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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  來源于網絡  【  【打印】【我要糾錯】

  混凝土表面裂縫幾乎無處不在,或呈線形分布或成網狀分布,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件的使用期,混凝土的裂縫幾乎伴隨其終生。就其產生的原因,無外乎以下幾點:溫度和濕度的變化;混凝土的脆性和不均勻性;結構不合理;堿骨料反應;模板變形;基礎不均勻沉降;拆模過早;結構性破壞;臨時放置位置不當(如箱梁、空心梁板的支座不在永久支座處);施加預應力時混凝土強度不足。

  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行分析探討。

  1干縮裂縫產生的原因

  混凝土初期硬化期間水泥放出大量的水化熱,內部溫度不斷上升,在混凝土表面形成拉應力,后期降溫過程中,由于受到其他混凝土構件的約束,又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。同時,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力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,便會出現(xiàn)裂縫。

  絕大多數(shù)混凝土內部濕度變化很小,同時變化也很慢,但表面濕度變化較大而劇烈。這主要是因為養(yǎng)護不到位、時干時濕,表面干縮變形受到內部混凝土的約束,使表面混凝土受到拉力,導致表面出現(xiàn)裂縫。

  眾所周知,混凝土是一種脆性的不均勻性的材料,抗拉強度只有抗壓強度的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,形成一個一個層面,在同一個混凝土構件中,其抗拉強度也不均勻,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,拉應力主要由鋼筋承擔,混凝土只承受壓應力。如果在其邊緣部位出現(xiàn)拉應力,那么只能依靠混凝土自身來承擔。如果產生的拉應力大于混凝土的抗拉強度。便形成了裂縫。

  2通過溫度的控制減少裂縫產生的措施

  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。嚴禁使用單粒級配,采用2種甚至3種粒徑段的集料(碎石),進行科學合理的摻配。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,改善混凝土的不均勻性,提高混凝土的抗拉強度。

  (2)嚴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)確定合理的拆摸時間,氣溫驟降時進行表面保溫,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,如果采用蒸汽養(yǎng)護,需要注意3點,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,嚴防常期暴露在高溫、干燥、風多的自然環(huán)境中,也要杜絕干濕循環(huán),應當覆蓋灑水養(yǎng)護,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,混凝土強度及彈性模量急劇變化。內部產生殘余應力,與溫度應力進行迭加,而混凝土本身抗拉抗裂性就差,這個時期則更低。因此養(yǎng)護不好更容易出現(xiàn)裂縫。

 。8)合理進行分縫分塊。

 。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小裂縫處理掉。

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

  (12)混凝土拆模后應即時覆蓋,防止因風吹,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孔道,水分蒸發(fā)后毛細管中產生毛細管張力,導致混凝土出現(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力,進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。但時間恰當,因此在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,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結束語

  混凝土因干縮、溫度造成的裂縫很復雜,但預防和改善措施卻是清晰的。通過實踐也是行之有效的。本人通過多年的實踐應用,效果比較明顯。試從內部機理,站在力學的角度對混凝土的干縮裂縫進行膚淺的探索,旨在預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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