梁板結(jié)構(gòu)施工中裂縫的控制措施
2005-03-21 00:00
【摘 要】
本文對引起混凝土梁板結(jié)構(gòu)裂縫的原因做了深入探討，并提出了一些控制梁板結(jié)構(gòu)裂縫的措施。
【關(guān)鍵詞】
梁板結(jié)構(gòu) 裂縫
1. 引言
混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)很普遍的技術(shù)問題。近代對混凝土強(qiáng)度理論進(jìn)行亞微觀研究結(jié)果以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說明混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，特別是現(xiàn)代混凝土施工普遍采用商品混凝土及泵送施工，外加劑、摻和料等在混凝土中的廣泛使用，導(dǎo)致混凝土裂縫普遍存在。由于頂板結(jié)構(gòu)混凝土澆筑工藝所具有的特性，裂縫更容易發(fā)生，因此而引起的樓板滲漏等一系列問題已成為一項(xiàng)嚴(yán)重的社會問題。所以如何有效地預(yù)防和控制混凝土頂板裂縫的發(fā)生，已成為所有混凝土工作者面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文作者根據(jù)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及親身體會，在工程施工中摸索出一些在可有效控制裂縫的措施，希望能和國內(nèi)同行共同交流。
2. 控制措施
混凝土有裂縫是絕對的，無裂縫是相對的?；炷恋牧芽p一般都發(fā)生在早期，所產(chǎn)生的裂縫主要是塑性收縮裂縫、沉降裂縫及收縮裂縫，而在后期所產(chǎn)生的裂縫與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料的應(yīng)用有關(guān)。大部分混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因是由于變形作用引起的，而變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。
由于混凝土自身所具有的一些特點(diǎn)，從原材料到施工工藝等諸多因素都會對混凝土發(fā)生直接的影響，所以控制混凝土的裂縫應(yīng)綜合從各個(gè)方面綜合考慮，把好可能對其發(fā)生影響的各道關(guān)，主要有以下6個(gè)方面。
2.1 原材料
要嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)，采取“精料方針”，選用優(yōu)質(zhì)的原材料，禁止不合格的原材料進(jìn)入現(xiàn)場。
應(yīng)使用含泥量盡可能低的集料。集料的含泥量對混凝土的抗拉強(qiáng)度及收縮變形影響很大。使用含泥量高的集料，集料表面與水泥石的機(jī)械粘接力降低，而且會增加混凝土拌和物的用水量，不僅增加了混凝土的收縮，同時(shí)降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致收縮裂縫發(fā)生。
高細(xì)度的水泥必然帶來較高的強(qiáng)度，但是提高水泥的細(xì)度也必然會帶來較大的收縮，顯著地增加收縮應(yīng)力，因此雖然水泥的細(xì)度應(yīng)盡可能低一些，但是最好不要以提高水泥細(xì)度的辦法來其提高強(qiáng)度。在當(dāng)前的建筑施工過程中，施工單位為了加快施工進(jìn)度及模板的周轉(zhuǎn)速度，大量地使用R型水泥，而早強(qiáng)水泥比普通水泥的收縮大10%，這勢必會增加開裂的可能。
摻和料的質(zhì)量對混凝土裂縫有顯著的影響。粉煤灰對混凝土的早期干縮影響很大，使用細(xì)度較粗或含炭量高的粉煤灰會大幅度增加混凝土的需水量，從而加大混凝土的收縮導(dǎo)致開裂。
由于高效減水劑所具有的減水作用及緩凝劑對混凝土拉伸性能的提高，因而對減少混凝土的開裂也具有積極的作用。在混凝土中摻加混凝土膨脹劑,在獲得良好養(yǎng)護(hù)的條件下,能減少混凝土的裂縫,但需要注意的是,膨脹劑不是摻得越多越好,過度的膨脹也會引起混凝土開裂,還有如果摻膨脹劑的混凝土得不到良好的養(yǎng)護(hù)反而會對混凝土的裂縫起相反的作用,因此應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎地使用膨脹劑。
