论文部分内容阅读
【摘要】在施工中混凝土常常出现裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。因此,本文对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施进行了探讨。
【关键词】混凝土裂缝;原因分析;预防措施
1.裂缝原因
众所周知,混凝土在凝结硬化过程中,由于水化作用的结果,混凝土中的水分会不断地蒸发,混凝土体积也由此逐渐增大收缩。当这种收缩无约束时,则对混凝土体无大碍;当收缩受到外部或内部约束时,则产生应力,一旦应力达到一定数值,超过了混凝土体的抗拉强度,裂缝即宣告诞生。混凝土体水分的蒸发有一个相当长的过程,随着水分的不断蒸发,收缩变形也将逐渐增大。那么在约束较强的部位就会首先出现裂缝,然后逐渐增多。有的裂缝出现的早,有的裂缝出现的迟;有的裂缝浇筑几小时或几天后就出现了,有的裂缝模板拆除后几个月才陆续出现,原因就在于此。
1.1干缩裂缝的原因
1.1.1混凝土收缩
混凝土拌合物经硬化干燥后,首先蒸发的是充满粗孔、细孔中的自由水,然后才蒸发毛细孔中的水。随着毛细孔内的水的不断蒸发,逐渐引发了水泥石的收缩,即人们常说的“混凝土的收缩”。
1.1.2养护不当
混凝土成型后,由于没有及时采取覆盖等措施,以至混凝土表面过早地受到风吹日晒,造成水分散失快,体积收缩大;而此时混凝土内部湿度的变化却很小,所以收缩也相应的小。这一差值产生了拉应力,裂缝也就随之产生了。
1.1.3振捣过度
混凝土拌合物浇筑之后,需经密实成型才能赋予混凝土制品或构件一定的外形和内部结构。这一操作就是振捣,是混凝土拌合物密实的必经之路。但振捣不能过度,否则混凝土表面会产生水泥含量较多的砂浆层,继而引起裂缝。
1.1.4水泥品种
混凝土的凝结材料是水泥,水泥影响凝胶的结构和数量,影响水泥石凝胶孔、毛细孔的形状、尺寸和数量,自然也就影响混凝土的干缩了。一般水泥中C4AF含量多,Na2O、K2O含量少,混凝土的干缩就小。美国曾对182种普通硅酸盐水泥测量其6个月水泥石的干缩应变,结果为1500~6000×10-6 ,平均为3000×10-6,差异很大。
1.1.5外加剂
混凝土外加剂是在混凝土拌和中掺加的,能保持混凝土的正常性能,并按使用要求改性的产品,其掺量不大于水泥质量的5%。掺量过多或过少都会对混凝土的裂缝产生一定的影响。其次,混凝土外加剂种类繁多,品种复杂,适用范围差异较多,若选择不当,则会对混凝土造成裂缝。
1.2温度裂缝的原因
1.2.1温差
大体积混凝土在凝结硬化过程中放出大量水化热,内部的温度不断上升,使混凝土表面与内部的温差很大,造成外部与内部热胀冷缩的程度不同,导致混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,混凝土表面就會出现裂缝。
1.2.2温变
温度变化即由于水泥水化热或外界热量(如日照等)使混凝土结构体积膨胀,而在降温(如寒潮突袭)过程中混凝土结构体积收缩受到了外部约束的影响,故不能自由收缩而产生了温度应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度极限时,则混凝土开裂。这在大体积混凝土结构中表现得尤为突出。
1.2.3高温
南方的夏季气温较高,一般在320C~390C,受此影响,当板面受高温,混凝土板的伸长量超过梁的伸长量时,梁就会出现裂缝;当梁的伸长量超过板的伸长量时,板就会出现裂缝。
1.2.4低温
北方的冬季气温较低,一般在-110C~-180C,受此影响的混凝土板会产生冷缩裂缝。相对而言,混凝土梁所受到的影响要小得多。
1.3沉陷裂缝的原因
1.3.1基土软弱
支架底部土质不匀,含水量高,松软,杂填土,回填不实,受水浸泡,无排水措施等造成沉降不均,而引起混凝土产生沉陷裂缝。这是较为常见的一种原因。
