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淺談混凝土表面干縮裂縫成因及防治辦法

2010-09-27 15:56  來源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  混凝土表面裂縫幾乎無處不在,或呈線形分布或成網(wǎng)狀分布,或者有規(guī)律分布,或者無規(guī)則分布。從混凝土澆筑成型至構(gòu)件的使用期,混凝土的裂縫幾乎伴隨其終生。就其產(chǎn)生的原因,無外乎以下幾點(diǎn):溫度和濕度的變化;混凝土的脆性和不均勻性;結(jié)構(gòu)不合理;堿骨料反應(yīng);模板變形;基礎(chǔ)不均勻沉降;拆模過早;結(jié)構(gòu)性破壞;臨時(shí)放置位置不當(dāng)(如箱梁、空心梁板的支座不在永久支座處);施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土強(qiáng)度不足。

  限于篇幅等原因,本文僅從溫度和濕度變化引起的混凝土干縮裂縫進(jìn)行分析探討。

  1干縮裂縫產(chǎn)生的原因

  混凝土初期硬化期間水泥放出大量的水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在混凝土表面形成拉應(yīng)力,后期降溫過程中,由于受到其他混凝土構(gòu)件的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時(shí),氣溫(或者混凝土表面溫度)也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí),便會出現(xiàn)裂縫。

  絕大多數(shù)混凝土內(nèi)部濕度變化很小,同時(shí)變化也很慢,但表面濕度變化較大而劇烈。這主要是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不到位、時(shí)干時(shí)濕,表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,使表面混凝土受到拉力,導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。

  眾所周知,混凝土是一種脆性的不均勻性的材料,抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/10左右。加之,原材料的不均勻性、集料級配的不合理性、水灰比的不穩(wěn)定性。運(yùn)輸和澆筑過程的離析現(xiàn)象,振搗過程中出現(xiàn)漏振或者過振的現(xiàn)象,形成一個(gè)一個(gè)層面,在同一個(gè)混凝土構(gòu)件中,其抗拉強(qiáng)度也不均勻,存在很多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān),混凝土只承受壓應(yīng)力。如果在其邊緣部位出現(xiàn)拉應(yīng)力,那么只能依靠混凝土自身來承擔(dān)。如果產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度。便形成了裂縫。

  2通過溫度的控制減少裂縫產(chǎn)生的措施

  根據(jù)前面的分析,混凝土表面的裂縫是因溫度變化形成的拉應(yīng)力引起的。那么就從控制溫度和改善約束條件兩方面著手解決。而溫度的控制我們又從減少混凝土內(nèi)部的水化溫度和外環(huán)境的氣溫劇變兩方面考慮。具體辦法有:

 。1)改善骨料級配。嚴(yán)禁使用單粒級配,采用2種甚至3種粒徑段的集料(碎石),進(jìn)行科學(xué)合理的摻配。骨料級配合理可減少水泥用量,而減少水泥用量便可以減少水泥的水化熱。同時(shí),改善混凝土的不均勻性,提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

 。2)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度,通過減少用水量和水泥用量,來控制混凝土的溫度應(yīng)力。

  (3)避開高溫澆筑混凝土,如果氣溫高于30℃盡量不要澆筑混凝土,條件實(shí)在不允許,可采用對模板降溫,給碎石降溫,減少混凝土澆筑層等辦法。

  (4)確定合理的拆摸時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

 。5)施工中長期暴露的混凝土,在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

 。6)冬期施工時(shí),如果采用蒸汽養(yǎng)護(hù),需要注意3點(diǎn),慢升溫,慢降溫,避高溫,以免混凝土表面形成急劇的溫度梯度。

 。7)拆模后,混凝土一定要做好保溫養(yǎng)護(hù),嚴(yán)防常期暴露在高溫、干燥、風(fēng)多的自然環(huán)境中,也要杜絕干濕循環(huán),應(yīng)當(dāng)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù),使混凝土表面處于長期濕潤狀態(tài)。既降低混凝土環(huán)境溫度,又防止表面干縮出現(xiàn)裂縫。特別是混凝土早期的前7天,水化熱大,混凝土強(qiáng)度及彈性模量急劇變化。內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,與溫度應(yīng)力進(jìn)行迭加,而混凝土本身抗拉抗裂性就差,這個(gè)時(shí)期則更低。因此養(yǎng)護(hù)不好更容易出現(xiàn)裂縫。

 。8)合理進(jìn)行分縫分塊。

 。9)對于地下工程可采用早回填早覆蓋。

 。10)在混凝土終凝前用木抹子壓抹一次,混凝土表面形成微膜并把細(xì)小裂縫處理掉。

 。11)嚴(yán)格控制鋼筋的保護(hù)層,若鋼筋保護(hù)層不足,因收縮沿鋼筋位置出現(xiàn)裂縫。

 。12)混凝土拆模后應(yīng)即時(shí)覆蓋,防止因風(fēng)吹,減少混凝土表面的水分。

  3減水劑的使用對減少混凝土表面裂縫的重要作用

 。1)由于混凝土中存在大量的毛細(xì)孔道,水分蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)干縮變形。因此,摻合減水劑可以減少水分,從而減少毛細(xì)管張力,起到減少于縮變形的可能性。

 。2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水劑可使混凝土用水量減少25%左右。

  (3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要影響因素,摻加減水劑的混凝土在保持強(qiáng)度不變的情況下,可減少15%左右的水泥用量。

  (4)摻加減水劑還可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土的泌水,從而減少混凝土的沉縮變形。

 。5)由于減少了用水量,因此減少了水分蒸發(fā)后形成的空穴,從而提高了水泥漿與骨料的黏結(jié)力,進(jìn)而提高混凝土的抗裂性能,減少裂縫。

 。6)摻加減水劑可使混凝土的密實(shí)性提高,從而有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。

 。7)減水劑一般對混凝土有緩凝作用。但時(shí)間恰當(dāng),因此在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上,避免因水泥長期不凝造成塑性收縮增加。

  (8)減水劑可以改善混凝土的和易性,表面容易抹平,形成微膜,減少水分蒸發(fā),從而減少干縮。

  4結(jié)束語

  混凝土因干縮、溫度造成的裂縫很復(fù)雜,但預(yù)防和改善措施卻是清晰的。通過實(shí)踐也是行之有效的。本人通過多年的實(shí)踐應(yīng)用,效果比較明顯。試從內(nèi)部機(jī)理,站在力學(xué)的角度對混凝土的干縮裂縫進(jìn)行膚淺的探索,旨在預(yù)防和減少混凝土表面的裂縫。

延伸閱讀:混凝土 干縮裂縫 成因
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