2.2 坍落度
預(yù)拌混凝土一般都要求有較大的坍落度。對預(yù)拌混凝土來說由于坍落度大而導(dǎo)致的混凝土裂縫是其無法從自身克服的缺陷。流動(dòng)性大的混凝土其相對沉縮變形幾乎超過普通混凝土干縮變形的30-60倍，是十分可觀的。如果混凝土混合料過稀，坍落度過大，混凝土沉陷量會很高，同時(shí)由于水灰比的增大，導(dǎo)致混凝土收縮的增大，使混凝土產(chǎn)生沉陷裂縫及收縮裂縫。
特別是在夏季澆筑混凝土，混凝土的坍落度損失較大，有的施工單位為了片面追求施工的方便，往往使混凝土的出機(jī)坍落度比設(shè)計(jì)增大很多，甚至往混凝土中任意加水，這些做法不僅使混凝土的性能劣化，而且由于坍落度增大會使混凝土的塑性收縮增大，在搗棒的作用下，空氣與水滯留在鋼筋與粗骨料下方，澆筑后的混凝土表面有很厚一層稀漿層，其內(nèi)部疏松，水灰比高于下部混凝土，并可能引起鋼筋上部的混凝土開裂。所以施工中應(yīng)使混凝土的坍落度盡可能小，一般只需要滿足泵送需要?jiǎng)t可，并嚴(yán)禁澆筑過程中往混凝土中任意加水及外加劑。
2.3 混凝土的配合比設(shè)計(jì)
為有效控制和預(yù)防混凝土裂縫的發(fā)生，應(yīng)根據(jù)工程所處條件，對砂率、水灰比、水泥用量及摻和料用量等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最優(yōu)方案。
適當(dāng)砂率的選擇對控制混凝土的裂縫有積極作用?；炷恋母稍锸湛s隨砂率的增大而增大。對泵送混凝土來說，過高的砂率不僅不能增加混凝土的泵送性能，反而由于混凝土變得粘稠其內(nèi)摩擦阻力的增大導(dǎo)致混凝土的擴(kuò)展性能下降，流動(dòng)性也下降；同時(shí)在結(jié)構(gòu)表層也容易產(chǎn)生較厚的砂漿層，這對混凝土的抗裂是不利的，所以用于頂板的預(yù)拌混凝土，其砂率應(yīng)根據(jù)泵送高度、泵程以及混凝土標(biāo)號等條件考慮，以38-42%為宜。而且由于砂率減小使粗骨料含量增大，在相同條件下混凝土的彈性模量較高，收縮量較小，而且由于粗骨料對收縮的約束作用，可減少開裂的可能。
水泥漿體失去水分時(shí)所引起的自身收縮及塑性收縮對混凝土的裂縫有影響?；炷林兴嘤昧康脑黾印⒂盟康脑龃笫顾酀{體積增大，會使混凝土的干縮增大，從而引起混凝土干縮裂縫及塑性收縮裂縫。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)選擇最佳的水泥用量，選用水化熱和收縮小的水泥（如礦渣水泥），可有效地減少混凝土的裂縫。
2.4 配筋對控制裂縫的作用
混凝土材料結(jié)構(gòu)是非均質(zhì)的，承受拉力作用時(shí)，截面中各質(zhì)點(diǎn)受力是不均勻的，有大量不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn)，當(dāng)這些應(yīng)力集中點(diǎn)首先達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，就引起局部的塑性變形，如無鋼筋，繼續(xù)受力，便在應(yīng)力集中處形成裂縫。如進(jìn)行適當(dāng)配筋，鋼筋將約束混凝土的塑性變形，從而分擔(dān)混凝土的內(nèi)應(yīng)力，推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)，亦即提高了混凝土的極限拉伸。鋼筋會約束收縮，但不能阻止收縮，它對鋼筋混凝土收縮的約束作用會在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，在鋼筋內(nèi)引起壓應(yīng)力。增加鋼筋數(shù)量會減少收縮，但會增加混凝土的拉應(yīng)力，如果鋼筋很多，約束可能會很大，也足以引起混凝土開裂。
鋼筋混凝土中配筋率對混凝土中自約束有很大的影響。“適當(dāng)”的構(gòu)造配筋能夠提高混凝土的極限拉伸，對控制混凝土的溫度收縮裂縫及收縮裂縫有積極的作用。薄壁結(jié)構(gòu)如墻、板、梁等，采取增配構(gòu)造鋼筋的措施，使構(gòu)造鋼筋起到溫度筋的作用，能有效地提高混凝土的抗裂性能。
