浅谈水泥砼路面裂缝成因及预防措施_苏清林_建筑施工_建筑中文网摘论文要文章分析水泥混凝土路面发生裂缝的原因和水泥混凝土路面裂缝形成的机理,并提出防止水泥混凝土路面发生裂缝的技术措施和建议。论文关键词:水泥砼(混凝土)路面;裂缝成因;预防措施摘论文要:文章分析水泥混凝土路面发生裂缝的原因和水泥混凝土路面裂缝形成的机理,并提出防止水泥混凝土路面发生裂缝的技术措施和建议。一、前言当前,水泥混凝土路面在国、省道路面改造和农村公路改造建设当中的应用比较普遍,水泥混凝土路面具有强度高、施工方便、工艺成熟、使用周期长等方面的卓越性能,因而受到公路建设者和使用者的亲睐。但其在施工和运营中容易出现的裂缝问题,使建设和养护费用大大增加。为了能更好地控制好水泥混凝土路面的质量,减少混凝土路面裂缝的发生,下面对公路建设当中常见的水泥混凝土路面裂缝问题以及产生的原因进行分析和探讨。二、裂缝成因 裂缝是水泥混凝土路面最常见、最普遍的质量病害。在水泥混凝土路面施工及运营过程中,其产生裂缝的原因很多,有水泥混凝土本身内在的原因,如水泥、水、集料等组成材料内在问题,还有外部条件如基层的质量、施工环境温度以及施工工艺等原因。裂缝的产生从时间上可分凝结前和凝结后两个过程。(一)凝结前 水泥在水化过程中会使混凝土的体积发生变化,主要是水泥——水体系的体积减少,这种体积的减缩叫做混凝土的塑性收缩。塑性收缩均会使混凝土发生裂缝。主要有以下几种情况: 1.在混凝土凝结前,砼还处于塑性状态,其组成材料的密度不同而发生沉降收缩以及平面积较大的混凝土其水平方向的收缩比垂直方向难时,都会引起形成不规则的裂纹; 2.当混凝土中的水泥与水发生反应,水泥水化物的体积会小于水泥和水的体积之和,加上混凝土内部自由水析出,混凝土内部会形成毛细管,毛细管张力会导致混凝土开裂; 3.当在干燥的基层上浇筑砼面层时,因其中的水分很快被基层吸收,使混凝土失水引起大的收缩而产生宽而深的裂缝; 4.在凝结前这段时间,混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应,这种反应将使混凝土内部温度升高,产生体积膨胀,待水化反应减慢以后,混凝土体积会收缩,因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹。(二)凝结后 混凝土在凝结以后,混凝土强度会由于其物理和化学反应的持续进行而缓慢增长。因此,在这一段时间混凝土会由于其内在的原因与环境的不相适应或由于施工及材料的问题而产生裂缝,有以下几种: 1.收缩裂缝。混凝土置于未饱和空气中会由于水分丧失而引起干燥收缩。水分蒸发使干缩产生的拉应力大于砼的抗拉强度,使砼产生裂缝。它的主要特征是表面开裂,走向纵横交错,没有一定的规律,形似龟纹,缝宽和长度都很小。引起干缩裂缝的因素主要有: (1)水泥中的硅酸二钙在干湿作用下,发生化学反应,形成具有一定膨胀性的复合无机盐晶体,这种晶体体积变化很大。另外,水泥中的铝酸三钙水化时需大量的水,养护过程中膨胀值大,干燥时收缩亦大。这两种物质含量大时干缩性亦大。 (2)砼中的用水量对干缩值有很大的影响,用水量与干缩值成一定正比例的线性关系,当用水量增加时,收缩量值也增加。 (3)骨料本身尺寸的大小与级配也会影响混凝土的收缩量。较大颗粒的骨料拌和成的混凝土收缩量会较低。级配良好时,空隙率小,砂浆含量减少,收缩值相对减少。对使用偏细砂时,由于其有较高的空隙含量,会使砼收缩值增大。骨料中含泥量大时由于粘土本身就很容易收缩,因此砼收缩值也会增大。 2.温度应力而产生的裂缝。在混凝土强度增长的这段时间,混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应,这种反应将使混凝土内部温度升高,产生体积膨胀,待水化反应减慢以后,混凝土体积会收缩,因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹。同时,由于混凝土的传导性能较低,类似绝缘体,加上混凝土块体外部失去一些热量使混凝土形成温度梯度,在以后内部的冷却期间会产生开裂。另外,昼夜温差太大或者降雨后刮风引起路面温度骤降,均会产生较大的温度应力,在混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量超过抗拉强度时,就会发生裂缝。 3.基层不合格而产生裂缝。由于在铺筑面板前,对基层的纵、横向断裂没有进行彻底的修复,而基层的断裂反射到面层,会使面层断裂。另外,当基层产生非扩展性温缩、干缩裂缝时,也会使面层产生断裂。 4.原材料不良引起的裂缝。