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浅析商品混凝土楼板裂缝产生及防治

发布时间:2014-02-25 17:23:50浏览量:25
混凝土楼板结构裂缝是建设、设计、施工及消费者经常碰到的一个颇为头疼的问题,是混凝土技术研究的一个热门话题。产生混凝土裂缝的原因是多方面的,解决混凝土结构裂缝问题是一个复杂的系统工程。给全国各地调研混凝土结构裂缝情况分析,综合混凝土楼板产生裂缝的内因和外因,提出从优化混凝土配合比设计;粉煤灰技术应用;改善施工工艺,做好成型保湿养护等几项措施,并在实际工程中应用验证,有效控制混凝土楼板裂缝产生,取得很好效果。 1.概述 当前以钢筋混凝土为主要框架材料的建筑结构仍是房屋结构的主流。预拌商品混凝土有利于环保和工业废料的再利用,计量准确、拌和均匀,受到普遍的欢迎。尽管混凝土技术有了长足的发展,相关施工验工收规范和工程质量要求比原来更严格了,施工技术水平、原材料质量、混凝土的强度等级、水泥标号等提高了,水泥用量也比以前增大了,从设计的角度考虑结构的安全度也提高了,但是混凝土结构裂缝问题却有增无减。据郑州地区近二年统计,混凝土结构裂缝作为工程质量问题占工程质量投诉的20%以上。是建设、谁及、施工及消费者等经常碰到的一个颇为棘手的问题,也是混凝土技术研究的一个热门课题。93年国家就将混凝土裂缝作为工程质量通病防治的重点,是混凝土技术发展至今尚未圆满解决的一个难题。 混凝土是一种复杂的非均质多相体,产生混凝土裂缝的原因是多方面的,解决混凝土结构裂缝问题是一个复杂的系统工程。混凝土裂缝的出现影响它的整体性和建筑物的外观、保湿、隔音、钢筋腐蚀、防水等功能,影响混凝土的耐久性,降低构件的承载力和寿命。因此控制混凝土裂缝,对于保证工程质量,促进工程建设健康发展,意义重大。 2.裂缝原因分析 虽然影响混凝土裂缝的原因是多方面的,但研究及统计表明,混凝土收缩变形受到约束产生较大的拉应力是造成混凝土楼板裂缝的主要原因。 (1)混凝土裂缝的内部因素。根据混凝土基本理论:混凝土和大多数有机和无机胶结材料一样,在固化中会产生收缩并引起内应力,无机胶结材料一样,在固化中会产生收缩并引起内应力,无机胶结材料还会蒸发多余的水分而留下孔隙,引起收缩产生内力。同时气候条件变化以及施工养护不当都可造成现浇成型混凝土构件表面水分蒸发,体积收缩加剧,表面干裂,内应力增加,脆性增大,进一步加快混凝土结构裂缝。实践和理论证明,混凝土破坏主要由特征决定的。 混凝土的原材料如水泥、骨料、外加剂等对混凝土特性影响极大。主要表现在硬化生成水泥石的过程中化学收缩、干缩和水化热。 如水泥主要成分Cao.Al2O3,水化后化学收缩体积站原有绝对体积的23.79%,现在使用的水泥大多为早强型水泥,硅酸三钙和铝酸三钙含量高。这二种成分水化热高,收缩大。加上商品混凝土水泥用量大,粗骨料用量少,收缩大,加剧了裂缝的产生。 (2)水泥用量多。产生的早起水化热高,表现为内部温升高,表面降温快,表面收缩大,早期裂缝多。有实验表明:每立方混凝土中100千克水泥,水化过程产生的热量将使温升13摄氏度。 (3)骨料对砼裂缝的影响。以往人们只注意到骨料的活性碱含量会使同在潮湿环境下产生碱骨料反应,使混凝土结构产生裂缝。实际上,在房屋建筑工程上,骨料对混凝土结构裂缝的影响,主要不是在活性碱含量。而是混凝土中的骨料及配合含量,因为粗骨料本身受外界环境气候的影响体积变化不打。混凝土收缩主要是水泥浆的收缩。有实验表明:骨料用量与砼收缩的关系大致呈反比关系。