1.3.2冻土融化
在冬季,将模板支撑固定在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,引起局部混凝土自重力大于混凝土刚刚获得的强度(承载力)时,混凝土结构就会产生裂缝。轻则出现在结构表面,重则贯穿整个截面。
1.3.3模板刚度不足
模板要有一定的刚度才能承受混凝土自重和施工荷载,尤其是梁板的底模,要求更为严格。若模板的刚度在混凝土凝结过程中不足以承受混凝土的自重和施工荷载,混凝土的表面就会出现裂缝。
1.3.4立杆间距过大
立杆的间距应通过计算确定,计算中应考虑长细比。过大的立杆间距,将导致支撑系统整体稳定性变差,造成的沉降差,足以引发局部裂缝。
1.3.5模板拆除过早
混凝土模板过早拆除,混凝土构件就会提前受力。一旦所受的外力大于正在增长的强度,裂缝的产生也就不足为怪了。
2.裂缝预防措施
预防混凝土出现裂缝,主要应针对其成因研究对策。同一梁板由于所处的楼层或位置不同,出现的裂缝类型和产生的原因可能相同,也可能不同;同一梁板即使所处的楼层或位置完全相同,出现的裂缝类型和产生的原因也同样可能相同,也可能不同。这就给裂缝的预防带来了很多的难题。
2.1 干缩裂缝的预防
2.1.1水灰比对混凝土的干缩影响较大,所以在混凝土配合比设计中要尽量控制好水灰比的选用。实际施工中还得严格控制加水量严禁超过设计用水量,从而从源头控制干缩裂缝的发生。
2.1.2加强混凝土早期养护,适当延长养护时间。夏季宜采用蓄水养护,冬季宜采用覆盖养护。涂膜养护效果较好,只是价格偏高。
2.1.3控制好振捣的次数、范围和时间,切不可过振,以防砂浆层在混凝土表面形成。在混凝土初凝后、终凝前进行表面二次抹光,以提高混凝土的抗拉强度,减少收缩量也是充分必要的。
2.1.4选用收缩量较小的水泥,一般宜采用中低水化热的水泥。在确保最小水泥用量的前提下,适当降低水泥的用量。
2.1.5在混凝土中掺加外加剂,可起到调节混凝土干缩的作用。一般掺加减水剂或引气剂都会减少混凝土的干缩。
2.2温度裂缝的预防
2.2.1尽量选用低水化热水泥,以减少产生更多的水化热,降低温差。常用的低热水泥有:普通矿渣硅酸盐水泥、普通粉煤灰硅酸盐水泥等。
2.2.2设计中应考虑温度的变化对混凝土结构的影响;施工中应采取降低混凝土内部温度,保持混凝土表面温度的有效措施,使混凝土内、外温度相近或趋同一致。
2.2.3对高温引起的梁板裂缝,设置变形缝,可减少温度裂缝的出现或不出现温度裂缝。
2.2.4对低温引起的板裂缝,设置变形缝也是个很好的方法,也能达到预防的目的。
2.3沉陷裂缝的预防
2.3.1模板支架搭设前应对不均匀、软弱的土、回填不实的土、杂填土等进行夯实,对含水量较高的土体应事先完成排水固结或换土回填。混凝土浇筑及凝结过程中,支架下的基土应避免受水浸泡,必要时应设置排水沟。
2.3.2在冻土上搭设模板支架,千万要谨慎,弄不好一解冻就会产生不均匀沉降,所以采取一定的预防措施很有必要。
2.3.3模板是新浇混凝土成型用的模型,选择模板的标准是:要具有足够的强度、刚度和稳定性。三者相辅相成,缺一不可。
2.3.4立杆的间距布置要合理,要严格按照计算的要求来设置。高支模的立杆间距还应按照专家论证的方案来完成。
2.3.5模板的拆除不但不能过早,而且拆除的顺序也很有讲究。先拆的不应后拆,后拆的不应先拆。
3.结束语
综上所述,大多数混凝土裂缝——干缩裂缝、温度裂缝、沉陷裂缝都是可防可控的,基本上不会给人们的生产、生活带来不安全感和不必要的恐惧。正如国内外专家所言,混凝土构件十之八九有裂缝,有裂缝的构件十之八九是混凝土,只是人眼不能见而已。裂缝不可怕,预防有措施。■
【参考文献】
[1]赵志缙.高层建筑结构工程施工 [M].中国建筑工业出版社,2005.