有以下几种情况:(1)水泥安定性不良引起的裂缝。对水泥浆的基本要求是它一旦凝结,体积不会发生很大的变化。如果煅烧水泥的原料中含有的石灰相对过多,水泥熟料锻烧不充分,氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)以游离状态存在,并且产生过量的石膏。因为它们的水化过程延迟或很慢,导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生水化产物,又由于水化产物的体积比它原始游离caO和MgO等的体积大得多,这种在硬化的混凝土中的不均匀的体积膨胀使路面出现龟裂、断板等。 (2)因拌和物温度过高,而出现“假凝”现象,并使砼板块断裂。水泥拌合后不久,便产生变硬,重新搅拌后又恢复了塑性,并逐步正常硬化。这一过程中开始出现的现象即为“假凝”。这是因为水泥中含有半水石膏或无水石膏,当水泥同水拌和时,这些化合物会生产石膏,使水泥颗粒表面形成一层薄的硬壳,使砼拌和物的和易性变差,并影响后期强度。另外,内部热量不易散发,会使体积膨胀,引起混凝土裂开。这种不正常的早期固化即过早变硬现象对水泥浆体的强度并无不利影响,但却影响施工,也会造成裂缝。因此,为防止混凝土发生假凝现象,将假凝的水泥存放一定的时间或在制备混凝土时,适当延长搅拌时间。 (3)水及骨料中有害杂质对水泥混凝土的腐蚀。水质不纯及骨料中的有害杂质会扰乱水泥的凝结,而且会对混凝土的强度产生不利影响,并且会造成水泥砼中钢筋的锈蚀。有害杂质与砼产生反应生成易溶于水的物质,使混凝土腐蚀,强度降低,产生早期裂缝,在自然因素和车辆荷载等综合作用下,裂缝进一步扩展,导致混凝土路面板断裂。 (4)砂、石材料中的活性材料硅与水泥中碱产生碱骨料化学反应,使砼结构遭到破坏。集料中的活性二氧化硅与水泥中碱性氧化物(Na20和K:O)所水解生成的氢氧化物会产生化学反应,并在集料表面生成一种碱—硅酸凝胶体使骨料界面发生蚀变。这种凝胶体吸水后体积会膨胀,使砼结构破坏,出现较深的网裂。三、裂缝的预防措施(一)凝结前措施根据在凝结前裂缝产生的原因分析,控制和预防混凝土在这一阶段产生裂缝。首先,应降低水分从混凝土表面的蒸发速度,在混凝土尚未出现析水前,防止强风吹拂和烈日曝晒;其次,尽快修整抹面,及时养护,防止砼表面水分蒸发而干燥,并采用二次抹面,以减少表面收缩裂纹;最后,在浇筑砼前,应将基层浇湿。必须避开在高温气候条件施工,因在高温天气下,水泥水化作用加快,内部水化热不易及时散开,而产生温度裂缝,同时因水分蒸发加快,使砼迅速干燥而收缩,易产生收缩裂缝。(二)防止收缩裂缝要预防混凝土由于干缩引起的裂缝,首先,选择合适的骨料品种、控制集料级配的准确性及含泥量至关重要。在施工过程中,应加强抽查检验,防止集料的级配产生波动,尽量降低集料的含泥量;其次,通过混凝土试配,优选材料和配合比,严格按配合比所设计的各种材料比例进行投料,理论配合比要转换成现场的施工配合比,防止水灰比发生变化;最后,优选水泥,尽量选用性能稳定、质量可靠的水泥产品。(三)加强保温保湿养护 混凝土产生的裂缝很大一部分原因都是由于温度控制不当造成的,因此,控制和预防温度应力产生的裂缝,是混凝土施工过程中非常重要的步骤。必须严格执行施工规范所规定的施工气温,严格按照高温季节施工的规定进行,并采取相应的养护措施。同时设置伸缩缝或涨缝并且对混凝土面板进行及时切割,也是预防和避免温度应力造成面板拉裂的一条行之有效的措施。(四)防止反射裂缝 为防止面板由于基层原因产生的反射裂缝,在施工混凝土面层前,对基层应进行详细的检查,清除所有产生纵、横向断裂的基层,并使用相同的基层料重铺,同时设涨缝板横向隔开,涨缝板应与路面涨缝或缩缝上下对齐;当基层产生非扩展性温缩、干缩裂缝时,应灌沥青密封防水,还应在裂缝上粘贴油毡、土工布或土工织物,其覆盖宽度不小于1000mm,距裂缝上最窄处不得小于300mm。(五)加强水泥的安定性检验 由于水泥是建筑工程中用量最大,而且是直接影响到工程质量的建筑材料,由于水泥安定性不合格具有一定的隐蔽性,如果不做检验一般很难被发现。因此水泥进入施工现场后,首先应该取样送检。每批水泥应至少取样一次,取样要有代表性,样品取好后,应及时送往检验单位试验。对于可能出现的安定性方面的问题应该以预防为主,否则一旦出现问题则难以弥补。 (六)控制原材料质量 为防止水及骨料中有害杂质对水泥砼的腐蚀,应严格控制混凝土的搅拌用水、养护用水和集料的硫化物及硫酸盐的含量,因为混凝土中的硫酸盐是造成混凝土被腐蚀的最主要因素之一。因此,水、集料里的硫化物含量必须满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTJ F30-2003里的规定。