返回首页 | 用户注册 | 设为首页 | 加入收藏 | 联系我们
您现在的位置: 首页 > 热点专题 > 实用技术 > 混凝土裂缝的预防与控制措施
实用技术

混凝土裂缝的预防与控制措施

时间:2018-9-20 9:27:26 来源: 点击次数:646

[摘   要]混凝土质量及裂缝控制是一种全过程控制,本文根据笔者多年工作经验,从混凝土的原材料储备、配合比设计、生产供应、施工过程、养护等方面,详细讨论了混凝土裂缝的预防与控制措施。


0 前言

混凝土是我国基础性原材料的支柱产业之一,在我国经济建设发展中具有举足轻重的地位。而混凝土裂缝问题仍然是目前急需解决的重要问题。


混凝土质量及裂缝控制是一种全过程质量控制,它与结构设计、材料优选和施工工艺、综合养护技术以及气象环境等因素密切相关,各种因素对于混凝土结构裂缝的形成都有重要影响,所以应该遵循各环节相互匹配、整体优化的综合控制原则。


1 原材料储备

尽量选用均匀性和稳定性较好的常规优质原材料、考虑尽量降低混凝土水化热,从而减少混凝土硬化过程中的温度应力,掺缓凝高效减水剂、矿物掺合料,调整粉粒与骨料整体级配,合理降低单位用水量、较低水胶比,合理胶凝材料用量,并改善混凝土拌合物性能,降低自身收缩,提高混凝土耐久性。对各种原材料进行优选如下:


1.1  水泥

水泥早期强度越高、细度越细(比表面积越大)、C3S、C3A含量越高(加速水化)、需水量越高、水泥浆体用量越高(富拌合物),水泥自身温度越高,混凝土的自收缩、塑性收缩、干燥收缩风险越大。因此应采用低热、含 C2S量较多的水泥,避免使用 C3A 及 C3S 量高的水泥或早强水泥;避免使用过细和需水量较大的水泥;采取措施降低用于生产的水泥温度,有利于减少开裂,提高混凝土的耐久性。


1.2  骨料

骨料起到抑制收缩的作用。骨料含泥量越大,混凝土收缩加大且抗压强度降低,越易开裂;骨料级配越差,混凝土的体积稳定性越差,收缩越大,越易开裂。


砂:采用符合 JGJ 52—2006 要求的Ⅱ区中砂;细度模数宜为2.5~2.8、含泥量不宜大于 1.0%、泥块含量不大于 0.5%,实际颗粒级配应视情况调整,细砂和特细砂应与中砂、粗砂或人工砂按适当比例混合调整出符合Ⅱ区中砂要求的优良级配。


碎石:采用符合 JGJ 52—2006 要求的碎石,宜采用分级供料搭配连续粒级使用;尽可能选用不含或少含针片状且棱角分明、表面粗糙的颗粒粒形,且压碎指标小、吸水率小的碎石,可增强混凝土黏结力、降低空隙率、提高强度和改善拌合物和易性;减少水泥用量,减少开裂,提高耐久性。


1.3  复合掺合料

选用 F 类Ⅱ级粉煤灰与 S95 磨细矿渣粉等优质低需水量复合掺加方案,使两种材料的火山灰效应、形态效应和微集料效应相互叠加,胶凝材料互补搭配,从而改善混凝土的工作性能、改善物料的颗粒级配、增加强度,从而使混凝土具有良好的可泵性和抗渗性;提高体积稳定性、延缓水化放热、提高耐腐蚀性,改善混凝土抵抗收缩应变的能力。


粉煤灰:选用类似于漳州后石电厂生产的 F 类Ⅱ级优质分选粉煤灰,需水量不高于94%、细度不低于25%,显微镜观察富含球形颗粒无粗糙崚形颗粒。

磨细矿渣粉:选用类似于三钢集团(龙海)矿微粉有限公司生产的“钢松”牌S95 级磨细矿渣粉。流动度比不低于 105%、比表面积不大于 450m2/kg(细度不宜过细否则将会加剧自生收缩)、活性指数 7 天不低于78%,28 天不低于 100%。


