混凝土楼板裂缝的成因及控制分析(共10篇)
一、混凝土现浇楼板常见裂缝种类 1、1 45°斜裂缝
此类裂缝大部分为板角斜裂缝,实际工程中这类裂缝非常常见。板角45°斜裂缝一般在板角位置大约0.5m~ 1.5m范围内出现,裂缝位于和超出板角放射筋长度范围的情况同时存在。通常楼板一个房间有1~ 2条斜裂缝,有时可能在4条以上的裂缝,一个板角通常有1条裂缝,有时有2条,甚至3条,对应于这种情况,一般楼板底面也会有l条斜裂缝存在,这条裂缝的位置或者与一条裂缝位置吻合,或者位于两条裂缝之间。板角45°斜裂缝的分布情况还与楼板的走向有一定关系,从数据反映的情况来看,楼板西端的板角裂缝多于东端。而在楼板凹凸部位,突出开间的阳角部位开裂情况与板角非常类似,也是存在斜裂缝的主要部位。
2、横向、纵向裂缝
楼板跨中裂缝的分布和数量则呈现一定的随机性,但以横向、纵向最多,大跨度开间中部出现裂缝的几率相对较大,裂缝多为横向,少数为纵向。横向裂缝是指平行于楼板的短边,垂直于楼板长边的裂缝,纵向裂缝是平行于长边,垂直于短边的裂缝。纵向裂缝多发生在具有连续长横墙附近,有时板面会出现无规则的龟裂。裂缝通常位于楼板中部1/3板跨度范围内,有时1条横向裂缝在中间,也有2条裂缝在1/3跨两端的情况。混合结构中楼板大多为双向板,裂缝在接近方形板的双向板中出现概率极高。由于调查的存在裂缝的房屋中无单向板,因此不知道裂缝的出现与长短边之比大小是否有关系,也没有作进一步的研究。
3、辐射缝
辐射缝是指二条以上裂缝汇交于楼板上某一点的情况。这些裂缝通常出现在天花
板上的吊灯周围,裂缝宽度一般小于0.2mm,通过裂缝修补时开槽检查的情况来看,经常直接露出预埋在混凝土楼板中的线管,而裂缝与线管走向一致或接近,因此可判断为辐射缝与管线预埋时的安装控制措施不当有关系
4、其他裂缝
除了上述几种裂缝之外,现浇楼板裂缝还有其他形态的裂缝,可看作斜裂缝、横向裂缝和纵向裂缝的组合。同时,一块楼板上会出现几种形态的裂缝。
二、裂缝的成因
1、混凝土材料方面
(1)采用高强度水泥,使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大,进而导致裂缝产生。
(2)泵送商品混凝土使坍落度增加,水
砼标号提高,骨料粒径减小,水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及减水剂、各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。这也是导致混凝土开裂日趋严重的原因之一。
2、施工方面
(1)施工时找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下极易产生楼板表面裂缝。
(2)PVC管作预埋与混凝土结合差,在混凝土浇捣时,容易引起PVC管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。另外,由于板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也会由于浇捣混凝土使板底出现裂缝。
(3)在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,由于模板的支撑变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响逐渐开展变大。
(4)泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,致使现浇楼盖的塑性裂缝问题较过去普通混凝土显得非常突出。施工过程中若模板松动、位移或者混凝土浇捣不密实、不均匀,漏振、过振就会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。
(5)养护时间不足,养护措施不当,再佐以混凝土本身收缩量大、环境变化等诸多因素,导致楼板过多地出现超出规定宽度的裂缝。
(6)板负筋下沉产生的裂缝。在施工过程中,由于施工人员野蛮操作,任意踩踏钢筋,致使负筋下陷,保护层过大,减少了板截面的有效高度,使板的承载能力达不到设计要求,从而导致板裂缝。
(7)砼施工中加水使砼和易性变大,造成砼收缩加大而产生裂缝。
三、楼板裂缝的特点
1、裂缝多数在建筑物未投入使用情况下产生很多建筑物在未投入使用的情况下就出现了裂缝,有的甚至在混凝土浇筑完毕后2~3个月以后就出现了裂缝。这时楼板除了在施工阶段承受施工荷载以外,往往只承受自重荷载,甚至尚未达到楼板荷载设计值,这说明了在施工阶段己经有某种或多种因素与楼板裂缝的产生有一定关联。
2、部分裂缝为贯穿裂缝这些裂缝在楼板板面与板底同时出现,通过蓄水试验检查的话会出现渗水现象,说明为贯穿裂缝;但从对裂缝的检测情况来看,基本都是无害裂缝。由于贯穿裂缝的存在,对于住宅楼来说存在渗漏隐患,也就是一旦楼上住户家中发生管道渗漏,水将流到楼下住户家中扩大渗漏影响面,造成不必要的附加损失,因此只要是贯穿裂缝无论是否装修房都必须及时进行修复。
3、与建造和竣工季节有关, 大多产生于夏秋季节、高温天气这些裂缝经过炎热的夏季,大多在秋季出现,这里是指可见裂缝,裂缝宽度一般在0.05mm以上。而从结构阶段施工期来看,基本都是在夏季到冬季处于标准层施工阶段。
4、与地基好坏无关。据调查的几个项目都采用了纯桩基或沉降控制复合桩基础,出现楼板裂缝幢号的沉降观测数据显示符合设计要求而且均匀沉降,而且结构其他部位除顶层墙体存在斜裂缝外,未发现其他明显因地基问题造成的裂缝,因此基本可以排除因为差异沉降产生裂缝的可能性。
5、多层砖混结构的楼板裂缝数量远远多于高层剪力墙结构
数据显示,高层楼板裂缝相对多层砖混结构要少很多,在楼板均采用双层双向钢筋、楼板硅标号相同的情况下,仍然是相同的结果。
6、施工进度、混凝土养护时间对裂缝产生有影响
在同一个小区,不同施工单位采取不同的施工进度及混凝土养护方式来看,施工进度合理、混凝土养护充分的建筑物裂缝产生数量普遍较之施工进度快、养护时间短的建筑物少。
7、模板支撑体系的选用对楼板裂缝的产生有比较大的影响
采用钢管支撑、立杆间距控制合理、模板支撑体系搭设规范,配备三套模板及支撑体系比配备二套模板及支撑体系建筑物楼板裂缝少;模板支撑体系拆除过早也是产生裂缝的主要原因。
四、混凝土楼板裂缝的控制措施
1、采用的抗裂措施(1)混凝土原材料的选择。
要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及砼加水)等都能导致塑性收缩表面开裂。
利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA ,HEA 等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
(2)提高结构自身承载力。
在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。
(3)减小地基的不均匀沉降。
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。
(4)地下室墙体裂缝的控制。
为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”,或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。
(5)设置后浇带。
随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30 m~45 m 设置一道,在45 d~60 d 后浇筑。
(6)楼板双层双向配筋。
超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150 mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向<6 @150 的钢筋网片。
(7)必要厚度的保护层。
混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低,甚至危及结构的安全。而“混凝土结构设计规范”也指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
2、施工方面的措施(1)模板的安装和拆除
a、模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工机具和材料供应等条件进行设计。模板及支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受施工时可能遇到的任何荷载。
b、安装的模板必须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展,并能保证构件形状均匀规则。
c、模板的支撑立柱应置于坚实的地面上,并应具有足够的刚度、强度和稳定性,间距适度,防止支撑沉陷,引起模板变形。上下层模板的支撑立柱应对准。4)合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(2)混凝土的拌制
a、优先采用预拌混凝土,其质量应符合GB/ T 14902 预拌混凝土的规定,并执行有关措施。
b、优选有利于抗拉性能的混凝土级配,尽量减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径、降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术,尽量利用混凝土后期强度。加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。
(3)混凝土的运输
a、运输混凝土时,应能保证混凝土拌合物的均匀性,防止分层离析现象,运送的容器应能保证快速运输,而且其运输频率应能保证混凝土施工的连续性。
b、运输车在装料前应将车内残余物质排净。当需要在卸料前续掺外加剂时,在外加剂掺入车后应进行快速搅拌,时间由试验确定。
