大体积混凝土裂缝的预防措施

2022-09-11

近几年来, 我国社会经济迅速发展, 建设规模日趋宏大, 高层及框架结构得到了充分的发展, 混凝土结构的应用更为广泛。但也凸现了混凝土结构的质量通病, 尤其是大体积混凝土裂缝问题备受社会各界人士的关注, 必须引起重视。对于我们基层工作者来说, 第一要务就是积极采取预防措施加以防治。本文主要从大体积混凝土裂缝的产生原因入手, 提出有效防控措施, 谈一谈浅显的看法以供借鉴。

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

1.1 混凝土自身塑性收缩引起的裂缝

众所周知, 混凝土是由水泥、粗细骨料和水拌和硬化后形成的水泥胶结砂石骨料组合体。在凝结硬化过程中, 需要足够的水分, 如果混凝土表面的水分蒸发速度大于混凝土内部的泌水速度, 表面就会失水收缩, 从而引起开裂。这是混凝土早期最容易产生的表面裂缝, 而且数量较多, 特别是大风或高温季节, 更为突出, 也是我们常说的“风扫口”。其表现形式主要为不规则的短小裂缝, 呈龟裂状。要防止这种裂缝, 进行及时的保湿养护是很有必要的。

1.2 温度收缩引起的裂缝

厚大混凝土结构由于体积大, 水泥水化反应时产生大量的热量, 聚集在内部不易散发, 内部温度显著升高, 而外部温度相对较低, 形成较大的内外温差, 内部产生压应力, 外部产生拉应力, 如果内外温差过大 (25℃以上) , 则混凝土表面将产生裂缝 (也称温度裂缝) , 这种裂缝比塑性收缩裂缝危害更大。要防止混凝土早期产生温度裂缝, 就要控制混凝土的早期温度, 降低混凝土的温度应力。

1.3 组成混凝土的材料选用不当产生的裂缝

只考虑混凝土的强度, 而忽视了大体积混凝土的特性, 盲目的选用水化热较高, 以及水泥颗粒细度较大的水泥, 或不合格的水泥, 都易导致塑性收缩裂缝;骨料的含泥量过大, 粉粒含量高, 粒径大小不均匀, 例如砂子过细以及石子级配不符合要求等, 也易引起混凝土产生裂缝;混凝土混和料配合比的设计不当 (例如水泥的含量较高, 水灰比较大, 砂率较大以及掺合料品种选用不当等) 更易引起混凝土产生裂缝。

1.4 施工工艺不当产生的裂缝

(1) 混凝土拌合物的搅拌时间不合理。时间过短, 混凝土不均匀, 时间过长, 不仅降低效率, 还使混凝土的和易性降低。这两种情况都会使使混凝土浇筑后产生裂缝。

(2) 混凝土拌合物的运输时间过长或者运输中的颠簸振动作用。会使混凝土粗细骨料下沉, 水泥浆上浮或者漏浆, 并产生分层离析;混凝土浇注过程中振捣不密实, 内部易产生气泡, 而振捣时间过长, 会使水泥、砂、石子产生严重离析分层。均能使混凝土浇筑后产生裂缝。

(3) 混凝土的养护不及时或者为了赶进度抢工期, 未达到设计规定的强度就强行拆模, 过早的承受荷载等, 也易使混凝土产生裂缝。

2 大体积混凝土裂缝的预防措施

2.1 优选混凝土混合料的配合比设计, 从根本上预防

(1) 进行混凝土配合比设计时, 除了要满足混凝土的设计强度等级, 还要考虑大体积混凝土结构的特性。控制由于变形作用引起的裂缝, 优选有利于混凝土抗拉抗裂性能的级配。确保砂石骨料的质量达标, 以及中粗砂的粒径符合级配要求, 严格控制骨料的含泥量及粉料含量。应特别注意选择对收缩变形及水化热影响较小的外加剂及掺合料, 对于常规混凝土尽可能采用普通减水剂或中效减水剂。

(2) 水泥为混凝土的主要活性成分, 与混凝土产生变形裂缝有着直接的关系, 应选用有利于改善混凝土抗裂性能的水泥 (干缩率小、水化热低) 。同时依据结构及施工条件, 尽可能选用较大粒径的粗骨料, 级配良好的粗细骨料以及较小的砂率, 降低水灰比, 以求能用较小的水泥浆量, 满足和易性要求。

(3) 试验表明:选用掺粉煤灰的水泥, 能大大改善混凝土的抗裂性能, 有利于降低大体积混凝土的水化温升。注意的是粉煤灰掺量应符合规范要求。一般情况下不得大于25%。

