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摘 要： 結(jié)合多年的工程施工實踐,分析了混凝土裂縫形成的原因,提出預防和控制混凝土裂縫的措施,以確保混凝土的工程質(zhì)量。
【摘要】結(jié)合多年的工程施工實踐,分析了混凝土裂縫形成的原因,提出預防和控制混凝土裂縫的措施,以確保混凝土的工程質(zhì)量。
【關鍵詞】混凝土,溫度裂縫,塑性沉降裂縫,干縮裂縫,職稱論文發(fā)表
。在約束狀態(tài)下，混凝土體積變形會由于約束面產(chǎn)生拉應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，則會產(chǎn)生裂縫。混凝土的體積變形根據(jù)其成因可分為：塑性收縮、干燥收縮及溫度收縮等。因此，在施工中產(chǎn)生裂縫的概率較高。由于混凝土的本身特性，要想完全避免變形和收縮是不實際的，而且普通混凝土的裂縫不一定都是質(zhì)量問題，只要裂縫的寬度符合規(guī)范規(guī)定，都屬正常情況。職稱論文發(fā)表《土木工程學報》是中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部主管、中國土木工程學會主辦的土木工程綜合性學術(shù)期刊，以土木工程界中、高級工程技術(shù)人員為主要讀者對象。主要報道土木工程各專業(yè)領域的發(fā)展綜述，重大土木工程實錄，建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、巖土力學及地基基礎、隧道及地下結(jié)構(gòu)、道路及交通工程、建設管理等專業(yè)在科研、設計、施工方面的重要成果及發(fā)展狀況，同時也刊登建筑材料、港口、水利、市政、計算機應用、力學、防災減災等專業(yè)中與上述學科交叉或有密切聯(lián)系的論文報告。本刊辦刊宗旨為促進國內(nèi)外土木工程界的學術(shù)交流。
一、裂縫的影響
長期以來，由于對混凝土裂縫的出現(xiàn)上認識的偏差，或重視程度不夠，混凝土裂縫現(xiàn)象十分普遍，嚴重影響建筑物的外觀質(zhì)量。給業(yè)主的心里造成不安全感;從承重而言，由早期裂縫發(fā)展而成的貫穿裂縫和深層裂縫改變混凝土的受力條件，降低結(jié)構(gòu)的承載力，影響建筑物的正常使用;從耐久性角度出發(fā)，混凝土結(jié)構(gòu)體表面或內(nèi)部發(fā)生的裂縫將對建筑物的防水抗?jié)B、鋼筋銹蝕、化學侵蝕等耐久性產(chǎn)生嚴重的危害，縮短建筑物的使用壽命。因此，施工中應盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡可能減少裂縫的數(shù)量和寬度，確保工程質(zhì)量。
二、分析混凝土裂縫的成因
由于建筑物的構(gòu)件形式，使用材料不同，所處地理環(huán)境的差異。因而裂縫的主要成因也有差異。根據(jù)對多個工程施工實踐，跟蹤調(diào)查，可認為混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種：一是由外荷載引起的，這是發(fā)生最為普遍的一種，即按常規(guī)計算的主要應力引起的;二是結(jié)構(gòu)次應力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與計算假設模型的差異引起的;三是變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結(jié)構(gòu)變形。當變形受到約束時便產(chǎn)生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產(chǎn)生裂縫。后者為施工過程易產(chǎn)生的。
當混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間都會受到相互影響，相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當混凝土結(jié)構(gòu)截面較大時，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，稱之為內(nèi)部約束;當一個結(jié)構(gòu)的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束稱為外約束。建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是溫度和收縮產(chǎn)生，其約束也是以外力約束為主。
