商品混凝土早期裂縫成因分析及防治措施

孟永華

隨著施工技術的進步,商品混凝土已在各類建筑工程中廣泛使用,其具有施工進度快、質量好、消耗低的優點。但是,商品混凝土在實際使用中也易產生施工裂縫的質量通病,主要是由于商品混凝土的材料性能、施工工藝及養護等多因素的影響。

本文就筆者參與建設的一個工程實例,對商品混凝土產生裂縫的原因進行分析,并提出相應處理措施。

1 工程概況

桂林某高校新建圖書館項目,總建筑面積32 000 m2,總投資5 000多萬元,由我公司負責施工監理。該建筑為地上7層,地下1層的框剪結構建筑?；炷翉姸鹊燃墳镃35,板厚120 mm。該工程于2008年9月開工建設,為保證工程質量,全部采用商品混凝土和泵送混凝土施工工藝。當工程施工至2層樓板時發現,混凝土澆筑4 h～6 h后即在混凝土表面出現多條裂縫,裂縫呈龜裂狀無規則分布,縫寬肉眼可見約0.1 mm～0.5 mm,長度10 cm～50 cm。通過現場滲漏水線和鉆心取樣分析,裂縫主要為表面裂縫,局部出現貫穿裂縫。

2 混凝土出現裂縫的原因分析

2.1 混凝土自身特性引起的裂縫

2.1.1 混凝土在收縮過程中產生裂縫

混凝土是由粗骨料、細骨料、水泥、水等材料,經水泥水化后與骨料組成的混合物。混凝土在經過化學收縮、塑性收縮、碳化收縮及干燥收縮后,總的收縮量約為體積的0.04%～0.06%,同時,由于本工程混凝土強度等級較高,細度增大,摻加量大,混凝土收縮值將更大。也就是說,混凝土自身收縮時其自身固有的物理特性,由此產生的裂縫也較常見。本項目混凝土供應商為了保證本工程混凝土強度等級檢驗合格和滿足泵送要求,采用了水泥量較多,坍落度較大的配合比,是板面產生干縮裂縫的主要原因。

2.1.2 溫度變化引起的裂縫

由于本項目樓板表面積大,樓板厚度為120 mm,需澆筑的混凝土體量大,澆筑后混凝土在硬化初期,水泥水化放出較多的熱量,混凝土又是熱的不良導體,散熱較慢,因此,使混凝土內部溫度較外部高,這將使內部混凝土的體積產生較大的膨脹,而外部混凝土卻隨氣溫降低而收縮,特別是在拆模后,如遇短期內大幅度的溫度降低,由此產生粗裂縫。

2.1.3 塑性(沉陷)收縮引起的裂縫

這種裂縫產生的原因主要是在混凝土澆筑時,在重力作用下,粗骨料等密度較大者會緩慢下移沉降密實,水及氣泡等小密度者等被擠到混凝土表面,從而造成混凝土骨料分布不均衡,使內部產生應力缺陷,由此出現局部裂縫。坍落度越大、混凝土層越厚、保水性越差,沉降越嚴重,越易產生裂縫。即使均勻沉降,由于內部鋼筋等的阻礙,骨料分布不均,有時也會出現裂縫。

2.2 施工原因造成的裂縫

1)用插入式振動泵密實混凝土,使混凝土流淌、攤鋪,從而造成某些區域骨料集中,某些區域灰漿集中,在灰漿集中區域出現大量的收縮裂縫。2)施工現場未嚴格按有關規程規范要求進行技術管理,對進入現場的商品混凝土擅自加水和外加劑,從而增大了水灰比,不但降低了混凝土強度,也易造成密實后的泌水,留下大量泌水通道且使表面形成弱化層。失水后產生毛細管收縮力,造成裂縫的產生。3)混凝土澆筑時,室外溫度較高(最高時為32℃),樓板表面積較大,混凝土表面干縮失水過快,此時本應及時進行板面養護,但現場施工人員對其認識不足,導致澆筑后混凝土早期養護不良,造成混凝土表面產生裂縫后,在短時間內迅速發展。4)底部模板剛度不足,受力變形造成裂縫。施工時,出現裂縫樓板局部使用了剛度不足的模板,下部支撐布置較疏,澆筑后混凝土雖然凝固,但未達到足夠強度即上人抹平、澆水、養護,外力集中處產生裂縫。

2.3 設計缺陷造成裂縫的產生

設計單位對商品混凝土供應的強度較高、水泥用量較多而發熱量較大的質量特性認識不足,未在板中間表面設置溫度收縮鋼筋,致使表面裂縫出現后繼續發展并向下貫通。

3 混凝土早期裂縫的防治措施

3.1 混凝土自身原因引起裂縫的防治措施

3.1.1 原材料的質量控制

1)粗骨料:一般在滿足結構鋼筋凈距設計和泵送管徑要求時,優先選用較大粒徑骨料。粒徑大,可以減少水泥及水的用量,進而減少混凝土自身的收縮。但需注意粗骨料應是級配連續且含針片狀不超標,從而增加混凝土的可泵性,減小砂率,達到減少混凝土自身收縮的目的。2)細骨料:采用級配合理的中砂,且控制砂中的含泥量,可降低用水量,進而降低混凝土的自身收縮,減少裂縫的產生。3)摻入適量外加劑:國內外大量試驗研究和工程實踐表明,混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,并且能夠改善混凝土的可泵性,還可以降低水化熱,推遲放熱峰出現的時間,因而可以減少溫度裂縫。

3.1.2 配合比優化設計

配合比設計除應符合有關國家和行業標準外,還要考慮運輸、泵送等因素?？茖W的配合比設計,應該考慮適宜的坍落度、適當的砂率及適當的外加劑用量。總之,在保證強度的前提下,盡量減少水泥用量和減小坍落度。

3.1.3 溫度(差)、塑性裂縫防治措施

嚴格控制好混凝土的坍落度,并采用二次抹壓施工技術,可有效消除由于沉縮、干縮及塑性收縮引起的表面裂縫,增加內部密實度。施工完成后采取覆蓋塑料薄膜、草袋等保濕、保溫養護措施。

3.2 施工原因造成裂縫的防治措施

不要在同一處連續給料及同一處連續振動趕料,應同時在2 m～3 m范圍內移動布料,避免同一處連續振動;嚴禁在施工中隨意加水及外加劑等;施工后,按照可行的技術方案進行保溫、保濕、防風等養護;避免過早加載,一般在混凝土強度達到1.2 MPa以上才可在表面工作。

3.3 設計原因產生裂縫的解決措施

針對本項目,設計單位在樓面板中心區加配溫度收縮鋼筋φ 8@200雙向。

4 效果

通過以上處理措施,并嚴格監控進場商品混凝土質量,該工程2層樓面及后續施工經主體工程驗收檢查,未發現有新的裂縫出現,治理措施令人滿意。

5 結語

商品混凝土的早期裂縫,是目前建筑工程中普遍存在的質量通病,其產生的原因根據項目的不同、施工環境的不同存在著差異,其控制措施也是個系統工程,預防或減少混凝土結構出現早期裂縫,應從商品混凝土的生產、施工及設計等方面采取措施。因此,只要嚴格按國家及行業標準、規范施工,結合具體工程實例采取相應防治措施,大部分的商品混凝土早期裂縫是可以避免的,以便達到保證混凝土施工質量的目的。

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