c、运至浇筑地点的混凝土坍落度应符合要求,当有离析现象时,应进行二次搅拌,时间由试验确定。严禁向混凝土中任意加水。
d、由搅拌、运输到入模,当气温不高于25 ℃时,持续时间不宜大于90 min;高于25 ℃时,持续时间不宜大于60 min。当掺入外加剂或采用快硬水泥时,持续时间由试验确定。
(4)混凝土的浇筑
a、混凝土浇筑时应防止离析出现,振捣应均匀、适度。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。避免在雨中或大风中浇筑混凝土。
b、加强混凝土的早期养护时间。在混凝土裂缝的防治工作中,新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。同时防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。养护时间为一般为14~28 d。
c、当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时,应先墙柱后梁板。当板和梁在一起时,先浇筑梁,后浇筑板。
d、浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
e、施工缝处浇筑混凝土前,应将接槎处剔凿干净,浇水湿润,并在接槎处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂,保证施工缝处结合良好。
五、现浇钢筋楼板裂缝的弥补处理工法措施
在工程实际中,在采取了以上的综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生。裂缝的出现不但会影响结构的刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。当这些楼面裂缝发生后,应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作,然后再进行装修。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
1、表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
2、灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3、结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
4、混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
5、电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。
6、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
7、找平层增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强
钢筋混凝土现浇楼板裂缝是长期困扰施工单位的一个难题, 也是近年来业主质量投诉最多的问题。虽然理论认为, 混凝土裂缝尤其是因混凝土凝固收缩产生的裂缝是不可避免的现象, 这些裂缝一般被认为对使用无多大危害, 但在实际施工中仍有必要采取有效措施对其进行控制。
1 钢筋混凝土楼板裂缝成因分析
1.1 结构设计方面的原因
(1) 为追求较大的使用或居住空间, 现浇板跨度设计较大。现浇板的厚度与跨度比控制不当, 板厚偏小。
(2) 设计单位压缩配筋率使现浇钢筋混凝土楼板的配筋率偏小, 仅考虑内力作用的配筋率, 而忽视了温度应力对构件产生内力所需要配置的温度筋。
(3) 在双向板设计时, 短跨方向配筋一般能满足, 而长跨方向的配筋没有充分考虑。由于长跨方向的钢筋放置在短跨方向之上, 引起有效板厚减少, 而配筋量却没有增加。
(4) 设计的构造措施不当引起, 如转角的放射钢筋, 锚固长度, 温度钢筋的设置, 负筋长度没有覆盖整个负弯矩区域。
(5) 工程设计软件的大量使用虽然提高了设计人员的工作效率, 但有些设计人员仅凭设计软件计算结果进行配筋, 没有对计算结果进行分析比较, 没有对每个不同长跨比的单间进行细致的核算, 而只是进行粗略式的配筋。导致一些需要增加构造措施的部位未采取措施。
(6) 对一些应力较集中部位荷载差异变化较大的情况考虑不周, 配筋不足。 (1) 楼面配筋过少或过粗。 (2) 设计中未能充分考虑混凝土构件的收缩变形, 后浇带伸缩缝设置不合理。 (3) 设计中结构断面突变, 导致应力集中而设计未采取相应的构造措施。 (4) 在楼板设计中采用分离式切断配筋, 未考虑先配置贯通的温度收缩钢筋, 再配置分离式负筋。
1.2 施工坏境方面的原因
施工时的环境温度, 昼夜温差变化, 空气湿度变化等。
1.3 材料的性质和配合比的原因
(1) 如使用水化热过高的水泥;使用含泥量超过2.0%砂石骨料;砂石骨料级配不良;浇捣后没有及时进行保湿养护;使用外加剂与掺合料匹配不当或掺量过大。
(2) 矿渣硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥收缩值大, 粉煤灰水泥收缩值较小, 快硬水泥收缩值大。
(3) 粗细骨料含泥量大, 造成混凝土收缩值增大;集料颗粒级配不良或采取不适当的间断级配, 容易造成混凝土收缩值增加, 导致裂缝产生。
(4) 商品混凝土厂家为追求利益, 采用大掺量粉煤灰, 低价位, 低性能的混凝土外加剂, 以及细度模数低, 含泥量较高的细砂等导致混凝土收缩值增大, 导致裂缝产生。
1.4 施工方面的原因
(1) 混凝土搅拌时间不够或搅拌时间过长, 拌和后到施工现场间隔过长。
(2) 浇筑时发现坍落度偏小, 临时加水。
(3) 浇捣顺序有误, 震捣不均匀;坍落度过大、骨料下沉、泌水、浇捣不密实均会影响混凝土的密实性和均匀性, 导致裂缝产生。
(4) 连续浇筑间隔时间过长, 接茬处理不妥;钢筋保护层厚度超厚;模板变形、模板漏浆、浇筑混凝土、模板临时浇水施工。
(5) 硬化后混凝土没有达到一定强度就被扰动或承受荷载。
(6) 混凝土表面抹压不实或抹压不及时;养护措施不当或者养护不及时等, 混凝土早期脱水引起收缩裂缝。
(7) 钢筋成品保护不到位, 安装及主体班组交叉作业。楼板上层钢筋网在施工中大量踩踏, 造成马凳脱落、垫块位移、上下层钢筋叠合在一起未及时修理。支座端负弯矩钢筋受力最大处产生裂缝。
(8) 预埋管线处应力集中, 尤其对较粗管线和多根管线集放处, 未采用短钢筋网加强, 是容易导致裂缝发生的薄弱部位。
(9) 施工过程中, 片面追求工期进度, 在混凝土初凝后终凝前就开始下层施工, 大量材料、设备、人员进入未终凝的版面上。板面受冲击振动影响。
(10) 模板拆除未考虑双控, 即混凝土强度和实际施工荷载导致混凝土楼面超载引起裂缝。
2 钢筋混凝土楼板裂缝的预控措施
2.1 设计单位精心设计是前提
2.2 材料的选择与混凝土配合比的质量控制是基础
施工单位在选定商品混凝土供应商时应再三考察, 综合比较。选用生产能力强, 服务意识高, 质量有保证的商品混凝土供应商供应混凝土。并派驻场质量监督员, 对商品混凝土搅拌站的搅拌生产过程、使用的材料进行监控。并严格按照图纸设计要求商品混凝土供应商:
(1) 不得选用过期水泥 (出厂日期超过3个月) ;不宜选用刚出厂的水泥;不宜选用手摸感觉温度较高的水泥;应选用水化热较低的水泥。严禁同一厂家不同批号生产的水泥掺杂使用。
(2) 掺有拌合料的水泥用量不得少于280kg/m3。
(3) 水灰比不得大于0.6, 用于现浇楼板的混凝土的用水量不大于170kg/m3。商品混凝土现场浇捣时的坍落度高层应小于18cm。
(4) 选择砂粒粒径一般在0.38~0.4之间;砂的含泥量不大于2%;石子最大粒径≤40mm;骨料含泥量不得大于1%, 且有良好的级配。主体结构不得使用人工砂;水宜采用不含有害物质的洁净水。使用矿渣石粗集料时, 混凝土等级C20~C30时, 其坚固性经硫酸钠溶液5次浸泡烘干循环后的重量损失不得大于5%为合格。用于拌制现浇楼板混凝土的细骨料, 不得采用细砂、特细砂 (细度模塑Uf≥2.3) 。
(5) 掺合料:粉煤灰掺量不得超过水泥用量的20%。当有条件时, 可在混凝土中加入纤维等抗裂材料。
2.3 严格控制上层钢筋的正确位置是根本
在现浇楼板施工中, 上层钢筋的准确高度一直是施工中的一大难题, 也是楼板支座裂缝和转交裂缝的主要成因。主要有四个方面:钢筋较细、人员踩踏、弯曲下坠造成变形;钢筋网离模板有一定的高度, 无法受到模板的依托和保护;各工种交叉作业, 行走频繁, 无处落脚, 难以避免踩踏;上层钢筋网片支撑间距设置过大。宜在以下几个方面进行有效控制。
(1) 合理安排各工种的交叉作业时间, 各工种完工后做到不留“尾巴”或少留“尾巴”。
(2) 在楼梯和主要通道处, 铺设简易通道供施工人员走动。
(3) 做好职工班前技术交底, 重视保护好上层钢筋正确位置的重要性, 行走时必须自觉沿钢筋网中支撑点行走, 支撑点设置要以人为本, 间距应控制在0.6左右, 呈梅花形布置。
(4) 混凝土浇注前, 现场安排足够数量的钢筋工, 在混凝土浇筑前和浇筑中及时进行整修。
(5) 混凝土浇捣工在浇筑时应铺设活动跳板以扩大接触面, 尽量避免上层钢筋网受到踩踏而发生变形, 避免因混凝土保护层偏厚产生裂缝。
(6) 预埋管线处增设垂直于管线的短钢筋网加强, 管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿越, 交叉穿越处应采用线盒, 同时在多根管线的集散处宜采用放射性分布, 尽量避免紧密平行排列。
2.4 按专项施工方案实施是减少有害裂缝的保证
在主体结构施工过程中, 质量与工期的矛盾较突出。有时楼层浇筑混凝土达不到24h就忙着赶工期进行钢筋绑扎材料调运等工序。该做法极易造成混凝土早期就产生裂缝。这种裂缝一旦形成, 就难以闭合, 成为永久性裂缝。宜采取以下有效措施加以防止。
(1) 对主体结构工期不能强求过快。混凝土楼面浇筑完毕后, 必须养护24h以上并用草袋或塑料薄膜加以铺盖, 保持板面湿润。楼层的施工速度宜控制在6~7d, 以确保混凝土楼面起码的养护时间。