混凝土澆灌后置于未飽和空氣中，表面水分散失及水化熱影響，內(nèi)外濕度溫度梯度、使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，從而引起混凝土的體積變形，其表面水分散失，當拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的裂縫。
這些裂縫稱之為干縮或溫度裂縫。干縮或溫度貫穿整個構(gòu)筑物的施工及使用階段，在整個結(jié)構(gòu)中混凝土中占的比例較高。
三、混凝土裂縫的控制措施
為有效地控制混凝土有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，從控制裂縫的觀點來講，表面裂縫的危害較小，而貫通裂縫則會影響結(jié)構(gòu)物的整體性、耐久性和防水性，影響到結(jié)構(gòu)的正常使。
為防止混凝土的貫通裂縫發(fā)生，有效控制表面裂縫的開展。可采取多種方式，如設置永久性伸縮縫，將超大的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中間設置若干道變形縫，以期釋放大部分的變形、控制裂縫的開展和發(fā)生。另外也可以采用改善配筋，減少混凝土收縮，提高混凝土抗拉強度等方法，以抵抗溫度和收縮變形所產(chǎn)生的應力，在施工上也可以采取設置后澆帶的方法或采用分段間隔澆筑和水平分層間歇等方法和措施，以達到控制減少變形，防止有害裂縫的發(fā)生和開展。
在施工中為有效控制裂縫的出現(xiàn)，必須從控制減少混凝土收縮，提高混凝土的極限拉伸強度，改善約束條件和設計構(gòu)造等方面全面考慮，結(jié)合實際采取措施。
從混凝土裂縫出現(xiàn)的情況可歸結(jié)為如下幾點：
1、商品混凝土、泵送混凝土發(fā)現(xiàn)的裂縫多于現(xiàn)場攪拌的混凝土;
2、混凝土初凝到終凝之間，骨料下沉、水分蒸發(fā)和水化過程，這期間混凝土的體積將發(fā)生急劇的初期收縮;
3、混凝土水化升溫;
4、裂縫發(fā)生時間，一般在該混凝土澆注后10個月內(nèi)較多。
此類裂縫發(fā)生后，如果及時封閉，不會再擴展，也無“后遺癥” 。但裂縫的出現(xiàn)會給開發(fā)商(業(yè)主)和購房戶造成不安全感，從而質(zhì)凝工程質(zhì)量情況，給施工單位造成壓力。所以有必要在各個環(huán)節(jié)采取措施予以消除。
a、在材料方面
嚴格控制混凝土原材料，降低水化熱。在施工大體積混凝土時，選用中熱和低熱的水泥品種，是控制混凝土溫度升高的根本方法;選擇合適的材料骨料級配，增強混凝土的和易性，有效控制混凝土的溫度升高。在施工條件允許下，盡量選擇粒徑較大，級配良好的粗骨料;摻加適量的外加劑或摻合物，如木質(zhì)素磺酸鈣減水劑、粉煤灰、合成纖維等。優(yōu)化混凝土配合比，改善混凝土的性能，從而降低水化熱。對原材料要求：
1、水泥采購應符合國家現(xiàn)行標準。水泥顆粒越細，硬化時收縮越大，摻混合材料的硅酸鹽水泥配置混凝土比普通水泥配置的混凝土干縮率大，按收縮值比排序為：礦渣水泥 >普通硅酸鹽水泥 >粉煤灰硅酸鹽水泥，因此在滿足混凝土配合比設計要求的前提下盡可能采用中、低熱水泥，降低水泥用量。
2、粗骨料：骨料最大粒徑應滿足結(jié)構(gòu)鋼筋凈間距和泵送管徑要求，粒徑增大可減少用水量、水泥用量，從而可以減少混凝土自身收縮。粗骨料必須是連續(xù)級配，其針片狀顆粒含量不宜大于10%，以保證混凝土的可泵性。
3、細骨料：細骨料級配應合理，并優(yōu)選中砂，控制云母、硫化物、有機質(zhì)、粘土、淤泥等有害物質(zhì)含量，降低混凝土收縮。
4、減水劑和摻合料：泵送混凝土中摻入減水劑，在水灰比不變的情況下，減少水泥用量，降低混凝土收縮。混凝土中摻入粉煤灰、礦渣粉、沸石粉等摻合量可以增加混凝土密實度，提高可泵性。
b、 在施工、設計方面
1、控制混凝土的出機溫度。對混凝土出機溫度影響最大的是石子與砂的溫度,采用預冷骨料、遮陽防曬、灑水降溫。運輸時,對運輸車進行遮陽防曬和保溫、泵送混凝土管道必須遮陽覆蓋灑水措施。
