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現(xiàn)澆混凝土板裂縫的原因及預(yù)防措施
近年來(lái),隨著預(yù)拌混凝土及泵送技術(shù)的迅速普及,現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn),建筑物的整體性和抗震性等性能也大為改善,但是隨之而來(lái)的現(xiàn)澆混凝土板裂縫等問(wèn)題也日益突出。誠(chéng)然,混凝土是一種非均質(zhì)材料,其自身的收縮和徐變及溫度應(yīng)力等引起的裂縫問(wèn)題是不可避免的。盡管其中的一些裂縫在允許范圍之內(nèi),不會(huì)影響到建筑物的質(zhì)量,但是,裂縫往往是結(jié)構(gòu)將要破壞的前兆。因此,裂縫一旦出現(xiàn),便會(huì)給人以不安全感,便會(huì)得不到消費(fèi)者的認(rèn)同。如何才能盡量減少和避免裂縫的產(chǎn)生呢?本人從設(shè)計(jì)、材料和施工等3 個(gè)方面,淺談一點(diǎn)自己的看法。
(一)設(shè)計(jì)方面
(1)現(xiàn)行設(shè)計(jì)偏重于混凝土的強(qiáng)度,對(duì)溫差和混凝土的非均質(zhì)及收縮、徐變特性等多種因素綜合考慮不足。
(2)結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力情況不符,必然會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降。
(3)結(jié)構(gòu)(特別是高層)柱網(wǎng)密,豎性剛性大,而現(xiàn)澆板跨度大,厚度偏小,剛度小,易產(chǎn)生應(yīng)力集中。
(4)配筋方案不佳,采用單層鋼筋或鋼筋間距較大,未考慮其他因素。
(5)伸縮縫、后澆帶等設(shè)置不合理。
(6)預(yù)埋管線直徑過(guò)大或疊放數(shù)量過(guò)多,造成現(xiàn)澆板面局部混凝土有效截面厚度偏小。
(7)混凝土強(qiáng)度等級(jí)過(guò)高等。
(二)材料方面
(1)混凝土顆粒的級(jí)配情況。
混凝土顆粒的級(jí)配包括粗集料、細(xì)集料等大顆粒的級(jí)配和水泥、摻合料等小顆粒的級(jí)配。若混凝土顆粒的級(jí)配不佳,則會(huì)造成其空隙率偏大,游離水增多,密實(shí)度下降,和易性差,強(qiáng)度降低,極易產(chǎn)生不均勻沉降裂縫。
主要預(yù)防措施是追求混凝土顆粒的最佳級(jí)配。例如:追求最佳砂率;追求最佳的摻合料及摻量等等。這樣可降低水泥用量和水化熱。
(2)混凝土的有害物質(zhì)含量情況。
如砂、石的含泥量、石粉含量等,水泥和摻合料中的游離氧化鈣、三氧化硫等。若混凝土的有害物質(zhì)含量高,則極易產(chǎn)生裂縫。
主要預(yù)防措施是追求混凝土最低的有害物質(zhì)含量。例如:選擇含泥量或石粉含量低的砂、石。特別是最低的堿含量和氯離子含量。選擇游離氧化鈣含量低(即安定性合格)的水泥。選擇三氧化硫含量低、穩(wěn)定性好的摻合料等等。
(3)外加劑的選擇使用情況。
若外加劑的選擇使用不當(dāng),則極易產(chǎn)生裂縫。
主要預(yù)防措施是:摻加與水泥適應(yīng)性良好、凝結(jié)時(shí)間正常、改善效果明顯的外加劑。如改善混凝土拌合物的和易性,推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。微膨脹、抗裂縫等效果良好等等。
(4)混凝土拌和物的勻質(zhì)性。
混凝土拌合物的勻質(zhì)性差,特別是水泥、緩凝劑的不均勻等,則會(huì)造成混凝土凝結(jié)時(shí)間的不一致,即混凝土強(qiáng)度的不一致而形成裂縫。
主要預(yù)防措施是追求混凝土拌合物的勻質(zhì)性。例如:攪拌均勻、延長(zhǎng)攪拌時(shí)間等等。
通過(guò)改善混凝土的材料及配合比設(shè)計(jì),在一定程度上可以減少混凝土自身因素所造成的沉降裂縫、塑性收縮裂縫和溫度應(yīng)力裂縫等。
(三)施工方面
(1)地基土質(zhì)不勻、松軟,或回填土不實(shí)、浸水,或者模板剛度不足,支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等,導(dǎo)致混凝土在澆筑過(guò)程中或澆筑后產(chǎn)生變形,從而使混凝土在早期硬化過(guò)程中即被拉裂。
主要預(yù)防措施是對(duì)地基進(jìn)行夯實(shí)加固。保證模板有足夠的剛度,且支撐牢固。防止混凝土澆筑過(guò)程中或澆筑后地基被水浸泡等等。