(2) 科学合理安排施工工艺。楼层混凝土浇筑24h内只作一些定位放样的工作。24h之内不允许向楼板面上吊卸大量材料、设备, 避免冲击振动。32h后分批安排吊运小批量、小重量物资上楼, 并严格做到轻装轻卸, 控制和减少冲击振动频率。48h后吊装主要建筑材料上楼, 材料要分散就位, 不得集中堆放, 以减少楼面荷载和振动。
(3) 对大开间材料调卸堆放区域, 支模前应预先考虑采用加密立杆和搁栅, 增加模板支撑刚度的加强措施, 减少模板变形, 提高抗冲击振动荷载的能力。
(4) 模板安装必须构造紧密, 便于拆除, 不漏浆, 不影响混凝土均匀及强度发展, 并能保证构件形状正确规整。板底模板拆除时间应尽量控制在该层板混凝土浇筑完成28d以后。
2.5 科学合理的养护方法是保障
干缩湿涨是混凝土物理特性。科学的养护方法是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施。混凝土浇筑后, 早期的合理护养可以避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝的发生, 应防止在烈日下暴晒和大风袭击, 必须坚持覆盖塑料薄膜或麻袋进行妥善的保湿养护。
3 结语
面对钢筋混凝土现浇楼板裂缝, 只要设计人员对荷载要素、平面尺寸差异进行综合考虑, 精心设计;施工人员做到严格选材, 精心施工, 合理养护;钢筋混凝土现浇楼板裂缝定能得到有效控制。
参考文献
[1]GB50204-2002, 混凝土结构工程施工及验收规范[S].
关键词混凝土;楼板裂缝;控制
中图分类号TU225文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0104-01
随着我国市场经济的不断发展,住宅商品化已成为主流,市场上商品房是居民住宅的主体,因此住宅工程质量的好坏将直接关系到老百姓的切身利益和社会的平稳发展。在提高住宅工程质量的过程中,设计多采用了有较好整体性、抗震性、耐久性的现浇钢筋混凝土楼板,但在工程的施工后期、工程验收及使用中不断发现楼板有裂缝现象出现。虽然大部分裂缝为非受力裂缝,且缝宽较小,但若不加以处理,不仅会影响观感,还会影响到用户的使用功能,甚至会带来一定的隐患。因此,分析产生现浇混凝土楼板裂缝的原因并进行有效控制是住宅工程建设者亟待解决的课题。
1现浇混凝土楼板裂缝的类型及特征
工程为高层住宅楼,两栋塔楼,框架—剪力墙结构,地下1层,地上14层,总建筑面积44900m2。住宅标准层板厚主要为110mm,局部为120mm,厨房、阳台板厚为100mm。施工时采用商品混凝土。楼面结构施工后3个月开始出现裂缝。裂缝类型及特征为:
1)房间板面四角处斜 45°向裂缝。该类裂缝宽度在0.3mm以内,且数量最多。2)沿楼板跨中,特别是沿楼板内电气导管敷设方向的裂缝。此类裂缝多为直线型贯通裂缝,缝宽较小,数量较多。3)楼板支座处裂缝。此类裂缝沿墙体四周不规则分布,裂缝宽度较宽。
2裂缝的性质和产生裂缝的原因
上述的裂缝的形成基本由于外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工等方面问题,产生的原因分析如下:
2.1设计原因
1)现行设计规范侧重于按强度考虑,未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑,配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大楼面梁的约束,限制了楼面板混凝土的自由变形。因此在温差和混凝土收缩变化时,板面在配筋薄弱处首先开裂,产生45°左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响,但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷,容易引起住户投诉,是裂缝防治的重点。2)混凝土现浇楼板内设计多采用 PVC导管敷设,电气导管的位置通常设在中性轴的下侧,而且部分管线管径较大、板内布管密集或重叠等因素均会形成抗裂薄弱部位。在该区域的结构因混凝土的收缩特性及受载荷作用下极易产生直线形状裂缝。3)本工程为高层住宅,设计柱网较密、截面尺寸大,且设有剪力墙,因此结构竖向刚度大,而楼板的刚度较竖向刚度小。当各类因素引起水平变形时,易造成板角开裂。
2.2施工原因
1)本工程楼板所用商品混凝土强度为C40、C35、C30,其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2-1.3倍,商品混凝土单方用水量较大(200Kg)。其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后,板面和板底长期裸露在大气中,正是这种环境效应,和尺寸效应的共同影响 ,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。2)施工荷载的过早施加、超载也是造成混凝土早期裂缝的主要原因。为赶工期,楼面混凝土浇完后常常不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,人为因素过早地震动、过早地堆载会造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。3)水电预埋管施工时位置不当。位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;多根管线并行布置时,由于间距过小甚至并拢,更易产生裂缝。4)在混凝土浇筑过程中的不当踩踏,造成板的负筋变位下沉而产生裂缝。保护层过大会降低板的有效截面高度和承载能力,在混凝土自身收缩应力及受荷作用下,使楼板表面产生裂缝。5)本工程商品混凝土所使用的膨胀剂为UEA,需其钙钒石水化反应充分完全才能有效发挥其膨胀性能。项目部虽较重视混凝土浇筑后 1-2天的养护工作,但当上部主体施工开始后,因无法覆盖养护,只能让板面上部暴露在空气中,间断性地浇水养护,造成商品混凝土有效补偿收缩的性能降低而出现裂缝。
3裂缝的控制措施
3.1设计方面
1)设计时对四周的阳角处楼面板配筋进行加强,负筋不采用分离式切断,改为沿房间全长配置,并且适当加密加粗。
2)楼板筋设计应采用细径密排,最好采用双层双向钢筋,屋面、转换层楼面配筋宜加强。为防止温度及收缩引起的次应力影响,适当提高配筋率,这样可提高混凝土结构体的极限拉伸应变及混凝土抵抗干缩变形的能力,防止因混凝土自身收缩出现大量的应力集中点,导致局部出现塑性变形产生裂缝。另外,角部设置放射筋,预留洞口等薄弱部位应设置加强筋。
3)楼板内管线应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可采用线盒,同时在多根管线的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保管线底部的混凝土灌筑顺利、振捣密实。并且当管线数量众多使得集散处的混凝土截面大量削弱时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3.2施工方面
1)认真做好现浇板养护工作,混凝土浇筑完毕12h内,及时进行合理养护,应尽可能采用覆盖养护,保证规定的养护时间,一般情况下不少于7天,对于掺有外加剂的混凝土应不少于14天。做好混凝土的浇水养护 ,既可减少温度产生的裂缝 ,也可降低混凝土收缩而产生的裂缝。2)严格施工操作程序,不盲目赶工。混凝土楼板浇筑时应设置运料通道,浇筑过程中应指派专人护模、护筋,可视实际情况设置合理的施工缝或后浇带。混凝土模板支撑应满足刚度、强度和稳定性要求,严禁提前拆模。在现浇混凝土初凝后、终凝前应实施抹压工艺,赶压的遍数可根据具体情况确定。尽量杜绝在混凝土楼板上过早的堆料及作业,防止其因早期加荷受损而出现内部缺陷,引起楼板整体挠度增大,导致跨中部位或支座部位出现结构裂缝。3)采取有效固定措施,经计算高度的钢筋撑脚,预埋管线时管扎在撑脚上或采用砂浆垫块固定,使预埋管布置在板中部;并行走向管线间距应大于0.25m,在管线集中或交叉处设加强筋,并在上下部铺放钢丝网。4)钢筋的加工及安装均应符合设计及规范要求,严格控制板面负筋保护层厚度。现浇板负筋按设计要求都放在板上面,有梁通过或隔断时一般放置在梁钢筋上面或与梁钢筋绑扎在一起。为了控制好负筋保护层厚度,必须采用Φ10—Φ14的钢筋马凳,纵横间距800mm左右来固定负筋的位置并用电焊把马凳现负筋焊牢,使马凳在混凝土浇筑过程中不移位,保证负筋不下沉,从而有效控制负筋保护层的厚度,不使板负筋保护层过厚而产生裂缝。5)通过商品混凝土生產级配中材料的替换和外加剂的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纤维,可有效减少早期收缩裂缝;合理选用混凝土膨胀剂,其掺量应经试配确定,来满足设计的限制膨胀率;加强养护,延长养护时间,也可在板面和板底拆模后涂刷养护剂,避免混凝土的早期干缩,确保膨胀剂产物的充分水化,使混凝土达到有效的补偿收缩作用。
4楼板裂缝的修补方法及效果
1)宽度 ≤0.3mm的非贯穿裂缝,对结构承载力及持久强度无有害影响,可采用 6202胶泥封闭处理;2)宽度 >0.3mm的非贯穿裂缝会引起钢筋锈蚀,影响结构持久承载力,采用表面防水聚酯砂浆封闭法处理;即沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用防水聚酯砂浆嵌补。3)不成片、分散的贯穿性裂缝会引起钢筋锈蚀,影响使用功能,采用改性环氧树脂灌浆法处理。
5结束语
民用住宅工程现浇混凝土楼板裂缝产生的原因可能是多方面的。因此我们应认真检查,并针对易产生楼板裂缝的因素,通过精心施工,严格管理,在施工过程中进行有效地控制。
参考文献
[1]徐培福等.高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用[M].中国建筑工业出版社,2003.