1.4  聚羧酸系缓凝型高效减水剂

能减少拌合用水量,减少水泥用量,提高混凝土强度,延长保塑时间,改善混凝土的施工性能,提高混凝土的力学性能和耐久性。


2 配合比设计

2.1  结构设计安全系数

在配合比设计时,如果提高结构设计安全系数及混凝土强度富余系数,则会增加胶凝材料用量,导致混凝土塑性收缩、温度收缩、自生收缩与干缩收缩产生的自应力增大,增加了开裂的可能性。以下总结几点可能造成设计安全系数过大的情况:


(1)出于结构安全性及空间利用率考虑,结构设计工程师提高设计强度。在确定强度等级时,应平衡混凝土自重、成本和耐久性的矛盾。


(2)设计配合比时考虑材料性能质量、计量精度、生产管理控制水平产生的波动、施工人员为浇筑方便在现场擅自加水等情况,产生强度下降而提高强度富余。


(3)当代混凝土由于轻视养护、碳化加剧等因素,导致混凝土表层强度下降。混凝土结构常以回弹法(代表表面硬度)验收实体强度,而混凝土强度等级越高,回弹法推定强度值与实际抗压强度值的偏差越大,因此为达到较高回弹合格率,设计配合比时会提高强度富余系数。


(4)现今混凝土材料组分大幅度改变。因而早期强度不高,后期强度增长明显,28d到 180d 强度增长尤为明显,因此以 28d 为标准验收龄期已和现今混凝土材料的强度发展规律不相适应。


上述几点会导致胶凝材料用量过大,增大混凝土开裂几率。因此有必要严格选择性能及质量稳定均匀的原材料、优化生产技术质量控制水平、严格施工措施、改进实体验收方法、延长强度验收龄期,降低胶凝材料用量,使混凝土仅达到应用必要的强度,从而减少开裂、提高耐久性。


2.2  单位用水量

聚羧酸系减水剂配制的混凝土拌合物对用水量较为敏感,尤其在高需水量、低单位用水量的情况下,加水量及需水量的波动可能易导致拌合物状态(离析、泌水及板结等)的突变,通过掺加需水量低的水泥和掺合料、适应性良好的减水剂、具有良好的粒形及颗粒级配的骨料,可降低单位需水量,使减水剂对水的敏感性降低。实践证明在保证强度的前提下合理降低单位用水量,不仅能降低成本而且能有效减少裂缝的产生,提高混凝土耐久性。


2.3  原材料相容性

应考虑减水剂与所有材料的相容性。减水剂相容性受原材料物理与化学特性、配合比、推荐掺量、环境湿度、凝结时间、运输距离、停放时间等的影响,应同时考虑初始与经时损失后的坍落度、流动性、黏聚性、保水性、抗离析性等工作性能。其中聚羧酸系减水剂对骨料的含泥量较为敏感,含泥量过大会降低其分散效果;含C2S 较高的低热水泥与凝结时间较长的水泥有利于提高拌合物的流动性和减少工作性损失,相容性也较好。


3 生产供应

3.1  细骨料含水率控制

在混凝土搅拌过程中,胶凝材料、砂石、外加剂等材料均可被准确计量,偏差很小,对混凝土质量的影响较小,但混凝土骨料含水情况变化是影响混凝土质量的重要因素,在混凝土生产过程中很难对骨料含水情况变化做相应的准确调控,进而影响混凝土的水胶比控制,影响混凝土的拌合物性能的稳定,使混凝土强度下降而增加收缩开裂风险。


细骨料生产:砂的合理含水率为 5%~8%,而湿法生产的成品砂,刚生产时含水率大约为12%~15%。因此成品砂出场装车前应堆存脱水,使含水降低到 8% 以内且稳定后方可转运。