同时,水的PH值也必须符合规范要求,不得小于4。 控制原材料的质量,另一方面也是为了杜绝或减少碱骨料反应,尽管发生这一反应的几率较少,但它在混凝土整个使用周期内都有可能发生,而且一旦发生以后,对混凝土的破坏将是致命的。因此,必须加以预防和控制,尽量采用低碱水泥和非活性集料。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTJ F30-2003里规定:对于粗、细集料,必须进行碱集料反应试验,且经碱集料反应试验后,试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象,在规定试验龄期的膨胀率应小于。 四、结 语 水泥砼路面裂缝的产生,其内因与外部条件,非常复杂。以目前我们的施工管理水平和技术管理水平,要彻底解决和消除水泥混凝土路面裂缝问题几乎是不可能的。但只要我们了解和查清致使裂缝产生的各种原因,积极采取“预防为主”的方针,就能够有效减少各种裂缝问题的产生。因此我们对某一种裂缝的产生,不应看到其孤立的一面,应综合进行分析研究,采取合理有效的技术措施,从根本上进行“综合治理”。只有这样,才能既治标又治本,才能确保水泥砼路面的工程质量,减少裂缝所造成的损失。msg:【单页阅读】模式仅供网站【注册会员】使用!更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文
无论是在学习还是在工作中,大家都写过论文吧,论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?以下是我帮大家整理的混凝土裂缝产生的原因及控制措施论文,希望对大家有所帮助。
混凝土裂缝产生的原因及控制措施
摘要:
在建设工程中,混凝土结构与构件出现不同程度的裂缝,对结构造成一定的损伤,这严重影响了混凝土的强度和变形,甚至对结构的安全造成一定的威胁。严重的可能会威胁到人们的生命和财产安全,所以预防和处理好混凝土的裂缝就尤为重要了。
关键词:
收缩裂缝;温度裂缝;沉陷裂缝;措施
随着时代进程的迅猛发展,我国的建设市场规模正日益增大,混凝土在现代建筑工程中占有重要地位。混凝土裂缝不仅影响使用功能,而且影响混凝土的强度和变形,进一步会引起钢筋的绣蚀,最终影响结构的持久性和耐久性。因此本文对混凝土裂缝的成因、处理措施和补救方法进行探讨。
1、混凝土裂缝的成因
混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的一种非均质脆性材料,由于其组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同,所以混凝土的裂缝产生原因也是各种各样的:
收缩裂缝
混凝土收缩是混凝土材料本身固有的一种物理现象,据测试混凝土的收缩值一般在(4—8)×l0一4,混凝土抗拉强度一般在2~3Mpa,弹性模量一般在(2—4)×l04 Mpa。由公式8=盯/E(式中8:为应变值、盯:为混凝土应力、E:为混凝土弹性模量)可知混凝土的允许变形范围仅在万分之一左右,而混凝土的实际收缩在(4—8)×l0_4,混凝土实际收缩大于混凝土允许变形范围,因此混凝土的裂缝是不可避免的,关键在于控制裂缝的宽度。
混凝土表面有可能失去水分而产生收缩,而塑性收缩产生的主要原因就是混凝土在凝结前的强度很小或者几乎没有,还可能是混凝土在刚刚凝结强度很小的时候,被大风或者高温所影响,其表面的水分流失过快,造成较大的负压从而使混凝土的体积急剧的收缩,因此发生龟裂状况。
温度裂缝
温度裂缝是混凝土内部约束引起的,多发生在大体积混凝土、高强混凝土或温度变化较大地区的混凝土施工过程中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错。大体积混凝土从浇注时起,到达设计强度为止,即施工期间产生的结构裂缝主要是由水泥水化热引起的温度变化造成的。大体积混凝土工程,水泥用量多,结构截面大,因此,混凝土浇注以后,水泥放出大量水化热,混凝土温度升高。由于混凝土导热不良,体积过大,相对散热较小,混凝土内部水化热积聚难以散失到环境中,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快。升温阶段,混凝土表面温度总是低于内部温度。由于热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。中心部分混凝土膨胀的速度要比表面混凝土快,中心部分与表面质点间形成相互约束,中心属于约束膨胀,不会开裂;表面属于约束收缩,当表面拉应力(t)超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。随着水泥水化反应的减慢及混凝土的不断散热,混凝土由升温阶段过度到降温阶段,温度降低,体积收缩。由于混凝土内部热量是通过表面向外散发,降温阶段,混凝土表面温度与中心温度仍然存在差值,如果过大,同升温阶段一样产生表面裂缝。降温过程,混凝土体积收缩,同时,考虑到边界条件和地基的约束,属于约束收缩。