[2]中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会,混凝土质量专业委员会-高强与高性能混凝土专业委员会[M].钢筋混凝土结构裂缝控制指南,化工工业出版社.2004.
作者简介
混凝土桥梁裂缝成因分析与控制
桥梁施工过程中,很容易出现裂缝.裂缝的出现不仅仅影响工程质量甚至会导致桥梁垮塌.文章对混凝土桥梁裂缝成因分析与控制进行了探讨.
作 者:张恒文 作者单位:新疆公路工程咨询公司,新疆,乌鲁木齐,830000刊 名:中国科技博览英文刊名:ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年,卷(期):2009“”(35)分类号:X924.4关键词:混凝土桥梁 裂缝成因分析 控制
施工阶段混凝土裂缝产生的原因:
裂缝的出现极大部分是由于温度、收缩和地基不均匀沉降产生的变形引起的。在地下室施工时,因为上部荷载不大,地基下沉的可能性较小,主要还是由于温差和收缩变形引起的。其出现的直接原因有:1)设计方案不完善
2)泵送商品混凝土的广泛应用,导致混凝土的收缩及水化热增加。
3)混凝土的等级日趋提高,水泥的用量相应增加。
4)由于地下室底板较厚及大量采用超静定结构,使结构的约束应力不断增大。
5)施工方法不当。
控制裂缝的措施:
1)合理设计钢筋
钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7~15倍,合理的钢筋配置可以起到减轻混凝土收缩的程度,在相同的配筋率下,应选择细筋密布的办法。
2)合理留设伸缩缝
伸缩缝是为了防止结构因温度效应而设置的一种结构缝。我国现行的《钢筋混凝土结构设计规范》规定:现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m,合理设置伸缩缝对大体型结构防止温度裂缝是非常有效的。
3)后浇带
它是施工期间保留的临时性温度收缩变形缝,是一种特殊的施工缝。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝。要求在浇捣后浇带之前,结构混凝土至少30%的收缩已完成。
4)选用相应的水泥
混凝土内部实际最高温升,主要取决于水泥用量及水泥的品种。应优先选用水化热较低的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥。在符合设计的情况下,充分利用混凝土的后期强度,减少水泥的用量。地下室外墙施工时,考虑到矿渣水泥比普通硅酸盐水泥收缩量大25%,因此墙板采用普通硅酸盐水泥为好。
5)骨料
目前泵送混凝土的碎石规格一般为5~25mm。根据试验,采用5~40mm石子比采用5~25mm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。
6)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比2.3的中砂每立方砼可减少水泥用量约30kg,减少水用量20~25kg,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时,砂率应控制在38%~45%。
7)使用粉煤灰等矿物质外掺料
由于粉煤灰颗粒呈球状,为中空结构,主要成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO,因此在混凝土中掺入粉煤灰对改善混凝土的和易性,替代水泥用量降低水化热,减少收缩,提高抗裂性有着良好的效果。但应注意掺入粉煤灰后混凝土的早期强度较低,掺量应根据水泥的品种、不同的`工程对象、施工工艺,通过试验确定。
8)外加剂
为达到抗裂、防水的目的,在配制砼时,一般需要掺入减水剂、缓凝剂、微膨胀剂等。外加剂的质量对混凝土的影响非常大,掺入有效的外加剂可以减少水泥和水的用量,从而降低混凝土水化热和收缩防止裂缝.
9)控制混凝土浇筑温度
根据规范规定,对大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行,使混凝土温度均匀上升,浇前应在室外气温较低时进行,混凝土浇筑温度不宜超过28℃。夏季施工时,如果混凝土的入模温度过高,可用冷水作为搅拌用水,也可将粗骨料遮盖,防止日晒以降低温度。
混凝土浇筑以后,混凝土升温而达到的最高温度主要是混凝土入模温度与水化热引起的。故控制浇筑温度可以降低混凝土后期温度和温差.