含水率进厂验收:可直接用肉眼观察,如明显滴漏水(包括卸至地面的砂石堆边缘有渗水的情况)即视为含水率不合格。如果材料商或者司机认为以上有不合理的,可以先将车停在堆场外等砂石车不出现滴水现象时,在过磅进场。


骨料堆放存储:为含水率的稳定应有足够的堆场储备骨料,静置24 小时脱水不宜现用现进;满足同一批次、同一堆场堆存不混仓;堆场应具备良好遮雨设施和良好的排水功能避免积水。


含水率检测:生产过程中每 6 小时检测一次含水率,如因雨天或其他因素导致目测含水率波动较大时,必须及时增加检测频率。含水率检测设定必须及时、科学、准确,不得凭手感目测,避免与实际含水率产生较大偏差。


确保含水率稳定,提高原材料的匀质性,可节约大量调控付出的材料成本和为质量问题付出的代价。


3.2  生产过程中的协调、准备工作

(1)抓紧时间尽早完成浇筑,有利于减少拌合物工作性的损失、浇筑成型的操作、混凝土成型后裂缝的发展控制、及其它性能的稳定发展。


(2)协调供应速度:生产调度部门在生产过程中,必须做到使预拌混凝土的供应速度与需方的浇筑速度相协调。这就需要掌握施工工程的浇筑部位、作业面大小、水平及垂直运输方式及速度、振捣难易等情况。为了避免产生混凝土供不应求,甚至停工待料,或混凝土搅拌运输车的等候时间过长,以致影响混凝土的性能,应合理安排运输车的数量及供货速度。


(3)现场信息反馈:了解现场信息是协调混凝土供应速度的依据。由于在施工过程中常会发生一些不可预见的情况,影响混凝土的浇筑速度。这就要求调度人员及时了解现场情况提高调控技术水平,以便掌握调整生产速度及供货速度。


(4)预拌混凝土质量的反馈:在预拌混凝土供应过程中,当出现天气的影响、混凝土停放时间过长或出厂时未能发现的质量问题(如和易性差、较严重离析或坍落度损失过大)的情况时,应尽早反馈质量值班人员予以处理。


4 施工过程控制

4.1  松散混凝土、残渣、积水、砂浆处置

混凝土泵送前,用来润湿管道的水和砂浆应独立运送并妥善处理,不得用于构件混凝土,防止稀浆进入结构造成墙、柱段条或梁板底部混凝土酥松产生裂缝或质量缺陷。


墙柱等竖向构件部位混凝土浇注高度应超过梁底、板底25~30mm;结构柱头及梁底浇筑混凝土前模板残渣及积水应清理干净,防止结构柱头砂化、梁底混凝土夹渣产生裂缝或质量缺陷。


新旧混凝土应凿毛界面及凿除松散层才能获得较好的粘结面防止接槎裂缝产生。


4.2  坍落度检测与调整

施工单位应设专人对进入现场的混凝土进行验收,当出现混凝土坍落度损失过大的情况,技术人员应采用调整外加剂用量,快速旋转搅拌车罐体的方法改善工作性能,并向厂内值班人员反馈及时查找原因并调整生产配合比,确保拌合物的工作性能。


严禁在混凝土运输过程中向运输车内任意加水或卸料工人往混凝土里加水:加水后,产生分层、离析,降低混凝土强度及耐久性,加剧混凝土的收缩增大,产生裂缝的可能性就越大。


4.3  振捣

(1)在混凝土浇筑过程中应避免产生离析现象。混凝土倾落高度不宜超过2 米,对非泵送混凝土宜采用人工摊铺均匀布料、对泵送混凝土宜采用布料杆布料,严禁用插入式振捣器赶料。


(2)同一施工段的混凝土应连续浇筑,当采用分层或阶梯式推进施工方法时,应在底层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕,避免产生“冷缝”。