其次石子的级配好,混凝土中的石子的用量增大,石子相互咬合好,空隙小,最优砂率少,收缩小,抗裂性能好。 3. 混凝土结构产生裂缝的外部因素 (1)环境气候条件因素:环境气候条件指温差、湿度、风的变化对砼的裂缝影响很大、经全国不同地区的调查表明,我国的云、贵、川地区、四级及昼夜温差小,雾多,湿度大,其砼的裂缝问题很少。相反,北方京。津、华东部分地区,昼夜温差大,气候干燥,风速大,混凝土干缩快,热胀冷缩作用明显,混凝土结构产生的裂缝也多。我省地处中原,一年四季温度变化大,冬季风速大,因此在冬季发生楼板裂缝的问题也较多。特别是商品房没及时销售,没及时装修,房屋封闭,室内湿度、温度保持平衡,一旦进入装修,门窗开通,房间内水分消失加剧,温度也骤降,加上装修时产生的震动,导致混凝土楼板出现开裂。 (2)施工工艺的因素 混凝土拌合物摊铺振捣方式,泵送混凝土通常掺有粉煤碳,且水灰比及塌落度大,振捣中极易引起过振,使骨料下沉,产生分层离析现象。由于水泥的比重是3,粉煤灰的比重是2.2,因此上部浮浆大部分是强度低的粉煤灰浆体。而粉煤灰体水化在7天以后才开始,其强度的产生滞后于水泥,这样水分快速蒸发、干缩,产生早期裂缝多,在骨料沉陷收缩双重作用下,如养护不当,极易造成早期就形成贯穿性裂缝。 (3)超前施工。为了进度,在混凝土早期强度还很低的混凝土表面进行作业,如电焊机,切割机、模板等物料过于集中堆放,虽然砼表面暂时没发现砼裂缝,但实际上易造成混凝土的内伤,将加速砼裂缝的出现。 (4)养护不当造成新成型的混凝土表面产生早期裂缝。泵送商品混凝土与现场拌制的混凝土相比,泌水多,浮浆强度低。泵送商品混凝土成型后干缩和泌水是现场拌制的砼的几倍甚至几十倍。特别是气候干燥阳光强烈,风速又大的天气,如没及时覆盖养护或浇水,极易造成表面迅速失水,引起开裂。 4.控制混凝土裂缝的技术措施 大量的实验表明,混凝土的强度提高,延性几乎没有增加,随着抗压强度的提高,混凝土的抗拉强度增长明显小于抗压强度增长。因此,混凝土在受拉应力状态下,以提高强度来抑制裂缝的发展几乎不可能。混凝土结构试验可见,结构构件从裂缝产生扩展到失稳的过程短暂,呈现十分明显的脆断,因此在受拉状态下,混凝土属低应力脆性破坏。 由于混凝土材料在硬化过程产生的收缩变形是客观存在的,收缩变形受约束而产生内应力是必然的,当产生的内应力大于混凝土的抗拉强度而产生裂缝就成为事实。这种由于变形引起的裂缝大多属于非结构性裂缝。用微观概念来分析混凝土材料,混凝土内部微裂纹或缺陷的扩展、延伸、回合的破坏过程是造成混凝土材料出现低应力脆性破坏的内在因素。根据调查统计,由变形引起的非结构性裂缝占裂缝总数的80%。减少混凝土的收缩,降低混凝土的体积变形,是降低混凝土非结构性裂缝的有效途径。 混凝土要达到体积稳定,减少裂缝,必须有最大可能的密实均匀。混凝土的密实均匀包括:骨料分布均匀、强度分布均匀、厚度均匀、无内部缺陷等。这样的组织结构,即骨料(沙、石)相互咬合形成的骨架其实空间由水泥浆体最密实地填充,而水泥中“游离水区”应为水化合物均匀密实地填充,并且在水泥的凝结和硬化所产生的密实作用,沿着整个体积迅速而均匀地产生,达到组织结构均匀和晶体细化。根据混凝土的力学性能和材料特性,分析了混凝土板体积变形内在因素,提出控制混凝土裂缝的技术措施,并在工程实际中进一步实验验证,取得了良好的效果。 科学地优化混凝土配合比设计,改善泵送混凝土的性能。