2、掌握好混凝土澆筑時間。合理部署施工,盡量避免在炎熱天氣澆筑大體積混凝土,控制混凝土的澆筑溫度,減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差。
3、及時對混凝土進行保溫、保濕養(yǎng)護。盡量減少混凝土的暴露面和暴露時間,避免夏季遭受暴曬,防止冬季經(jīng)受寒潮沖擊,延緩混凝土的降溫速率。
4、 改善邊界約束和構(gòu)造設計。當大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸過大時,為防止水化熱的大量積聚,在進行結(jié)構(gòu)設計時,可根據(jù)實際適當設置后澆帶,降低混凝土每次澆筑的蓄熱量。其次在結(jié)構(gòu)的孔洞周圍,變截面處以及底板、頂板與墻的轉(zhuǎn)角處,配制溫度鋼筋,改善應力集中,防止裂縫出現(xiàn);同時為了消除邊界約束而引起的溫度引力,應在與邊界約束的接觸面設置滑動層,以消除嵌固,減少約束。
5、控制好混凝土單位用水量及水灰比,在滿足施工要求時,盡可能減少坍落度。
6、泵送混凝土時，應摻入適量質(zhì)量好的泵送劑及摻合料，可有效改善混凝土的性能和降低沉陷。
7、混凝土攪拌時間要適當,時間過短或過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷。
8、混凝土澆筑時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。
9、在炎熱的夏季和大風天氣,為防止水分激烈蒸發(fā)形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起裂縫,應采取緩凝和覆蓋。
10、采用二次抹壓技術(shù),即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓,消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮發(fā)生的表面裂縫,增加混凝土的密實度,但是,二次抹壓時間必須掌握恰當,過早抹壓沒有效果,過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態(tài),失去塑性,消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。
11在混凝土澆筑完畢后及時覆蓋塑料薄膜或濕草袋,對混凝土進行保濕養(yǎng)護,接縫處搭接蓋嚴,避免混凝土水分蒸發(fā),保持混凝土表面處在濕潤狀態(tài)下養(yǎng)護,混凝土終凝后繼續(xù)澆水養(yǎng)護7d。
12、為防止墻柱、梁等的側(cè)模板過早拆卸,導致混凝土表面產(chǎn)生干燥收縮裂縫,應在表面刷養(yǎng)護液。
13、在大體積特殊結(jié)構(gòu)的混凝土或建筑物地下結(jié)構(gòu)、有較高防水要求的混凝土，建議采用按比例地摻聚丙烯纖維，可有效地防止早期混凝土出現(xiàn)的裂縫。
四、小結(jié)
1、了解裂縫的成因，采取控制措施，可以控制減少裂縫的發(fā)生。
2、預防混凝土裂縫，必須從設計、施工和原材料等幾方面做好各項控制措施，以確保混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
收縮變形是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要原因。但我們應該采取措施減少混凝土的收縮變形，限制裂縫的寬度。特別對于環(huán)境溫度變化較大的構(gòu)件如屋面和大體積混凝土更應重視收縮變形，以免溫度收縮應力和收縮應力疊加過大，增大裂縫出現(xiàn)和發(fā)展的趨勢。
上述預防及控制措施經(jīng)過中山醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院急診、門診樓、廣州中怡城市花園、東莞市體育中心游泳館等工程實踐檢驗證明是切實可行的。其中中山醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院急診、門診樓工程獲得廣州市樣板工程;東莞市體育中中心游泳館工程獲得省樣板工程。