(3)对于坍落度较大的混凝土(如泵送类)要避免过振以防止其产生离析或过多的浮浆,引起裂缝;对于坍落度较小的混凝土应加强振捣以保证其密实。


4.4  养护

减少混凝土裂缝、提高其耐久性的最有效措施之一,是加强早期保湿养护,减少混凝土表面水分散失。保持良好的养护,对提高混凝土的质量的意义如何强调都不过分。混凝土,特别是高强混凝土的养护原则:初凝以前是保湿;终凝以后是补水。气温高、湿度小、风速大的环境下,及时、正确地保湿养护更加重要。


4.4.1  外部环境对养护的影响

4.4.1.1  气温、风速、湿度环境影响

(1)当天气炎热时,宜选择晚间或夜间浇筑混凝土,避免阳光照射产生失水干燥收缩裂缝。


(2)在高温季节浇筑混凝土时,应尽量采取措施降低混凝土入模温度;混凝土入模前应对模板(尤其是表面干燥吸水性明显的木模板)、钢筋进行浇水湿润,应避免模板和新浇筑的混凝土直接受阳光照射;防止浇筑后的混凝土表面失水产生干燥收缩裂缝;混凝土成型后应该及时覆盖,并应该尽可能避开炎热的白天浇筑混凝土。


(3)在相对温度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时,应采取适当防风措施,防止混凝土表面失水过快,此时应该避免浇筑有较大暴露面积的构件;雨期施工时,必须有防雨措施。


(4)混凝土的拆模时间除考虑拆模时的混凝土强度外,还应考虑拆模时的混凝土温度不能过高,以免混凝土表面接触空气时降温过快而开裂,更不能在此时浇凉水养护;混凝土内部开始降温以前及混凝土内部温度最高时不得拆模。


一般情况下,结构或构件混凝土的里表温差大于25℃、混凝土表面与大气温差大于20℃ 时不宜拆模;大风或气温急剧变化时不宜拆模;在炎热和大风干燥季节,应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。


4.4.1.2  养护水温

当采用水养护时,水的温度与混凝土表面温度要相适应,避免因温差过大而引起混凝土表面开裂。


4.4.2  混凝土结构不同部位的养护措施

4.4.2.1  底板、楼板裂缝控制

施工过程采取“混凝土防裂施工完美湿养护”,即混凝土不失水、不产生失水缺陷的养护。专家研究发现,混凝土的收缩并不是收缩开裂的主因,而拌合水损失后缺陷产生的内应力,才是混凝土收缩开裂真正的源头。经过多年的工程实践表明,防止失水的防裂方法,是成本最低、操作最简单、防裂效果最显著的控制方法。


施工完美湿养护的时间原则:湿养护 7 天,关键前3 天,最关键第 1 天。这一原则顺应了混凝土的生长发育规律,照顾了施工现场的可操作性。第 1 天拌合水损失的程度,对混凝土硬化以后的抗渗抗裂能力,甚至整体的性能,都起着决定性的作用,所以第1 天一定不能够失水。


新浇筑的构件混凝土应在初凝前采用二次振捣及多次抹压的方法闭合混凝土表面塑性裂缝及梁板结合处的塑性沉降裂缝,特别应注意恶劣气候环境(如气温高、湿度小、风速大等情况)下的抹面工序,把握好二次抹面时机,即初凝前1~2 小时,用电动转盘抹光机进行二次抹压收光。边振边抹,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减小内部微裂,增加混凝土密实度从而提高抗裂性。二次抹面后,马上用彩条布或塑料薄膜覆盖(底板可再加一层麻袋);终凝后一定先浇水养护,等水干后再放样,放样后马上覆盖并浇水。


4.4.2.2  地下室顶板及屋面板等暴露结构

混凝土浇筑收浆和抹压后,用塑料薄膜覆盖,防止表面水分蒸发。加强保温隔热措施使用保水保温覆盖物(湿麻袋或吸水性毛毡等)或采用蓄水养护,持续保湿、保温。避免因季节变化、昼夜温差、烈日暴晒、雨淋等环境变化产生内外温差及干燥蒸发失水收缩裂缝。