结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处,往往产生一些结构裂缝。例如墙角应力集中处的450斜裂缝,板端负弯距较大处的板面拉裂缝等。
结构基础不均匀沉降引起的裂缝
当结构的基础沉降不均匀时,结构构件受到强迫变形,导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切左右,从而使得结构构件开裂,随着不均匀沉降的进一步发展,裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大,因此裂缝宽度较大,多呈450,并且通常是贯穿性的。
2、混凝土裂缝的防治措施
控制收缩裂缝的措施如下:
干缩裂缝的主要预防措施:选用收缩量较小的中低热水泥和粉煤灰水泥,这样会减少水泥的用量。另外水灰比会影响混凝土的干缩,所以在混凝土的设计中应控制好水灰比,还要添加适量的减水剂。在混凝土搅拌配合中要严格控制用水量。在结构中设置合适的收缩缝。塑性收缩裂缝的主要预防措施:选用收缩强度较小的水泥,比如硅酸盐或者普通的硅酸水泥,另外在混凝土最后凝结前可以采取覆盖塑料薄膜的方法来保持表面的水分,减少大风高温条件下水分的`严重流失。控制温度裂缝的措施如下:
采用底水化热、高强度水泥,以减低水泥水化热,提高混凝土的抗裂能力;水泥使用前进行水化热测定,水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定;改善骨料级配,采用导热性好、线膨胀系数小、级配合理的骨料,减少混凝土温度应力。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇注初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海绵等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的抗裂能力。
掺用外加剂减缓水化热的发生速率。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。
控制沉陷裂缝的措施:
对于松软不结实的土质进行加深巩固,保证进入冻土里的支撑模板有足够的硬度,一定要结实牢固支撑均匀,使其处于平稳均匀的状态。
3、裂缝产生后常见的补救办法
表面修补法。适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理,亦适用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。表面涂抹水泥砂浆、环氧胶泥、油漆和沥青。
内部修补发。用压浆泵将胶结材料压入裂缝中,由于其凝结、硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。
结构补强加固法。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构做补强加固,可扼制裂缝进一步发展,恢复结构的整体性。
4、总述
以上对混凝土裂缝产生的原因进行了初步的探讨,收缩裂缝和温度裂缝是混凝土结构中普遍存在的问题,但是应用我们本文提到的措施结合实际工程通过采取相应的措施,对温度有效控制,混凝土的收缩裂缝和温度裂缝是完全可以避免的。沉陷裂缝通过合理的设计,严格把好材料进料关,系统控制施工工艺,严格操作程序,沉陷裂缝是可以得到解决的。此外,遇到大体积混凝土的浇注,合理地分缝分块,避免过大的高差和侧面长期暴露,确保工程质量。
参考文献
[1]罗先兵,现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及防治措施[J].西部探矿工程,2006.
[2]中华人民共和国建设部,混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
[3].北京:中国建筑工业出版社,2010.