10)注意混凝土施工的操作程序
除在施工中应切实按照《混凝土结构工程施工及验收规范》执行外,还应做好:a)、控制好坍落度,混凝土为便于泵送,一般要求有较大的坍落度,一般搅拌站是通过外掺高效减水剂来解决。施工单位在定货时应在合同中提出所需砼的坍落度值。坍落度一般控制在120±20mm为宜。b)、泌水,商品混凝土在浇振过程中会发生大量的泌水,当混凝土大坡面的坡脚接近尽端模板时,可改变混凝土浇捣方向,即从尽端往回,与原料坡相交成一个集水坑,用软轴泵及时排除。c)商品混凝土的表面水泥浆较厚,在浇捣后要进行处理,一般先初步按设计标高用长刮尺刮平,然后在初凝前用滚筒碾压数遍,再进行二次抹面,提高砼表层密度,消除收缩裂缝。
11)加强混凝土的养护
塑料薄膜覆盖或浇水草袋覆盖养护是高层建筑地下室底板防止产生裂缝的一重要环节,目的是控制温差,防止产生表面裂缝,可充分发挥混凝土早期强度,使温度产生的应力σmax抗拉强度Rf,防止产生贯穿裂缝。另一方面,潮湿的环境可防止混凝土表面因脱水而产生的干缩裂缝,浇水养护不少于14d。
12)做好测温工作
底板混凝土测温工作是为了掌握大体积混凝土水化热的大小。通过调节措施来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度。
摘要:近几年,水泥混凝土路面以其抗压、抗弯、抗磨损、高稳定性等诸多优势,在各级路面上得到广泛应用。仍存在着不少问题,如开裂、断板、沉陷、错台、唧泥、拱起、坑洞、麻面、露骨等病害,影响了路面的使用性能,论文针对水泥混凝土路面裂缝形成的特点和类型,分析裂缝产生的原因,从混凝土材料的选用及混凝土的配合比等方面提出预防措施。
关键词:水泥混凝土路面裂缝预防措施
近年来,我国高等级公路工程得到迅速发展,作为其技术关键之一的路面工程也得到明显发展,其中包含水泥混凝土路面的广泛推广使用。但随着水泥应用的越来越广泛,在现实的应用过程中产生了许多病害,如开裂、断板、沉陷、错台、唧泥、拱起、坑洞、麻面、露骨等病害,在这些病害中最常见、最普遍、对水泥砼路面性能影响最大的是裂缝,裂缝的处理在道路养护中成为很重要的一个分支。因此,水泥混凝土路面后期的养护、维修工作就显得尤其重要。
1.水泥混凝土路面裂缝形成及原因分析
水泥混凝土路面裂缝主要表现为表层裂缝和贯通板厚裂缝(也称为贯穿裂缝),其产生的原因是不同的。笔者结合工程实践中的表层裂缝和断板现象,
1.1表层裂缝
1)塑性收缩
在水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析,实际是粗骨料从混合料中分出,集料颗粒下沉,水分向上迁移,从而形成表面泌水,使水泥混凝土路面表面含水量增加,毛细水面形成凹面,产生较大的表面张力,同时固体颗粒间产生毛细管张力,促使颗粒凝集,当混凝土表面尚未充分硬化,不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。影响混凝土塑性收缩开裂的内部原因是水灰比、细掺料、混凝土的温度、凝结时间等,外部因素是风速、环境温度、相对湿度等。
2)温度引起裂缝
裂缝产生的原因是因为混凝土所使用的原材料受到外界的影响而产生的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,内部温度升高产生膨胀,而外部则因热量散失而收缩,在混凝土表面引起拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
3)干燥裂缝
是在路面养护完毕,经过一段时间后在表面出现的裂缝;这种裂缝多沿一个方向分布,裂缝较细,长度一般在2~10Cm、缝宽0.1mm、深1~2cm。这类主要是施工养护不当引起早期开裂。混凝土结构的耐久性及强度也受到混凝土表面养护状况的影响。过早开放交通也会破坏混凝土的内部水化结构,影响强度增长,形成裂缝。
1.2贯穿裂缝
贯穿裂缝及断板主要是在施工过程中产生。在混凝土早期裂缝中,可以说没有一种裂缝不与施工因素有关。施工裂缝主要是指由施工因素产生的裂缝,其成因主要有两方面:1)振捣不够,拆模过早,因而引起混凝土表面和边部开裂。2)在不中断交通的情况下,分边施工,先期施工的混凝土板块通车后,影响新浇筑的.板块,产生振动裂缝。对防止施工裂缝的产生,并非一个纯技术问题,在很大程度上是施工管理问题。只要严格控制施工质量,正确执行施工技术操作规程,因施工因素产生的裂缝是可以防止和避免的。可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等,其明显特征是裂缝贯通混凝土板全厚。
2.混凝土路面裂缝的控制对策
2.1认真选择混凝土原材料
1)水泥的选用。通常应选用强度高、干缩性小、抗磨性能及耐久性能奸的水泥,施工时根据公路等级、工期要求、浇筑方法、路用性能要求、经济性等因素选用合适的水泥品种从标号。
2)粗谷料。粗骨料的强度应高于混凝土标号的1.5倍,其压碎值不宜大于2O%;骨料的强度要符合质量要求,通过硫酸钠溶液浸泡,然后烘干,经5次循环的重量损失不宜大于8%.;粘土、淤泥、尘屑、硫化物和硫酸盐、有机质、云母、轻物质及针片壮颗粒等有害杂质,要采取高压水冲洗等措施将其控制在3%以内; 3)细集料。细集料应采用地质坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂,并应符合细集料技术指标的规定。制砂是由制砂机生产的细集料,粗糙、洁净、棱角性好,应该推广使用。
4)水。清洗集料、拌和混凝上及养生所用的水,不应含合影响混凝土质量的油、酸、碱、盐类有机物等。饮用水一股均适用于混凝土。
2.2混凝土配合比设计
1)目标配合比设计阶段。应采用工程实际使用的材料计算各种材料的用量比例,配合成的矿料级配应符合规范要求,并通过马歇尔试验确定最佳沥青用量。对多雨潮湿的南方地区,除应重视车辙问题外,还应该考虑水损害的问题。一方面采用合适的抗剥落措施;另一方面为达到密水效果,应注意设计空隙率。
2)生产配合比设计阶段。在生产配合比设计阶段应结合工地实际材料情况确定最佳级配,一方面能确保混合料性能,另一方面亦能保证生产需要。
3)生产配合比验证阶段。配合比规定程序审查批准后,才能进行试拌试铺,验证生产配合比的正确性。由此确定生产用标准配合比,以此配合比作为生产上控制的依据和质量检验的标准。
2.3水泥混凝土路面平整度指标控制
水泥混凝土路面板的平整度是使用质量的最重要指标。平整度高的路面,不但可以提高通过能力,提高经济效益,而且还可以减少对面板的冲击力,从而延缓甚至避免错台、卿泥、断裂现象的发生,从而延长路面使用寿命。
2.4做好养护工作
1)建立完整的水泥混凝土路面日常养护方法。为做好水泥混凝土路面的养护工作,延缓混凝土路面的进一步破坏,我们一方面认真总结过去养护工作中的经验教训,一方面,不断积极探索、试验,初步摸索出一条水泥混凝土路面日常养护的有效方法。注意在入冬和雨季前全面进行一次路面纵横灌缝或补缝工作,减少路面水下渗。
2)破碎板块修补。对严重破碎板、板角断裂等病害,采取整块切除原混凝土面板或局部切除原混凝土破碎部分,用普通混凝土或掺加JK24型外掺剂的早强混凝土进行修补。
3)板底压浆。对混凝土板底脱空现象,应及时进行压浆处理。压浆技术已使用2~3年,效果良好,目前已成为水泥混凝土路面的一个重要养护措施。
3.结语
总之,水泥混凝土路面施工既有水泥混凝土施工特点,也存在路面工程的普遍特性,在施工过程中应首先从原材料开始控制,合理设计,精心施工,规范养护等,保证施工质量,按照行业规范标准施工养护,并且结合工程实际,相信水泥混凝土病害的防治这一问题一定会得到有效控制。
参考文献:
近年来,有关现浇混凝土楼板裂缝的质量投诉逐年增加。裂缝质量问题的出现,不仅影响了建筑工程质量,而且因处理裂缝花费了大量的时间、人力和物力,造成了许多不必要的经济损失。如有的工程施工时间只用一年,而修补裂缝竟然耗费了三年,甚至修补费用也超过了土建费用。因此,准确分析混凝土裂缝的成因,有效地控制混凝土结构裂缝的出现以及经济、合理地对混凝土裂缝进行处理,成为当前极其紧迫和重要的一项研究课题。
为了全面分析裂缝现浇混凝土楼板产生的原因,更好地治理这一质量通病,现针对产生裂缝的现状,从设计和施工两个方面对其产生的原因及应采取的相应控制措施,进行分析和研究。
1 钢筋混凝土结构裂缝原因分析
(1)混凝土结构的改变。目前预制混凝土结构使用的越来越少,大量使用的是现浇结构,全部在现场完成,产生裂缝难以避免。随着高层建筑和大型设施的出现,更多地使用超长、超厚以及超静定结构,而且随着混凝土强度等级的提高,结构体积的加大,其刚度也大大增加。
(2)水泥性能的改变。新的水泥标准提高了水泥强度,水泥生产厂则从配料上增加了硅酸三钙和铝酸三钙的比例,同时提高了水泥粉磨细度,这些措施也同时提高了水泥的水化热以及收缩率,使混凝土容易产生温度和收缩裂缝。矿物掺料以及外加剂的广泛使用及其品种的增加使混凝土的性能有了较大的改善,但随之而来的是因使用不当而产生裂缝的后果。
(3)施工工艺的改变。使用大流动性的混凝土虽然加快了施工进度,减轻了劳动强度,但是其用水量、胶凝材料用量和砂比率将随之提高,从而增加了混凝土开裂的机会。结构设计中只重视极限承载力状态而忽略正常使用状态,忽略了构造设计和构造配筋的作用。
(4)对于高强高性能混凝土的研究比较多,但是对于中等强度高性能混凝土的研究相对比较少,混凝土抗拉性能、温度、收缩、徐变等长期性能的实验研究相对比较少。
2 现浇混凝土楼板裂缝的控制措施
2.1 从设计的角度控制楼板的裂缝
(1)适当增加板厚。目前楼板设计中对于水、电管线普遍采用暗埋于楼板内的做法,这种设计方法使板内有效截面受到不同程度的削弱。随着施工工艺的提高,考虑到板内水、电管线的布置,板厚应大于L/30~L/50 (L为单向板跨度域双向板短向跨度) ,一般楼板厚度应大于l00mm,屋面板厚度宜大于120mm.