[2]何星华.建筑工程裂缝防治指南[S].中国建筑工业出版社,2005.
【关键词】混凝土裂缝;原因分析;预防措施
1.裂缝原因
众所周知,混凝土在凝结硬化过程中,由于水化作用的结果,混凝土中的水分会不断地蒸发,混凝土体积也由此逐渐增大收缩。当这种收缩无约束时,则对混凝土体无大碍;当收缩受到外部或内部约束时,则产生应力,一旦应力达到一定数值,超过了混凝土体的抗拉强度,裂缝即宣告诞生。混凝土体水分的蒸发有一个相当长的过程,随着水分的不断蒸发,收缩变形也将逐渐增大。那么在约束较强的部位就会首先出现裂缝,然后逐渐增多。有的裂缝出现的早,有的裂缝出现的迟;有的裂缝浇筑几小时或几天后就出现了,有的裂缝模板拆除后几个月才陆续出现,原因就在于此。
1.1干缩裂缝的原因
1.1.1混凝土收缩
混凝土拌合物经硬化干燥后,首先蒸发的是充满粗孔、细孔中的自由水,然后才蒸发毛细孔中的水。随着毛细孔内的水的不断蒸发,逐渐引发了水泥石的收缩,即人们常说的“混凝土的收缩”。
1.1.2养护不当
混凝土成型后,由于没有及时采取覆盖等措施,以至混凝土表面过早地受到风吹日晒,造成水分散失快,体积收缩大;而此时混凝土内部湿度的变化却很小,所以收缩也相应的小。这一差值产生了拉应力,裂缝也就随之产生了。
1.1.3振捣过度
混凝土拌合物浇筑之后,需经密实成型才能赋予混凝土制品或构件一定的外形和内部结构。这一操作就是振捣,是混凝土拌合物密实的必经之路。但振捣不能过度,否则混凝土表面会产生水泥含量较多的砂浆层,继而引起裂缝。
1.1.4水泥品种
混凝土的凝结材料是水泥,水泥影响凝胶的结构和数量,影响水泥石凝胶孔、毛细孔的形状、尺寸和数量,自然也就影响混凝土的干缩了。一般水泥中C4AF含量多,Na2O、K2O含量少,混凝土的干缩就小。美国曾对182种普通硅酸盐水泥测量其6个月水泥石的干缩应变,结果为1500~6000×10-6 ,平均为3000×10-6,差异很大。
1.1.5外加剂
混凝土外加剂是在混凝土拌和中掺加的,能保持混凝土的正常性能,并按使用要求改性的产品,其掺量不大于水泥质量的5%。掺量过多或过少都会对混凝土的裂缝产生一定的影响。其次,混凝土外加剂种类繁多,品种复杂,适用范围差异较多,若选择不当,则会对混凝土造成裂缝。
1.2温度裂缝的原因
1.2.1温差
大体积混凝土在凝结硬化过程中放出大量水化热,内部的温度不断上升,使混凝土表面与内部的温差很大,造成外部与内部热胀冷缩的程度不同,导致混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,混凝土表面就會出现裂缝。
1.2.2温变
温度变化即由于水泥水化热或外界热量(如日照等)使混凝土结构体积膨胀,而在降温(如寒潮突袭)过程中混凝土结构体积收缩受到了外部约束的影响,故不能自由收缩而产生了温度应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度极限时,则混凝土开裂。这在大体积混凝土结构中表现得尤为突出。
1.2.3高温
南方的夏季气温较高,一般在320C~390C,受此影响,当板面受高温,混凝土板的伸长量超过梁的伸长量时,梁就会出现裂缝;当梁的伸长量超过板的伸长量时,板就会出现裂缝。
1.2.4低温
北方的冬季气温较低,一般在-110C~-180C,受此影响的混凝土板会产生冷缩裂缝。相对而言,混凝土梁所受到的影响要小得多。
1.3沉陷裂缝的原因
1.3.1基土软弱
支架底部土质不匀,含水量高,松软,杂填土,回填不实,受水浸泡,无排水措施等造成沉降不均,而引起混凝土产生沉陷裂缝。这是较为常见的一种原因。
1.3.2冻土融化