拓展:面板混凝土裂缝预防措施
完全避免面板混凝土裂缝是很困难的,必须采取综合措施加以预防。
一、 结构性裂缝的防治
面板结构性裂缝的防治主要不是从面板本身而是从堆石坝的设计和控制坝体施工质量方面着手,应采取措施防止面板支撑部分过多的不均匀水平位移和沉降造成垫层和面板之间的脱空。设计时对坝坡的选择以及各项坝料的压实指标的选择应考虑面板支撑体的稳定,施工时要严格按照设计要求控制施工质量,待坝体沉降稳定后才可进行面板浇筑。
1、建基面的处理。一般面板堆石坝建基面,着重在迎水面以下坝厚约1/3处范围内进行严格处理,而其他区域,如有较厚的砂砾石覆盖层,一般不全部挖除,只做压实度或孔隙率检测,基础满足设计要求后即可作为建基面。对两岸坝坡需进行植被和覆盖层清理,对局部坡度较陡或反坡位置进行削坡或用混凝土、浆砌石补坡至设计坡比。
2、控制坝体填筑质量。堆石体变形的控制,主要控制填筑密实度和岩体强度。岩体强度的控制主要是施工过程中对不同填筑区按相应要求的岩性:来开挖取料。选择较高的填筑密实度,主要通过控制填筑料的级配及碾压质量实现,尤其是填筑料的级配,堆石体的压实度和力学性质与级配的关系极为密切,级配良好的堆石料经压实后可以获得较高的变形模量和较高的抗剪强度。
在大坝填筑过程中,严格按照设计参数进行施工,采用坑探法、质量附加法对施工参数及压实效果进行双重控制,保证大坝填筑碾压质量,避免大坝后期沉降过大。为减小坝体不均匀沉降,在填筑过程中,尽量使坝体全断面均匀上升。如由于度汛需要抢临时度汛断面的填筑,也应尽量避免上下游出现大的高差。
3、面板合理分缝及合理配置钢筋。根据三维非线性有限元计算结果,面板在大坝两坝肩周边处呈三维复杂受力状态,且多为受拉区,而面板中部多为受压区。根据上述受力特点,受拉区面板宜采用窄型板,并设置张性缝;受压区面板宜采用宽型板,并设置压性缝。压性缝问布置隔缝材料,避免压应力过大而引起面板抬动或翘起。此外,在面板受拉区、压应力较大部位、周边缝等重点部位应布置双层钢筋,提高面板适应变形的能力。
二、非结构性裂缝的防治
面板非结构性裂缝的防治主要是从面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。对由于施工不当和材料化学反应所引起的裂缝,只要采取合适的配合比、满足面板混凝土的施工度要求、加强施工管理控制面板施工质量等措施来避免。对具有碱活性的骨料,应按规范要求严格控制单方混凝土的总碱含量。面板收缩裂缝的防治是面板裂缝防治中最重要的也是最困难的工作。
1、优化面板混凝土配合比
在面板混凝土配合比设汁方面应选用优质的原材料配制面板混凝土。
选用水化热低的水泥,用粉煤灰代换部分水泥,以减少水化热温升从而降低面板因内、外温差引起的表面裂缝和水化热消散后混凝土收缩而引起的贯穿性收缩裂缝。
选用线膨胀系数小的骨料配制混凝土,以减少因温度变化引起混凝土的体积变形。
选用优质混凝土减水剂,在满足混凝土施工坍落度的前提下,降低面板混凝土的单方用水量,以减少混凝土的干缩量。
在满足设计强度的前提下,尽量降低混凝土胶凝材料的用量,以减少混凝土的凝缩量。
使用掺纤维混凝土。在混凝土中掺加适量的聚丙烯纤维,可以抑制早期裂缝形成和发展;降低混凝土的弹性模量,提高混凝土的极限拉伸值;提高混凝土的抗冻等级,改善抗渗性和耐久性。此外,混凝土拌和物应满足面板施工的要求,具有较好的和易性、流动性、凝聚性。
2、降低地基约束作用力
取消或减少面板架立钢筋插入坝体,并在面板浇筑前在基面上喷涂乳化沥青,使面板与其基面之间可以产生小量相对位移。此时基面对面板收缩变形产生的约束作用力可认为等于面板和其基面之间的摩阻力。因而该约束作用力可人为加以控制。如使面板摩阻力(阻滑力)小于面板在坝坡上的滑动力,这样不仅可大幅度减少面板致裂的约束力,还增加了面板水平截面的预压应力,有利提高面板抗裂能力。
加强面板施工质量管理,避免抗拉薄弱面
采用面板二次压面的施工工艺。面板二次压面工艺有助于消除面板表面因温度骤降和失水而产生的表面裂缝。
降低面板混凝土人仓温度以减少基础温差从而达到减少冷缩裂缝的目的。面板浇筑的环境温度一般以5~25℃为宜。
面板施工期间做好面板的保温、保湿、防风等养护工作,以减小面板混凝土的冷缩和干缩。