2.2 合理科学地选择施工工艺, 从过程上预防

大体积混凝土裂缝控制得当与否, 在很大程度上决定于混凝土本身质量与施工质量。当然混凝土的施工工艺也尤为重要, 除遵守一般混凝土的施工规程外, 还应结合工程实际情况, 制定切实可行的施工方案, 以最大限度地减少和避免混凝土产生裂缝的可能性。

2.2.1 控制混凝土拌合物的早期温度

(1) 混凝土的入模温度直接影响着水泥水化放热的速率和混凝土的温升[1]。国外有研究资料认为:降低新拌混凝土的浇注温度是最有效的防裂措施。首先要控制原材料的温度, 特别是夏季高温季节更应注意控制措施。在混凝土的各组成材料中, 水对混凝土拌合物的温度影响最大, 骨料次之, 水泥再次之。试验资料显示, 降低水温4℃, 可降低混凝土温度1℃, 如果用冰取代50%的拌合用水量, 可降低混凝土温度11℃, 而融化后的零度水还可以再降低混凝土温度4℃。既然水温对混凝土温度影响最大, 水温又易调控, 故控制混凝土拌合物温度宜首选调控水温。

(2) 不同的施工季节应分别对待。夏季高温季节施工时, 应尽量避开白天气温过高时浇注。也不宜在早晨浇注, 因为早晨浇注混凝土会因水化热与太阳照射热量叠加在午后达到最高温度, 不利于防控裂缝, 因此要在傍晚浇注, 避开阳光照射, 有利于防止和减少温度裂缝。

2.2.2 采用跳仓施工方法预防裂缝

根据大体积混凝土工程的特性, 防止出现早期温度裂缝, 可采用跳仓施工方法, 即采用分段间隔浇注措施。分段原则应根据结构条件确定, 经过大于10d的养护, 再将各分段连成整体, 当结构厚度在1m以内时, 分块长度一般为20m~30m。根据以往施工经验看, 这种做法还是奏效的。

2.2.3 严格按照规范要求进行施工

(1) 混凝土的运输应保持混凝土的均匀性和保水性, 不应产生分层离析现象, 运送容器应不漏浆, 内壁光滑平整, 并宜快速运输, 且尽量缩短运输距离, 保证运送频率, 确保混凝土施工的连续性。运至浇注地点混凝土的坍落度应符合要求, 当有离析时, 应进行二次搅拌, 搅拌时间由试验确定, 严禁向运输到浇注地点的混凝土中任意加水, 由搅拌运输到入模温度, 不易大于30℃。

(2) 混凝土的浇注之前, 要检查模板及其支架, 钢筋及其保护层的厚度, 预埋件的位置、尺寸, 经确认正确无误后, 方可进行浇注。分层浇筑时, 要注意上下层混凝土一体化, 应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇注完毕, 在浇注上一层混凝土时, 需将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。加强混凝土的振捣, 不得过振, 也不得超振, 提高混凝土的密实度和极限抗拉强度。混凝土在第一次振捣后, 要进行第一次抹压找平, 为防止混凝土拌合物在自重作用下自然下沉在表面出现塑性裂缝的情况, 还要进行第二次抹压, 提高表面密实度, 并消除塑性收缩产生的裂缝。

(3) 大体积混凝土的养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施, 必须充分重视, 施工人员不得敷衍了事。施工前, 要根据实际情况制定养护方案, 并派专人负责养护工作。混凝土浇注完毕后 (约6h) 即须进行妥善的保温、保湿养护, 尽量避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力的扰动。主要采取覆盖浇水的养护方法, 需测定浇筑后混凝土表面及内部温度, 将内外温差控制在设计要求的范围内, 当设计无要求时, 温差不易超过25℃, 养护时间一般为7~14d, 才能取得良好的效果。

3 结语

预防大体积混凝土裂缝的产生, 除了在混凝土的配比、原材料、混凝土的适时养护以及施工工艺上加以严控, 还要根据工程实际情况制定合理的施工方案以及详细的施工组织设计, 避免在混凝土施工中过分抢工期, 现场质量技术人员要认真负责, 加强施工管理, 做好技术交底工作, 并签订质量责任状, 层层把关, 将预防措施真正落实到实处, 只有这样才能有效避免和减少混凝土裂缝的产生。

摘要：本文主要从大体积混凝土裂缝的产生原因入手, 提出有效防控措施, 谈一谈浅显的看法以供借鉴。

关键词：混凝土,裂缝,施工,预防措施