在冬季,将模板支撑固定在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,引起局部混凝土自重力大于混凝土刚刚获得的强度(承载力)时,混凝土结构就会产生裂缝。轻则出现在结构表面,重则贯穿整个截面。
1.3.3模板刚度不足
模板要有一定的刚度才能承受混凝土自重和施工荷载,尤其是梁板的底模,要求更为严格。若模板的刚度在混凝土凝结过程中不足以承受混凝土的自重和施工荷载,混凝土的表面就会出现裂缝。
1.3.4立杆间距过大
立杆的间距应通过计算确定,计算中应考虑长细比。过大的立杆间距,将导致支撑系统整体稳定性变差,造成的沉降差,足以引发局部裂缝。
1.3.5模板拆除过早
混凝土模板过早拆除,混凝土构件就会提前受力。一旦所受的外力大于正在增长的强度,裂缝的产生也就不足为怪了。
2.裂缝预防措施
预防混凝土出现裂缝,主要应针对其成因研究对策。同一梁板由于所处的楼层或位置不同,出现的裂缝类型和产生的原因可能相同,也可能不同;同一梁板即使所处的楼层或位置完全相同,出现的裂缝类型和产生的原因也同样可能相同,也可能不同。这就给裂缝的预防带来了很多的难题。
2.1 干缩裂缝的预防
2.1.1水灰比对混凝土的干缩影响较大,所以在混凝土配合比设计中要尽量控制好水灰比的选用。实际施工中还得严格控制加水量严禁超过设计用水量,从而从源头控制干缩裂缝的发生。
2.1.2加强混凝土早期养护,适当延长养护时间。夏季宜采用蓄水养护,冬季宜采用覆盖养护。涂膜养护效果较好,只是价格偏高。
2.1.3控制好振捣的次数、范围和时间,切不可过振,以防砂浆层在混凝土表面形成。在混凝土初凝后、终凝前进行表面二次抹光,以提高混凝土的抗拉强度,减少收缩量也是充分必要的。
2.1.4选用收缩量较小的水泥,一般宜采用中低水化热的水泥。在确保最小水泥用量的前提下,适当降低水泥的用量。
2.1.5在混凝土中掺加外加剂,可起到调节混凝土干缩的作用。一般掺加减水剂或引气剂都会减少混凝土的干缩。
2.2温度裂缝的预防
2.2.1尽量选用低水化热水泥,以减少产生更多的水化热,降低温差。常用的低热水泥有:普通矿渣硅酸盐水泥、普通粉煤灰硅酸盐水泥等。
2.2.2设计中应考虑温度的变化对混凝土结构的影响;施工中应采取降低混凝土内部温度,保持混凝土表面温度的有效措施,使混凝土内、外温度相近或趋同一致。
2.2.3对高温引起的梁板裂缝,设置变形缝,可减少温度裂缝的出现或不出现温度裂缝。
2.2.4对低温引起的板裂缝,设置变形缝也是个很好的方法,也能达到预防的目的。
2.3沉陷裂缝的预防
2.3.1模板支架搭设前应对不均匀、软弱的土、回填不实的土、杂填土等进行夯实,对含水量较高的土体应事先完成排水固结或换土回填。混凝土浇筑及凝结过程中,支架下的基土应避免受水浸泡,必要时应设置排水沟。
2.3.2在冻土上搭设模板支架,千万要谨慎,弄不好一解冻就会产生不均匀沉降,所以采取一定的预防措施很有必要。
2.3.3模板是新浇混凝土成型用的模型,选择模板的标准是:要具有足够的强度、刚度和稳定性。三者相辅相成,缺一不可。
2.3.4立杆的间距布置要合理,要严格按照计算的要求来设置。高支模的立杆间距还应按照专家论证的方案来完成。
2.3.5模板的拆除不但不能过早,而且拆除的顺序也很有讲究。先拆的不应后拆,后拆的不应先拆。
3.结束语
综上所述,大多数混凝土裂缝——干缩裂缝、温度裂缝、沉陷裂缝都是可防可控的,基本上不会给人们的生产、生活带来不安全感和不必要的恐惧。正如国内外专家所言,混凝土构件十之八九有裂缝,有裂缝的构件十之八九是混凝土,只是人眼不能见而已。裂缝不可怕,预防有措施。■
【参考文献】
[1]赵志缙.高层建筑结构工程施工 [M].中国建筑工业出版社,2005.
[2]何星华.建筑工程裂缝防治指南[S].中国建筑工业出版社,2005.