①保湿。面板长期保湿养护是面板防裂的主要措施之一。在面板混凝土脱模并二次抹面后,表面覆盖带塑料薄膜的保温被,定时洒水保湿,防止混凝土表面水分过快蒸发而形成干缩裂缝;
②保温。在中后期,在覆盖带塑料薄膜的保温被的基础上,不问断洒水保湿,达到保温的目的,避免水化热作用或外界温度影响产生混凝土内外部温差,从而产生温度裂缝;
③防风。风速是引起面板裂缝的重要原因。风速增大将引起混凝土热交换系数增大,从而导致面板表面温度降低,面板内外温度梯度变陡,拉应力剧烈增加,导致面板裂缝。
随着工程施工技术的不断发展,在住宅建设中,用现浇楼板形式替代预应力空心板楼面形式,解决了预应力空心楼板拼缝纵裂的质量通病,加强了结构的抗震性能。但在相当一部分现浇楼面结构中,在边跨板面出现顺板外缘裂缝,在房屋角部板面往往出现呈等腰三角形的45°斜裂缝等。现浇钢筋混凝土楼板裂缝,已成为住宅工程最严重的质量通病之一。引起建筑裂缝的因素是多方面的,笔者就现浇钢筋混凝土板裂缝产生的原因进行分析,并提出防治对策,供大家参考。一、 裂缝现状1、 裂缝种类①、温差裂缝:由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝。此类裂缝都集中于屋面板和建筑物上部楼层的楼板上。②、收缩裂缝:混凝土在凝结、硬化过程中,由于材料自身收缩而形成的裂缝。③、结构裂缝:虽然现浇板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突出处,往往产生一些结构裂缝。例如墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面拉裂缝等。④、构造裂缝:现浇楼板厚度一般为80~100mm,住宅设计中将PVC电线管均敷设在楼板内,使凡有PVC管处的混凝土保护层减薄,易出现构造裂缝。2、 裂缝形式①、斜裂缝:斜裂缝常出现于墙角,特别是建筑物端部最后一间,呈45°状。②、纵、横向裂缝:沿楼板纵、横向出现,一般于跨中、支座、PVC电线管暗埋处等部位,或直线或折线状。③、不规则裂缝:裂缝出现部位、形状无规则,成散状或龟裂状。④、贯穿或不贯穿裂缝:绝大多数裂缝出现在楼板表面,为不贯穿裂缝。极个别裂缝从板面一直裂到板底,呈贯穿状。3、 裂缝出现时间收缩裂缝属早期裂缝,一般出现在混凝土浇筑后的1个月中;构造裂缝属于中期裂缝,一般出现在6个月以后;温差裂缝和结构裂缝属于后期裂缝,一般1~2年后出现。二、 裂缝原因分析1、 设计方面①、楼板厚度:楼板厚度虽能满足承载力要求,但随着住宅开间和厅面积的增大及不少房产开发商取消了传统的在现浇楼板表面铺30mm细石混凝土地坪,致使楼板厚度不能满足构造要求。②、配筋计算:不少设计单位仍按照单向板计算方法来设计配置楼板钢筋,支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算简图与实际受力情况不符,单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉力不均,局部较弱,无筋处易产生裂缝。部分设计单位对现浇楼板构造筋配置不重视:墙角无放射筋、薄弱环节无加强筋、负弯矩处钢筋配置不够。③、混凝土强度等级:预制多孔板改为现浇楼板后,大部分住宅工程都采用预拌混凝土浇捣,但有些设计单位选用的楼板混凝土强度等级过高,使水泥用量增加、水化热加大,从而加速产生混凝土温差裂缝和收缩裂缝。④、板内布线:现浇楼板内暗敷PVC电线管,有的甚至两根电线管交错叠放,管道上口混凝土保护层超薄,混凝土抗拉强度减弱。2、 施工方面①、盲目赶工期:为抓进度、赶工期,楼板混凝土浇捣完,尚未到达规定强度,即已上人操作,并堆放施工荷载,使楼面混凝土受到损伤。②、养护马虎:混凝土浇捣完后未进行表面覆盖和浇水养护或养护时间不足,导致混凝土表面失水过快,由收缩产生拉应力,造成表面裂缝。③、支模拆模:模板支撑立杆与楼面接触部位没有设楔子,使混凝土在浇捣过程及成型后局部变形,导致裂缝产生。底模拆模时间过早,混凝土受到内伤。④、钢筋未设撑脚:楼面支座处负弯矩配筋未设置撑脚,施工人员踩在负弯矩钢筋上,使钢筋下沉,混凝土保护层厚度增加,楼板有效截面高度h0减少。