淺論大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫成因
論文關(guān)鍵詞:混凝土早期裂縫類型產(chǎn)生原因
論文摘要:本文對混凝土早期裂縫的類型及成因,結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了闡述。通過分析施工工藝、外界環(huán)境、材料質(zhì)量,明確了出現(xiàn)裂縫的因素,為預(yù)防大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行有效控制,以更好的保證施工質(zhì)量。
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)[1],由施工因素造成的混凝土早期裂縫占80％左右,因混凝土材料方面的原因造成的的裂縫占15％左右。基于此,筆者撰文就以上所說的幾個(gè)方面分析識別,使施工系統(tǒng)始終處于控制之中。
1 施工工藝因素
在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝的過程中,若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣,容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、豎向的、斜向的、水平的、表面的、貫穿的等各種裂縫,特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫出現(xiàn)的部位與走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異,通常有:
(1)振搗方式不當(dāng)引起裂縫
不正確的振搗方式會(huì)造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂,或造成混凝土砂漿大量向低處流淌致使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處出現(xiàn)裂縫。
商品混凝土由于采用攪拌車運(yùn)輸、泵送澆筑,混凝土坍落度比較大,凝結(jié)時(shí)間比較長,一般混凝土初凝時(shí)間都在10h以上甚至更長,即使在炎熱的夏天,在摻了高效緩凝減水劑后,澆搗好的混凝土表面被太陽暴曬,水分蒸發(fā)很快,形成一層幾毫米厚的“被子”,看上去混凝土似乎已凝結(jié),實(shí)際內(nèi)部還遠(yuǎn)未達(dá)到初凝,甚至還能流動(dòng)。曾多次用貫入阻力儀測定摻了高效緩凝減水劑的混凝土砂漿在太陽直曬之下的凝結(jié)時(shí)間,結(jié)果初凝時(shí)間都在12～16h。這樣的混凝土若不進(jìn)行二次振搗和多次抹面,混凝土表面不可避免會(huì)出現(xiàn)裂縫。
(2)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起混凝土開裂
現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土收縮開裂最主要的原因。混凝土澆筑后,若表面不及時(shí)覆蓋進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù),表面水分迅速蒸發(fā),很容易產(chǎn)生收縮裂縫、特別是在氣溫高、相對濕度低、風(fēng)速大的情況下,干縮更容易發(fā)生。有資料表明,當(dāng)風(fēng)速為16m/s時(shí),混凝土中的水分蒸發(fā)速度是無風(fēng)時(shí)的四倍。
對于高性能混凝土,由于水灰比小,膠凝材料用量大,混凝土密實(shí)性好,泌水少,若保養(yǎng)不好,干縮情況更為嚴(yán)重。對于保濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間,肯定是越長越好[2]。養(yǎng)護(hù)14天的混凝士的收縮比只養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20％。但由于工程工期的制約,絕大多數(shù)施工人員做不到,所以混凝土出現(xiàn)干縮裂縫就在所難免了。
2 外界環(huán)境因素
(1)溫度
大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變,另一方面是混凝土本身的強(qiáng)度和抵抗變形的能力。混凝土內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生變形受到混凝土內(nèi)部和外部的約束后,將產(chǎn)生很大應(yīng)力。當(dāng)這種應(yīng)力超過了混凝土可以承受的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
水泥水化過程是大體積混凝土中的主要溫度因素。混凝土在硬結(jié)過程中,由于水泥的水化作用,在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱,混凝土溫度升高。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般較厚,導(dǎo)熱不良,相對散熱小,所以大量的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí),表面拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土表面產(chǎn)生裂縫。在升溫階段,混凝土未充分硬化,彈性模量小,因此拉應(yīng)力較小,只引起混凝土表面裂縫。
不同于混凝土澆筑階段水化熱所引起的溫度荷載,自然環(huán)境條件變化引起的溫度荷載極不穩(wěn)定,也更難控制。就混凝土工程結(jié)構(gòu)而言,山于自然環(huán)境條件變化所產(chǎn)生的溫度荷載,一般可分為以下三種類型:①日照溫度荷載;②驟然降溫溫度荷載;③年溫溫度荷載。日照溫度荷載主要是太陽輻射作用所致,還有氣溫變化和風(fēng)速影響,在實(shí)際應(yīng)用中可簡化為只考慮太陽輻射和氣溫變化這兩種因素。降溫溫度變化主要是由強(qiáng)冷空氣的侵襲作用和日落或在夜間形成的內(nèi)高外低的溫度分布,一般只考慮氣溫變化和風(fēng)速的影響。
(2)鋼筋銹蝕因素
由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長了約2～4倍[3],從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。
3 材料質(zhì)量因素
混凝土是指由水泥、石灰、石膏類無機(jī)膠結(jié)料和水或?yàn)r青、樹脂等有機(jī)膠結(jié)料的膠狀物與集料按一定比例拌和,并在一定條件下硬化而成的石材。通常我們所講的混凝土指的是水泥混凝土,主要由水泥、水、砂石集料組成,其中水泥和水起膠凝作用[4],集料起骨架填充作用,水泥和水發(fā)生反應(yīng)后形成堅(jiān)硬的水泥石,將集料顆粒牢固地粘結(jié)成整體,使混凝土具有一定的強(qiáng)度。
但是若組成混凝土所用的材料質(zhì)量不合格,則會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。
(1)水泥
水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足,水泥過期或受潮,可導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足,從而引起混凝土開裂。
當(dāng)水泥中含堿超過了一定的量(如0.6%),同時(shí)又使用了含有堿活性的骨料,可能產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)。
水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢,在誰泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝上抗拉強(qiáng)度下降。
(2)砂、石骨料
砂石粒徑太小、級配不良、孔隙率大,將導(dǎo)致水泥和拌和水用量增大,影響混凝土的強(qiáng)度,使混凝土的收縮加大,如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂,后果更嚴(yán)重。砂石中通常含有各種有害物質(zhì),如云母、泥土、有機(jī)物、硫酸鹽與硫化物等。這些物質(zhì)一定程度上降低了集料與水泥石的粘附性。
4 結(jié)語
文章討論了大體積混凝土基礎(chǔ)施工中施工工藝因素,外界環(huán)境因素,材料質(zhì)量因素。通過分析裂縫因素,明確了大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫成因。由此我們就可以有針對性地控制裂縫的方法,以保證施工的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 葉琳昌、沈義．大體積混凝土施工[J]．北京,中國建筑工業(yè)出版社,1987,1-3．
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[4] 建筑施工手冊[M].第三版,中國建筑工業(yè)出版社,1997.
[5] 吳自欽.淺析大體積混凝土防裂問題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,11:20.
[6] 林亦賞.淺談大體積混凝土的施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,06:37.
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