(2)屋面板应采用双层双向配筋。若楼面双向板负筋按分离式配筋,在板面无负筋区应配置双向钢筋网与负筋搭接200mm。在有条件时宜采用双层双向配筋,即负筋也拉通配置。
(3)采用预应力钢筋混凝土结构,这是防止楼板开裂的最有效的方法之一。
2.2 从施工角度控制楼板的裂缝
目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5~7天左右一层,最快时甚至不足5天一层。因此当楼层棍凝土浇筑完毕后不足24小时的养护时间,就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动,而吊运的材料往往暂时存放在开间较大的房间里,这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的混凝土总收缩值相对小开间要大的不利因素外,更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。针对这类因素的控制措施如下:
(1)主体结构的施工速度不能强求过快,楼层混凝土浇筑完后的必要养护必须得到保证;主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6~7天一层为宜,以确保楼面混凝土获得最起码的养护时间。
(2)科学安排楼层施工作业计划,在楼层混凝土浇筑完毕的24小时以内,可限于做测量、定位、弹线等准备工作,最多只允许暗柱钥筋焊接工作,不允许吊卸大宗材料,避免冲击振动。24小时以后,可先分批安排吊运少量的暗柱和对剪力墙钢筋进行绑扎,并做到轻卸、轻放,以控制和减小冲击振动力。第3天方可开始吊卸钥管等大宗材料以及从事楼层墙板和楼面模板的正常支模施工。
(3)在模板安装时,吊运 (或传递上来的材料应做到尽量分散就位,不得过多地集中堆放,以减少楼面承重和振动。
(4)对计划中的临时大开间材料吊卸堆放部位 (一般约40m2左右) 的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆 (立杆的纵、横向间距均不宜大于800mm) 和搁栅增加模板支撑架刚度等加强措施,以增强刚度、减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载;楼板上堆放的材料不得超过模板设计的荷载,并应在该区域的新浇筑混凝土表面上铺设旧木模或垫通长木方(木方的位置要靠近楼板根部或与下部支撑对齐),用以保护楼板和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
摘要:现浇混凝土是工业与民用建筑中普遍采用的结构形式, 由于多方面原因, 现浇楼板的裂缝成为一项常见的工程质量通病, 并成为工程质量问题投诉的热点。本文在对混凝土结构裂缝产生的机理进行分析的基础上, 从设计和施工两个方面提出了相应的预防控制措施。
关键词:板面裂缝;裂缝分析;设计;施工
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)26-0138-02
钢筋混凝土结构或构件出现裂缝,已成为了一种质量通病,特别是现在的商品房对工期要求比较紧的裂缝出现的情况更为普遍。裂缝的出现首先给人的印象就是结构是否安全,其次是影响美观。从专业角度来分析裂缝起主要影响有:会破坏结构整体性、降低结构刚度,影响结构承载力。有的裂缝虽对承载力无影响,但会引起钢筋锈,从而间接的影响结构安全。因此我们应该足够重视混凝土结构中的裂缝,文章就商品房中裂缝作简单的讨论。
1 裂缝产生的部位
从本院已大量施工的住宅工程现浇楼板裂缝发生的部位来看主要集中在板的支座部位,板的阳角处及异形板中;在一些矩形大板中偶尔也会产生裂缝,但相对比较少;当建筑的长度超过一定范围后在房屋的端部开间内也会产生裂缝。另外屋面板出现裂缝的情况也比较多。
2 裂缝形成的原因
裂缝形成的主要是由荷载超过设计范围、结构计算模型简化误差、混凝土结构材料收缩、温度、基础沉降不均以及结构不合理等原因造成的。从技术角度来分为:设计、施工、原材料不合格等方面问题,具体分析包括以下几个方面:
2.1 设计原因
①楼板板厚不足。现在混凝土结构的强度等级基本上都是C30,就其材料强度来说不存在强度不够的问题因此楼板的刚度不够主要是板的设计板厚不够,在我们楼板跨比较大或是异形板中过分相信我们的计算软件,而且忽略了挠度计算值,从而把板的厚度取得比较薄,虽然我们的板配筋足够了,但是由于挠度过大板也会开裂。
②楼板配筋设计不合理。现在大多数设计人员在配板钢筋的时候支座负弯矩筋长度一律按板短跨的1/4来取,而在板跨比较大的时候还应根据板的受力应力图来确定支座钢筋的长度。因此板负弯矩筋长度不足也是容易引起板支座开裂。其次现在我们的板钢筋强度都很高一般采用的是冷轧带肋钢筋或三级钢,在计算中没有考虑最小配筋率的要求或是把钢筋间距设计过大从而造成板的开裂。
③板的温度应力。温度对局部板的影响主要是异形板和跨度比较大的板较为明显,在大板和异形板中由于种种原因我们的设计人员只配置一定长度的负弯矩钢筋而不设置温度应力筋,当温差较大时板往往就会开裂。
④板内管线过于集中。现在人们对住房的品质要求越来越高,其主要的强电和弱电线主要从板内的管线内通到各个房间,而高层住宅中线路是分别从电井里引向各套住宅。因此在电井周围班内管线就比较多,由于设计的板厚不够或在管线的上面没有设置钢丝网就容易现沿管线表面呈直线状的裂缝。
⑤加载过早。当混凝土强度还未达到设计要求时,施工单位把材料堆放在楼板上造成板开裂。
2.2 施工原因
①施工技术原因。现在我国正大跃进式的发展房地产,就其要求我们有足够的技术施工员,而在较短的时间内显现出我们专业技术人员比较匮乏从而我们的施工队伍技术参差不齐,施工处的成品质量也比较差,主要体现在以下几个方面:
首先,施工时模板未固定好,在浇筑混凝土的时候模板移动出现局部爆模从而影响板的平整度和厚度,直接影响了板的荷载承受能力。板保护层厚度过大造成板钢筋骨架的有效高度不够,从现场来看主要是板顶面保护层厚度过大而部分地面保护层又过小甚至局部地方钢筋直接与模板接触了,从而减小了板的截面有效高度直接减小了板的承载力。
其次,支座钢筋的影响。在施工时很多施工单位都不在板支座附近设置铁马凳在现场人员的走动下经常把板负筋踩踏而浇筑混凝土时又不把钢筋拉起来,相当于此支座处没有设置负弯矩筋从而使支座处经常出现裂缝。此裂缝的形成原裂缝整治中经常找不到原因,为我们处理带来了极大的困难,因此应该引起我们设计、施工及监理等有关人员的高度重视。
②养护时间不足。为了赶工期现在我们的商品房一个月可以施工5~8层左右,把大量的时间放在了钢筋上面,在混凝土浇筑完后很少去养护,养护的次数明显不够,特别是夏天影响更为明显。养护的水量和次数不够混凝土的早期强度很难达到规范要求,而下一道工序又是接着在该层上施工,荷载早早的加在上面板就极易开裂了。
③水化热的影响。水化热主要是在大体积混凝土中影响较为显著(如转换层的梁板柱)。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断升高,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。因此在进行大体积混凝土施工时应选择水化热小的水泥、合理的施工方法以及后期加强混凝土的养护。
3 防治裂缝的主要技术措施
我们分析了裂缝产生的主要原因,其防治措施也主要是从设计、施工及原材料几个方面来实施,其主要防治措施主要包括以下几个方面。
3.1 加强设计控制
梁板混凝土强度等级不宜过高一般不大于C30;当混凝土强度较高时应采取合理的构造措施,如加入适量的外加剂或适当提高板的配筋率以及板采用双层双向配筋等。现在板钢筋一般采用高强度钢筋,从计算要求来说钢筋间距可以做到250 mm或300 mm;但考虑到现行的施工技术水平及施工误差等因素的影响板钢筋间距不宜大于200 mm。
分布钢筋的影响:现在部分设计人员忽视分布钢筋的作用,分布钢筋除了固定受力钢筋外还起着分担一部分板荷载,以及抵抗温度变形的作用。分布钢筋设置不合理也有可能造成板开裂,因此我们应该重视分布钢筋的设计。
负弯矩筋长度影响:现在我们的设计主要是依靠设计软件来完成,由于设计水平的不同,部分设计人员专业知识不够,过于依赖设计软件,不注重规范和结构概念设计,设计软件计算的是多少设计图上就画多少而不去看我们的设计内力包络图。在板跨度比较大或板荷载比较大的情况下负弯矩筋有可能就不止我们规范规定的最低要求的1/4板跨。因此笔者建议在板跨度较大、异形板及荷载较大的重要结构板宜双层双向配筋,适当提高板的配筋率或适当加长负弯矩筋的长度。
3.2 加强施工技术水平及施工规范化措施
除了减少设计方面产生的裂缝外,加强施工技术水平和施工规范化要求也可以有效防止裂缝的产生。首先施工应有专业的施工技术员,施工员应能够完全读懂设计图纸,懂得设计人员的设计意图以及懂得必备的结构专业的构造措施。其次施工人员应有专业素养及强烈的责任心责任感。在施工过程中加工出来的成品应尽量做到标准化规范化。
混凝土结构中混凝土是脆性材料,而只有钢筋和混凝土有效的结合才能保证结构的合理受力,因此钢筋工程在施工过程中尤为重要。现就在结构验收过程中发现的钢筋问题分析如下:
