大或混凝土结构损伤等问题。
(二)商品混凝土裂缝控制的设计措施
1、商品混凝土的强度等级不宜高也不宜低。设计强度过高,水泥用量过大,必然造成水泥水化热过高,砼块体内温度过高而造成温度应力,导致裂缝;《砼结构设计规范》等对一些特殊部位的砼最低强度等级都进行了限定。
2、商品混凝土的特殊部位除应考虑满足承载力和构造要求外,还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝发展的构造钢筋,一般在结构应力集中部位,使用小直径、小间距的I级钢筋作为防裂钢筋,对局部加强处理。在孔洞周围和断面转角处等宜配斜向钢筋、钢筋网片,避免因应力集中而产生裂缝。
3、改善外部约束力。当结构设计在松软地基上时,对基础的约束力就不大,此时发生裂缝的可能性也不大,当设置在基岩上时,对结构就有很大的约束力,这时就要地基的约束影响,可在基础下面设置缓冲的滑动垫层,如采用刷热沥青或铺卷材,其效果就比较好。在垂直面用聚苯乙烯泡沫塑料设置缓冲层,以消除嵌固作用,释放约束应力。
4、有抗渗要求的基础商品混凝土不应设置永久变形缝(沉降缝、温度伸缩缝),有挡水要求的墙不应设置竖向结构缝,可采取“后浇带”的方法将砼结构分成若干块,中间间隔一段时间后再处理。
5、商品混凝土在进行施工组织设计時应对浇筑块体的温度、应力和收缩性等进行计算分析,确定温升峰值及相关的控制指标,制订科学的浇筑工艺和养护措施。
(三)商品混凝土裂缝控制的施工控制
1、降低拌合水、粗骨料的温度,将浇筑时间安排在低温季节或夜间,降低浇筑温度。
2、在混凝土浇筑前,加强模板及支撑刚度,模板用水均匀湿透,避免模板干燥吸水,必要时可采用钢模板。
3、在高温季节施工时,应缩短混凝土运输时间,加快混凝土入仓覆盖速度,缩短混凝土暴晒时间,并对混凝土运输工具实施隔热遮阳,减少混凝土温度回升。
4、采用高频振捣器振捣,加强捣固,提高密实度。
5、 浇筑完毕,表面刮抹应限制到最低程度,防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,并加强混凝土早期养护,及时覆盖、洒水、必要时初凝前进行二次捣固或终凝前表面进行二次抹压。
6、合理安排施工程序,不盲目赶工。杜绝过早上人、上荷载和过早拆模,避免楼板混凝土终凝初期,出现较大的施工荷载和震动。在浇捣过程中更要派专人护筋,避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片,承受支座负弯矩,避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
(四)养护工艺
为了严格控制商品混凝土的内外温差和减少裂缝,养护是一个十分重要和关键的工序,必须切实做好。
混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的温差,防止表面裂缝的产生。由于散热时间延长,混凝土强度和松弛作用得到充分发挥,使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,可以防止贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土仍处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下,可使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度。
参考文献
[1] 刘广春.商品混凝土裂缝控制措施[J].中国新技术新产品,2008(08).
[2] 李庆梅.商品混凝土裂缝控制探究[J].福建建材,2011(01).
[3] 吕强,马琳瑾.混凝土结构裂缝的控制及结构设计构造对其的影响.建筑与结构设计[J].山西建筑,2008(12).
[4] 徐有邻,顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5] 马建革,潘志新,马伟.混凝土缺陷处理技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社,2009.
[6] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.