⑤、振捣不当:平板式振动器过度振捣楼板混凝土,造成粗骨料下沉,板面出现砂浆层,混凝土强度降低,也易出现干缩裂缝。3、 材料方面①、混凝土坍落度过大:为了保证预拌混凝土的可泵性,部分楼板混凝土坍落度设计过大,导致混凝土流动性增加。②、混凝土配合比不当:为满足工期要求,加快施工进度,施工单位常将柱、墙、梁板混凝土改为同一强度等级,并一次性浇捣,从而造成楼板混凝土配合比不当及提高了楼板混凝土强度等级。③、外加剂、掺合料掺量过多:预拌混凝土中粉煤灰、矿粉等掺量过多,使混凝土早期强度偏低,抗拉强度达不到要求。④、原材料质量波动:混凝土搅拌站在混凝土生产前,未对原材料进行严格检验复试。个别水泥、外加剂、掺合料质量波动,粗、细骨料含泥量超标,甚至使用细砂、特细砂,严重影响混凝土质量。⑤、混凝土供应间歇时间长:由于受道路交通制约等方面原因,不能保证混凝土连续浇捣,加之现浇楼板施工冷缝的增多,给裂缝以可乘之机。4、 裂缝产生的主要因素经过对各种影响因素的对比分析,引起现浇钢筋混凝土楼板裂缝的主要影响因素如下:①、混凝土温度变形和收缩变形引起的裂缝:钢筋混凝土梁、柱、墙、板等构件共处于同一个大气环境中,当环境温度和湿度变化时,这些混凝土构件相应都会产生温度变形和收缩变形。由于体形上的差异,板的体积与表面积的比值较小,混凝土的收缩变形较大。具体地说,在水平方向上楼板的收缩变形一般均超前于(或大于)梁、柱、墙,使板内出现拉应力,梁内出现压应力。另外一个方面是外纵墙与山墙在外界气温的影响下,经热涨和冷缩的反复作用,它们的温差合力对房间沿外墙角部楼板将产生较大的主拉应力。以上两个作用力的叠加,在对板形成最不利状态的时候,当板内拉应力超过了混凝土的抗拉强度,并且楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉伸的时候,楼板内就会产生裂缝。裂缝的位置取决于两个因素,一是约束,二是抗拉。对楼板来说约束最大的位置在四个转角处,因为转角处梁或墙的刚度最大,它对楼板形成的约束也最大,同时沿外墙转角处因受外界气温影响,楼板属收缩变形最大的部位;一般来说板内配筋都按平行于板的两条相邻而设置,也就是说转角处夹角平分线外的抗拉能力最薄弱。故大多数板上裂缝都出现在沿外墙转角处,而且呈45°斜向放射状。②、混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料:当前工程施工中现浇钢筋混凝土楼板的混凝土普遍采用泵送混凝土,其水泥用量、水灰比、坍落度等都比较大,石子粒径又较小,为了抵抗楼板内受不均匀温差和收缩的影响而出现局部应力集中,若外墙转角处楼板只按老规矩配筋,已经不能适应这种变化了的条件实况,很容易产生裂缝。如果对混凝土养护不当,也会产生干缩裂缝。③、楼板内埋设电线套管,特别是近些年来普遍推广使用PVC管代替金属管以后,使板内有效截面受到不同程度的削弱(以板厚100mm为例,若埋设直径20mmPVC电线套管,而该管垂直于板跨方向铺设时,则该处混凝土受拉截面减少1/5),又因该管与混凝土的线胀系数不一致,粘结效果差,这是沿电线管埋设方向就可能因为应力集中而出现裂缝。④、由于施工措施安排不当,楼板近支座处负责弯矩钢筋常常被操作人员踩踏下沉,又没得到及时纠正,使其不能有效发挥抵抗负弯矩的作用;更有甚者,个别施工单位为了迎合发展商不合理的工期要求,片面地追求施工进度,楼板混凝土还没有足够的强度,就迫不及待地上人操作和堆重载,使其产生过大的变形,导致裂缝产生等等。三、 裂缝控制措施1、 设计方面①、按双向板配筋:为使楼板计算简图与实际受力情况一致,现浇楼板应按双向连续板计算配筋。为减少开裂,宜采用双面配筋,增加表面配筋量。楼板最小配筋率 ,且应采用细直径螺纹钢筋。②、增加楼板厚度:考虑到楼板双面配筋,并且楼板内暗敷电线管线较多,再加上楼面上30mm细石混凝土地坪常被取消等因素,现浇楼板厚度应为120mm。③、控制混凝土强度:多层、小高层住宅楼板预拌混凝土强度应≤C30,高层应≤C35。④、加强构造配筋:为克服墙角45°斜裂缝,应在墙角配置放射筋(特别在建筑物端部),长度大于1/3跨(不少于~)。上部支座处负弯矩钢筋宜每隔1根设置1根通长筋,以抵抗板中裂缝及端头裂缝。除受力筋满足要求以外,分布筋间距应适当加密,间距150~200mm。