钢筋在楼面混凝土板中的受拉或受压,承受外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用。混凝土板受力主要是要保证截面的有效高度,影响因素为板的上下面保护层厚度和钢筋之间的有效高度。在实际施工中,楼面下层的钢筋网在受到垫块及模板的依托下保护层比较容易控制,但纵横向的垫块间距应限制在一定的范围内,垫块间距过大很难保证垫块之间钢筋的保护层厚度,因此垫块应尽量采用混凝土预制垫块且尺寸不宜过大,尽量把垫块间距缩小以保证截面的有效高度从而保证板不至于承载力不足而引起板开裂。
楼面上层钢筋网位置的有效保护一直是施工中的一大难题。其原因为:板钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;因此要求在上下层钢筋之间设置铁马凳或其它固定工具。一般来说铁马凳的数量1m2内不少于3个,且应绑扎在上下层钢筋之间。在人流走动较大的部位应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到踩踏变形。
加强管理,使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置,必须行走时,应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行,不得随意踩踏中间架空部位钢筋。在浇筑混凝土时发现有被踩踏的钢筋应及时复位。
3.3 防治预埋线管处裂缝的措施
预埋线管处的裂缝防治预埋线管,特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位,因此在管线比较密集的地方应该附加细钢丝网。
3.4 材料堆放区域的楼面裂缝防治
目前在主体结构的施工过程中,普遍存在着质量与工期之间的矛盾。当混凝土浇筑完毕后施工单位又要急着下一层施工,各种原材料集中堆放在楼面上,而这个时候混凝土板还未达到规范要求的强度。这种情况下混凝土板会应为承载力不足而开裂。
对于计划中的临时大开间面积材料堆放区域部位的模板支撑架在搭设前,就预先考虑采用加密立杆和搁栅增加模板支撑架刚度的加强措施,以增强刚度,减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载,并应在该区域的新筑砼表面上铺设旧木模加以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。
3.5 加强对混凝土的养护
混凝土的养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生。但实际施工中,由于赶工期和浇水将影响弹线及施工人员作业,因此混凝土往往缺乏较充分和较足够的浇水养护延续时间,尤其是在夏天应特别注意浇水养护混凝土以保证混凝土达到各个阶段的强度值。
4 结 语
总之,裂缝的防治是一个系统的工程,需要从设计、施工及原材料等各个环节采取有针对性措施加以综合预控,这样才能达到较为理想的效果。
参考文献:
建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,伴随着商品混凝土的推广,建筑楼面出现裂缝的机率在增加,日益受到社会人士关注;专家认为控制裂缝是个系统工程。楼面结构出现裂缝原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面问题,而楼面沿板内预埋管线出现的裂缝尚未引起工程人员足够重视,寻找其成因,利于有目的进行裂缝控制。
混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝,从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的,相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害,但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性,会对钢筋产生腐蚀,是受力使用期应力集中的隐患,应当尽量在各方面给予重视,以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。
一、裂缝的成因分析
裂缝的形成有外荷载、结构计算模型差异、材料的收缩(主要为的混凝土收缩、温度变形)等原因造成。从技术角度来分析,有设计、施工、材料等方面问题,主要反映如下:
1、从设计方面看 ⑴楼板刚度不足:设计按多跨连续板进行配筋计算,侧重于满足结构安全,较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素,楼板高跨比仅为L/33.6-L/35,其刚度较小对裂缝控制很不利。⑵楼板构造配筋设计不周:设计在支座处按常规配设负筋,在中部板面不配钢筋,当板面出现温度变形和混凝土收缩,因无构造钢筋约束,板面即出现裂缝。⑶楼板内布线欠合理:由于水电施工图由各专业设计,实际施工中出现水电管交叉叠放,或由于设计考虑管内容线面积,部分预埋管径≥D25;且设计管线位置在楼板跨中,即在单层双向配筋处,楼板有效截面受到很大程度(15%-40%)削弱,成为楼板最易开裂的部位;当楼板收缩应力大于混凝土极限抗拉强度时,即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。⑷从房屋的空间结构来看,剪力墙刚度大,约束了剪力墙间梁板的水平向自由变形,而梁刚度又较板刚度大,因各类因素引起的水平向收缩变形均集中到剪力墙间刚度最小的板上,造成这块板开裂。⑸膨胀剂的选用与掺量:设计未明确混凝土的限制膨胀率,只提出膨胀剂的品种和掺量范围,施工时按设计提供掺量进行配比施工,使混凝土的实际限制膨胀率不能达到最佳限制膨胀率。
2、从施工方面看 ⑴水电预埋管施工时在板内位置欠合理:管位置过高或过低;位置过高时,极易在板面出现因混凝土硬化收缩产生的裂缝,也易在维修裂缝或室内装修时损坏管线;两根管线并行布置时,管线间距过小甚至并拢,更易因管线集中而产生裂缝。⑵空载养护期不足:从楼面混凝土浇完、收光至施工材料堆放,平均空载养护期仅为一天半,人为因素过早地震动、荷载造成楼板幼龄混凝土内部受损开裂。且施工中用塔吊吊运的钢管、钢筋等周转材料因受剪力墙钢筋影响多堆放在预埋管线部位。
3、从材料方面看 楼板商品混凝土强度为C40(8层以下)C35(8—18层)C30(18层以上),其收缩变形值为同标号普通混凝土的1.2--1.3倍,且商品混凝土单方用水量过大(200Kg),其中部分水在振捣时被游离出来,部分水与水泥结合成凝胶,相当大一部分为自由水仍留在混凝土孔隙中,成为混凝土干缩的隐患。楼板拆模后,板面和板底长期裸露在大气中,后期施工的细石混凝土面层养护期过后也长期处于干燥环境中。正是这种环境效应(受温度、湿度、风力影响使水泥石毛细孔、凝胶孔内的自由水由表及里逐渐蒸发),和尺寸效应(楼板裸露面积大,厚度薄)的共同影响,使楼板较其它构件更易出现干缩裂缝。
混凝土的干缩、温度收缩、收缩是要因,而由于施工管线预埋欠合理、楼板刚度不足、材料等多重原因综合,使本工程楼板沿预埋管线处出现大量裂缝。
二、裂缝的控制措施
(一)总体而言
1、设计措施 1)增配构造筋提高抗裂性能,配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。2)避免结构突变产生应力集中,在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。3)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限拉伸。4)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。
2、施工措施 1)严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准,选用低水化热水泥,粗细骨料的含泥量应尽量减少(1~1.5%以下)。2)细致分析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。3)浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。4)根据工程特点,可以利用混凝土后期强度,这样可以减少用水量,减少水化热和收缩。5)加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。6)混凝土尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,混凝土的现场试块强度不低于C5。7)采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。8)根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。9)对于高强混凝土,应尽量使用中热微膨胀水泥,掺超细矿粉和膨胀剂,使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰,掺量15%~50%。