4.4.2.3  外墙裂缝控制

(1)设计:外墙水平钢筋间距不宜大于100mm,宜布置在竖向钢筋外侧。


(2)浇筑时机:底板施工完毕后尽早施工外墙(7~14天)。应分层浇筑,底层高度不超过 50cm。(混凝土浇捣完成后,仍会在初凝前继续沉降,在下沉中,水平钢筋的阻止作用,混凝土就会在其下面产生水平裂缝。监理对混凝土一次浇筑的高度,一是在施工方案中要有明确的要求,二是在施工现场要严格管理。)


(3)养护:第 2 天,沿墙体顶面长度方向布置养护水管。水管上钻小眼,滴水养护;第3 天松模,带模滴水养护 5 天;第 8 天后拆模;外墙两侧面挂麻袋,贴紧外墙,滴水保温保湿养护 14 天以上。(若早拆模,混凝土温度和大气温度温差较大,一旦把模板拆掉,混凝土表面在几分钟内就会大量失水产生收缩裂缝。这种裂缝一般会破坏钢筋保护层到达钢筋表面。拆模时,可先将模板进行轻微松动,待混凝土表面温度与大气温度差符合规范要求后,再将模板拆掉。)


良好的二次振捣、抹压及完美湿养护能起到承前启后的作用,是防止塑性收缩的关键施工控制措施,但就是因为忽视了这一工序的重要性放任失水导致体积收缩开裂,导致为防止裂缝从结构设计、选择原材料、配合比设计到施工工艺等所采取的一切技术措施前功尽弃,这也是近年来大量工程现场早期裂化的重要原因。二次振捣、抹压消除泌水、失水通道、闭合塑性裂缝;湿养护抑制失水、抑制塑性收缩,使混凝土具备良好的硬化环境,提高密实度、提高体积稳定性。施工前应该根据具体情况制定合理的振捣、抹压、养护措施,包括程序、方法及时间。为此要强调的是:对于混凝土抗裂控制而言,良好的二次振捣抹压及湿养护施工措施极其重要,是控制塑性收缩、体积变形的根本也是最简单、最有效的防裂措施。


4.5  施工荷载

在混凝土产生足够强度以前,过早在混凝土施工面上从事其它工序的准备工作,会破坏混凝土结构,导致裂缝的产生。养护期间内,严禁在混凝土结构上倾倒建筑材料等作业。塔吊装卸模板、钢筋时,应使模板、钢筋缓慢落在设有垫板的楼(屋面)板上后方可装卸吊钩。垫板应设在有下层支柱的梁上。


4.6  防裂构造措施

保护层过薄将产生收缩应力薄弱部位,顺着管线、钢筋等约束物周围易引起收缩、沉降裂缝。配筋制约裂缝:理论研究及工程实践都证明,在混凝土易产生应力集中、变形部位、结构受力的敏感部位,增配细而密以及粘结锚固性能良好的带肋构造筋,对控制结构裂缝效果尤为明显。


5 结语

良好的混凝土工程质量,需要由开发建设、设计、监理、施工和混凝土生产供应等各方加强培训、提高认识、转变观念、认真负责才能取得预期效果、推动混凝土事业的新发展。

上一篇:实战经验:梁板开裂的原因
下一篇:「混凝土实战录」机制砂配比
下载附件:暂无
用户名:
密码:
验证码:
网站制作:恒昊互联网络 版权所有:中国建筑业协会混凝土分会   备案号:辽ICP备06007609号-1

辽公网安备 21010202000314号


单位地址:沈阳市和平区南堤西路905号 中海国际中心B座0310室(110000)  电话:024-81978465  平信及挂号信请寄:辽宁省沈阳市10006号信箱             投稿邮箱:hntbjb@vip.163.com    网址:www.hntxh.org