根据近几年郑州地区使用商品混凝土的配合比进行分析,可以看得出其骨料含量少,水泥用量大,坍落度大,这种配合比配制的混凝土成型后,骨料孤立地存在混凝土中,只能简单的填充作用,骨料没有形成良好的咬合作用,因此这种混凝土应增加骨料含量,减少水泥用量。根据调研及收集相关强度商品混凝土的配合比,我们提出骨料的含量达1150~1220Kg/m?的混凝土,同时为了提高坍落度,增加可泵性,提高工作度,可采用30%的细化石代替粗骨料,较好的改善混凝土拌和物的性能。这样的混凝土拌合物在夏天气温达30?C的中午,泵送至楼面出料口的混凝土拌合物,我们实测的坍落度为7cm,可泵性良好,拌合物表观质量好,和易性、工作性均良好。 5. 改善施工工艺,做好成型养护 (1)从商品砼的生产运输开始,注意安排施工密度,尽量不使用搅拌车现场停留,坍塌度损失过大。严禁搅拌、泵送过程为了增加流动性、可泵性而随意加水。 (2)拌和物摊铺后不马上振捣,另外在拌和物摊铺后在表面均匀地加入同配合比的粗骨料,加量约150~200Kg/m?,振捣表面刚出浆为止,避免过振。 (3)成型砼的表面及时保湿养护。特别在夏季高温的中午以及风速大时,表面及时覆盖进行保湿养护,避免成型混凝土的表面泛白、龟裂。曾经现场做过对比实践,薄膜覆盖养护下,在夏天的中午,浇水养护的混凝土表面出现裂纹,而裂缝止于薄膜边缘。可见,成型后的砼及时有效的养护能保证混凝土表面不失水,避免毛细孔内的水分丧失速度加快,体积收缩加剧,造成干缩形成早期裂缝。 (4)避免超前施工,泵送商品混凝土由于掺有粉煤灰及减水剂,这二种掺合料和外加剂,在改善混凝土拌和料性能的同时具有缓凝作用、即成型混凝土早期强度低。因此,要尽量避免超前施工。应预留同条件养护试块,按最早不小于36小时,强度不应低于2mpa,才能在其上进行施工作业踩踏。同时不得集中堆放钢筋、模板、锯台等物体。以免引起混凝土内伤,加速混凝土表面出现裂缝。 6.工程应用实例 通过广汇PAMA小区进行泵送商品混凝土裂缝控制技术应用研究,取得很好效果,该小区面积36万㎡,已完工交付使用。小区有1200㎡的地下室,地下室板泵送商品混凝土一次灌注量达3000多立方。在夏季施工,采用上述措施,未发现表面裂缝,使用至今未发现地下室渗漏现象。梁板混凝土强度为c25-c35,住宅已全部投入使用,部分使用已达5年之久,未发现楼板梁开裂现象。说明该小区在使用泵送商品混凝土过程中采取一系列有效的控制混凝土裂缝措施,取得良好效果。 7.结束语 (1)控制泵送商品混凝土结构裂缝,虽然涉及到生产管理到原材料选择、配合比设计、以及合理改善施工工艺等众多学科,各个环节,是一个复杂的工程。 (2)商品混凝土由于养护不当而才出现的早期裂缝,只要及时发现,加强养护,在混凝土内水泥进一步水化,或粉煤灰与水泥水化生物的二次水化中,会使早期裂缝自愈合。 (3)混凝土结构裂缝分为结构性裂缝和非结构性裂缝,结构性裂缝是由荷载引起的,而非结构性裂缝是由变形引起的,根据调查非结构性裂缝占总数的80%。另外,根据其他地区对裂缝的楼板进行荷载试验,观察其裂缝的变化和结构变形,实验结果得出非结构裂缝影响结构承载力。同时混凝土的抗拉强度不参与结构受力计算也说明,由变形引起的非结构性裂缝对结构承载力不影响,对建筑物的安全也无妨。 (4)由变形引起的非结构性裂缝,大多是因变形引起内应力大于混凝土的抗拉强度而拉裂的,这类裂缝会因裂缝的产生而使拉应力消失。这时,如果对裂缝进行有效灌缝修补处理,则裂缝愈合后,不会再发生。 文章来源:郑州市工程质量信息网
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