(二)具体措施
1、加强设计控制:梁板混凝土强度等级不宜大于C30;楼板应双层双向配筋,屋面、转换层楼面配筋宜加强;楼板内管线应避免出现交叉(将交叉部位设置在梁或墙上);控制管线直径,使其不超过板厚的20%且≤D25;重视房屋外围护构件(外墙、屋面、门窗等)的保温设计,若使房屋具有良好的保温性能,不仅可大幅度降低房屋长期能耗,更是减少因温差变形而引起裂缝的有效手段。
2、加强施工控制:采取有效固定措施(经计算高度的钢筋撑脚,预埋管线时管扎在撑脚上或采用砂浆垫块固定)使预埋管布置在板中部;延长空载养护时间,减少早期荷载裂缝;并行走向管线间距应大于0.25m,在管线集中或交叉处设加强筋,并在上下部铺放钢丝网,宽度应大于管区100mm;控制施工期间及竣工后的门窗洞口风速,减少环境温差和风速对结构的影响。
3、通过商品混凝土生产级配中材料的替换和外加剂的合理使用,降低商品砼的水泥和水用量;配比中添加聚丙烯纤维,可有效减少早期收缩裂缝(本工程在14层、18层楼板及屋面使用,掺量为1.2Kg/m3);合理选用混凝土膨胀剂(宜选用一等品),其掺量应经试配确定,来满足设计的限制膨胀率;加强养护,延长养护时间,也可在板面和板底拆模后涂刷养护剂,避免混凝土的早期干缩,确保膨胀剂产物的充分水化,使混凝土达到有效的补偿收缩作用。
4、在施工前与设计沟通,精心编制施工组织设计,通过材料调换,使楼面面层与楼板混凝土一起浇捣(采取有效保护措施),同时提升上层钢筋位置,这样在不增加荷载前提下增大了楼板的刚度,将有效减少裂缝的出现。
参考文献
土木071 杨 棣 杨 娟 张 宏 余波
1.概述
近年来,随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平不断提高。国家对基础建设的投资逐年递增,国内建筑业形势一片大好。各种建筑物、构筑物的形体规模也不断扩大,大体积混凝土在建筑工程中的应用也越来越广。但是,由于大体积混凝土具有结构厚、体积大、数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点,因而在施工过程中若控制不当极易产生纵横交错的温度裂缝。不仅影响了混凝土的观感质量,严重者会出现深入和贯穿性的裂缝,从而降低结构耐久性,削弱构件承载力,甚至影响建筑物的安全使用,造成人员伤亡和巨大的财产损失。所以,如何采取有效措施防止大体积混凝土由于温度应力引起的开裂,是工程界普遍关注的问题。2.大体积混凝土的定义
结构断面最小厚度在80cm以上,同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土。3.大体积混凝土裂缝产生的原因
原因有两个:大体积混凝土浇筑初期,积聚在内部的水泥水化热不易散发,导致混凝土内部温度显著升高,内外温差变大,混凝土内部产生压应力,外部产生拉应力。此时由于混凝土强度低,便会产生裂纹;浇筑后期,混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩,由于受到基底或已浇筑混凝土的约束,接触处将产生很大的剪应力,在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过当时龄期混凝土的极限抗拉强度时,也会产生裂缝,甚至会贯穿整个混凝土截面,造成严重后果。4.裂缝分类
大体积混凝土产生的裂缝基本分为两类:
(1)表面裂缝:混凝土浇筑后,水泥水化产生大量的水化热,使混凝土内部温度不断上升,从而形成中心温度高,表面温度低的状况,这种内外温差使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当这个拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会产生裂缝。
(2)贯穿裂缝:大体积混凝土降温时,由降温产生降温差引起的变形,再加上混凝土多余水分蒸发时引起的体积收缩变形,受到地基或结构边界条件的约束时又引起拉应力,当此拉应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。5.大体积混凝土裂缝控制措施 5.1选用合适的原材料 5.1.1选择低水化热水泥
混凝土内外温差主要是水化热产生的,为减小内外温差,就要降低水化热,要用早期水化热低的水泥,选择适宜的矿物组成,调整水泥的细度模数。一般选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等。
5.1.2 为了减少水泥用量,降低水灰比,降低水化热,应采取部分水泥用粉煤灰代替。掺入粉煤灰有以下作用:粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物,这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应,是其活性的来源,可以取代部分水泥,降低混凝土的热胀;粉煤灰颗粒较细,能够参加二次反应的界面相应增多,在混凝土中分散更加均匀;同时,粉煤灰反应进一步改善了混凝土内部的空结构,使混凝土中总的孔隙率降低,空结构进一步细化,分布更加合理。使硬化后的混凝土更加致密,相应收缩率也减小。5.1.3骨料选择要合理
尽量扩大粗骨料粒径,因为粗骨料越大,级配越好,空隙率越小,比表面积越小,每立方米混凝乳的水泥用量越少,水化热随之降低,对防止裂缝越有利。细骨料宜采用级配良好的中粗砂。其孔隙率小,比表面积小,混凝土的水泥和水用量相应减小,水化热降低。5.1.4掺入外加剂
掺入减水剂、缓凝剂和引气剂等外加剂可以减小开裂。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性,降低水灰化,提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。而水灰比的降低,水泥用量的减少对防止开裂有利。缓凝剂的作用:一是延缓混凝土放热峰值出现的时间,由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大,所以等放热峰值出现时,混凝土强度已经增大了,从而减小裂缝出现的机率。5.2完善大体积混凝土的施工工艺 5.2.1浇注要点
大体积混凝土浇筑,应根据整体连续浇筑的要求及现场实际情况适当选用全面层、分段分层、斜面分层等浇筑方案。浇筑温度宜控制在25℃以下。因此,必须合理安排施工时间,尽量避免在高温时段进行混凝土浇筑。同时要尽量加快施工速度、缩短浇筑时间,降低混凝土的浇筑温度,减少结构物的内外温差,并延长混凝土的初凝时间。必要时需采用二次振捣。其能够减少混凝土的内部裂缝,增强混凝土的密实性,从而提高混凝土的抗裂性。5.2.2采取温控措施
在大体积混凝土内部安设温度传感器,检测指导温控。内部混凝土的最高温度应<55℃.最大水化热温升<30℃。混凝土体内布置适量的温控管道,通过不问断地循环冷却水,吸收混凝土的热量。冷却水管应在每层混凝土中布设,深度位于厚层的l/2处,设定位架固定。冷却水在混凝土浇至水管高程后立即循环,冷却水与混凝土的温差限制在25℃以内,流量及水温2h监测一次,量测进、出水口温度,一般出水口温度较进水口高5~6℃。冷却水应持续到混凝土浇筑完后7d以上。冷却完毕后,冷却管中压入同强度的水泥浆,水泥浆中加入微膨胀剂。5.2.3混凝土拌和、浇筑、拆模时注意事项
大体积混凝土宜采用强制搅拌,根据环境温度条件采用相应的措施,使新拌混凝土的温度控制在6-13℃。浇筑混凝土尽量避开太阳辐射较强的时间,若工程在夏季施工时,则避开正午,尽量安排在夜间浇筑。采用大功率插入式振捣器振捣,振捣以表面泛浆不再下沉为宜,间距要均匀,以振捣范围重叠二分之一为宜,保证振捣密实,上层混凝土在下层混凝土初凝前浇筑完,表面压实、抹平,防止表面裂缝。混凝土在实际温度养护的条件下,强度达到设计强度的75%以上、混凝土中心温度与最低温度之差在25~C以内、拆模时混凝土表面温度不超过9℃方可拆模。5.2.4大体积混凝土养护
在每次混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。不同施工季节应选择不同的混凝土养护方法。夏季施工时,要采用草帘覆盖、浇水等降温方法进行养护保持混凝土表面湿润,从而促进混凝土强度的稳定增长;正常气温时,可喷刷养生液养护;冬季施工时,可使用保温材料来提高混凝土的表面温度。混凝土的养护时间根据水泥的品种确定,一般普通水泥的养护时间为14d,矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥及掺加掺和料后的混凝土的养护时间为21d。5.2.5做好表面隔热保护
大体积混凝土的温度裂缝,主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇筑后,由于表面较内部散热快,会形成内外温差,表面收缩受内部约束产生拉应力,如果此时受到冷空气的袭击,或者过分通风散热,使表面温度降温过快就很容易导致裂缝的产生,所以在低温季节,混凝土拆模后立即采取表面保温措施,防止表面降温过快,引起裂缝。6.结束语
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