(2)混凝土澆筑過(guò)程中施工人員行走頻繁,任意踐踏鋼筋,導(dǎo)致上層鋼筋彎曲或下沉,尤其是不注意保護(hù)負(fù)彎矩鋼筋,降低了保護(hù)層的有效高度,造成現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫。
主要預(yù)防措施是加強(qiáng)對(duì)鋼筋的保護(hù)意識(shí)。在混凝土澆筑前或澆筑過(guò)程中及時(shí)整修變形鋼筋,要保證四周陽(yáng)角處、預(yù)埋線管處、大跨度房間處的鋼筋間距、保護(hù)層厚度等。在混凝土澆筑時(shí),鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)跳板等等。
(3)混凝土振搗不均勻。若混凝土過(guò)振,則粗骨料下沉,表面泌水而形成縱向體積縮小沉落,造成表面水泥砂漿層易產(chǎn)生縱向收縮裂縫。若混凝土漏振、欠振,則易產(chǎn)生橫向收縮裂縫。其次,水泥砂漿層中的氫氧化鈣會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣,引起表面體積碳水化收縮,導(dǎo)致現(xiàn)澆板面龜裂。
主要預(yù)防措施是振搗要密實(shí),必須用振動(dòng)棒。要均勻振搗,既不要漏振、欠振,也不要過(guò)振。振搗時(shí)間宜為10~15 秒。臨近初凝時(shí),必須用平板振動(dòng)器對(duì)表面混凝土進(jìn)行二次振搗。然后用木抹找平、抹面。在此要強(qiáng)調(diào)的是,現(xiàn)澆混凝土板的諸多裂縫,都可以在裂縫的初、中期通過(guò)表面修整以降到最小程度。
(4)混凝土養(yǎng)護(hù)不到位。這是造成現(xiàn)澆混凝土板裂縫的主要原因。由于高溫、大風(fēng)會(huì)使混凝土表面失水過(guò)快,造成混凝土的體積急劇收縮,而這種收縮又受到模板、骨料等的約束而引起拉應(yīng)力,此時(shí)因混凝土本身的抗拉強(qiáng)度很低,故混凝土在這種塑性收縮作用下極易產(chǎn)生裂縫。
主要預(yù)防措施是加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù),特別是早期階段的養(yǎng)護(hù)。必須及時(shí)用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。終凝后,必須及時(shí)澆水保養(yǎng),保濕養(yǎng)護(hù)7 天~14 天。(當(dāng)日平均氣溫低于5 攝氏度時(shí),嚴(yán)禁澆水?;炷帘砻娌槐銤菜蚴褂盟芰喜紩r(shí),宜涂刷養(yǎng)護(hù)劑)。
(5)現(xiàn)澆板面過(guò)早承受荷載?!痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204規(guī)定:混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 兆帕前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架。但實(shí)際上大部分項(xiàng)目為了搶工期,在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2 兆帕?xí)r,便開(kāi)始進(jìn)行吊裝材料、砌磚等作業(yè),人為造成了現(xiàn)澆板面裂縫。
主要預(yù)防措施是嚴(yán)格按照操作程序施工。杜絕過(guò)早上荷載和過(guò)早拆模板。
總之,通過(guò)設(shè)計(jì)、材料和施工等3 個(gè)方面的嚴(yán)格要求與改善,現(xiàn)澆混凝土板的裂縫是可以減少和避免的。
Mehta(美特)整體論模型是:一個(gè)不透水但存在微裂縫且多孔的混凝土→經(jīng)侵蝕冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)→混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫增加、相連→水的滲入,有害物質(zhì)侵蝕→混凝土膨脹、鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)、水結(jié)冰、硫酸鹽侵蝕使混凝土強(qiáng)度和剛度降低→開(kāi)裂破壞與整體性喪失。
模型清楚地表明:混凝土的不透水性是任何物理、化學(xué)破壞過(guò)程中的第一道防線。因此,通過(guò)設(shè)計(jì)、材料和施工等3 個(gè)方面的嚴(yán)格要求與改善,不僅可以減少和避免混凝土的裂縫,而且對(duì)混凝土的可持續(xù)發(fā)展,即節(jié)約利用混凝土原材料、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著非常重要的意義。