使楼板受力均匀,增强混凝土抵抗温度、干缩变形能力。当选用冷轧扭钢筋时,最小配筋率应满足规范要求。⑤、管线敷设:预埋电线管位置应设置在楼板上下两皮钢筋当中,严禁两根管线交错叠放,可采用接线盒方式。当楼板厚度较薄时,应在管线外侧增加钢丝网。2、 施工方面①、合理确定时间:按科学规律安排施工工期与进度计划。楼板混凝土浇捣完成后,其强度未达到,施工人员不得在楼面操作及堆载材料。②、严格养护:楼板混凝土浇捣完毕后,根据当时室外气温,确定养护方案。冬、夏季节,应采取混凝土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完成后12h内,必须进行浇水养护。对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,浇水养护不得少于7d;对掺用缓凝剂或有抗渗要求的混凝土,浇水养护不得少于14d。③、控制拆模时间:模板的周转配置,应考虑到规定的拆模时间,跨度大于2m,小于8m的现浇楼板,其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%,当跨度大于8m的现浇楼板,其拆模混凝土强度必须达到标准值的100%,防止过早拆模引起的混凝土损伤。同时,模板支撑立杆下部与楼面接触部位应设楔子顶紧,防止混凝土在浇捣过程中变形。④、控制负弯矩钢筋位置:在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳,楼面钢筋上设置跳板,严禁在混凝土浇捣过程中踩踏钢筋,确保负弯矩钢筋的正确定位。3、 材料方面①、合格确定混凝土的配合比和坍落度:在混凝土配合比设计时,应全盘考虑,多用骨料、少用粉料,以减少裂缝产生。坍落度应适当控制,不宜过大,多层和小高层小于140mm,高层宜小于180mm,尽可能较少混凝土的流动性。应选用高等级低水化热的矿渣水泥,减少水泥用量和水化热。②、严格控制混凝土掺合料掺量:混凝土掺合量的掺量比例应合理,以保证混凝土早期强度,提高混凝土的抗拉性能。控制混凝土水灰比,最大用水量应<180㎏/m3。③、严格原材料检验试验:在拌制混凝土之前,必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试,不合格的材料不得使用。④、保证混凝土连续浇捣:在配备混凝土运输车辆时,应充分考虑交通路况的影响,确保混凝土浇捣的连续性,减少施工冷缝。当混凝土浇捣中停歇时间过长时,应采取接浆处理等应急措施。4、 裂缝防治对策①、要与设计商榷,在采用商品混凝土泵送施工的条件下,处于墙转角处房间内的现浇钢筋混凝土楼板,建议适当增加配筋以提高楼面混凝土的抗拉能力,如适当增加板厚;提高板的配筋率;采用“细筋密筋”配置等方法。由于受到不同条件的限制,以上方法可选择采用。②、提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角的内墙面,可采用加贴保温隔热材料的办法,使温差对楼板变形带来的影响减少到最低限度。③、楼板内PVC电线套管只允许平行于楼板受力方向(或双向板的短边方向)埋设,埋在楼板内的PVC电线套管上下部应加铺宽度不小于40mm的钢丝网片作为补强措施。④、有条件的不妨采用“放”的特殊构造措施。例如可将端跨设计成简支板的形式,即楼板与梁之间设置施工缝隔离。⑤、严格施工管理,浇捣楼板混凝土时铺设操作平台,防止施工操作人员直接踩踏上层负弯矩钢筋。同时加强浇捣楼板混凝土整个过程中的钢筋维护,随时将位置不正确的钢筋进行复位,确保其位置准确。⑥、设计楼板底模及支架时,应充分允许考虑能够满足承受各种可能的施工荷载的需要。混凝土浇捣后必须留有足够的养护时间。除非采用针对性的技术措施,否则只有当混凝土强度大于12MPa时,才可允许其上进行各项施工作业活动。⑦、加强混凝土的养护监督。混凝土应在浇筑以后12h内进行覆盖和浇水,当气温在20℃左右时每天应浇4次;气温在25℃以上时应浇6次;气温低于5℃时,应停止浇水改用塑料薄膜或草袋覆盖养护,以防治温度收缩裂缝产生。养护时间最短不少于7天。
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