構(gòu)造筋的配筋原則應(yīng)做到“細(xì)一點(diǎn)、密一點(diǎn)”。即配筋應(yīng)盡可能采用小直徑，小間距設(shè)計(jì)。提高混凝土結(jié)構(gòu)的含鋼率或減小鋼筋直徑都可提高材料的抗裂性能，但減小鋼筋直徑、加密間距要比提高含鋼率效果明顯一些。采用直徑8-14mm的鋼筋和100-150mm間距是比較合理的，結(jié)構(gòu)全截面的配筋率不宜小于0.3%，應(yīng)在0.3-0.5%之間。受力筋如能滿足變形的構(gòu)造要求則不再增加溫度筋；構(gòu)造筋不能起到抗約束作用的，應(yīng)適當(dāng)增加溫度筋。
2.5 施工水平
在施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對混凝土振搗的控制。適當(dāng)?shù)恼駬v對密實(shí)混凝土，使混凝土形成緊密堆積有積極作用，但如果對混凝土過振會導(dǎo)致混凝土的離析，使其表面形成較厚的浮漿層，導(dǎo)致塑性收縮裂縫，所以對新澆筑混凝土要振搗均勻，不能漏振也不能過振。
混凝土澆筑完畢以后，應(yīng)對混凝土進(jìn)行二次壓光。二次壓光的時(shí)間應(yīng)控制在泌水充分揮發(fā)之后才開始進(jìn)行，不宜過早開始二次壓光，混凝土表面有泌水的時(shí)候，絕對不能進(jìn)行終飾抹面工序，這是一條基本定律，過早的抹面會在泌水停止以前封閉表面及薄層表面下積蓄的泌水和空氣，會引起混凝土脫皮和薄層脫落。我們的操作方法是在混凝土初凝前用砂板進(jìn)行一次搓壓，在搗實(shí)初步整平以后，等待泌水結(jié)束蒸發(fā)掉以后，重新用抹刀用力加壓抹平，有效地防止了混凝土的早期收縮裂縫。
如頂板的的面積很大，澆筑混凝土的時(shí)間可能較長，出現(xiàn)在澆筑后邊的混凝土?xí)r，初始澆筑的混凝土已接近初凝，如此時(shí)搗棒碰到鋼筋，搗棒所產(chǎn)生的振動(dòng)會沿著鋼筋到達(dá)已初凝的混凝土部位，會破壞混凝土的凝結(jié)及與鋼筋的結(jié)合，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)早期破壞，所以澆筑混凝土?xí)r應(yīng)避免對板內(nèi)鋼筋的振動(dòng)。
模板支撐不牢，引起模板變形、移位，也會引起混凝土的開裂。還應(yīng)注意在澆筑混凝土之前對模板的潤濕，以防止模板對新澆筑混凝土吸水過大，引起混凝土起皮、開裂。
在綁扎鋼筋和澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求控制混凝土保護(hù)層的厚度，如果混凝土保護(hù)層過厚，除在構(gòu)件表面容易出現(xiàn)較大的收縮裂縫和溫度裂縫外，還會直接削弱構(gòu)件的承載能力。
2.6 養(yǎng)護(hù)
不同的養(yǎng)護(hù)可使結(jié)構(gòu)的抗裂能力成倍地變化，不當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)會造成強(qiáng)度損失，充分的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土不致裂縫的必要條件。梁板結(jié)構(gòu)由于暴露面積較大，良好的供濕養(yǎng)護(hù)是非常重要的。對養(yǎng)護(hù)不良的混凝土梁板結(jié)構(gòu)，除會影響混凝土的強(qiáng)度之外，還會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生表面裂縫。
在炎熱季節(jié)施工，頂板在澆筑后常出現(xiàn)一些沿著鋼筋的裂縫，這些裂縫寬度不大，分布主要沿著鋼筋方向。分析其原因是由于在夏季施工時(shí)，由于氣溫較高，尤其在陽光直射下，新澆筑混凝土的失水很快，較大濕度梯度而引起的差異收縮是引起裂縫的主要原因。為此應(yīng)避免在強(qiáng)烈的陽光下澆筑混凝土，如條件不允許，應(yīng)做好表面的覆蓋，并在混凝土終凝之后，即開始澆水養(yǎng)護(hù)，對粉煤灰混凝土更應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。
3. 結(jié)論
1． 施工經(jīng)驗(yàn)表明，用R型水泥，水泥用量大，水灰比小，摻膨脹劑，用保水性強(qiáng)的外加劑，早期開裂的風(fēng)險(xiǎn)較大；
2． 為有效控制混凝土的裂縫應(yīng)采用科學(xué)合理的施工方案；
3． 對混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取適宜的砂率、水泥用量及摻和料用量等；
4． 應(yīng)重視構(gòu)造鋼筋的作用，配筋應(yīng)遵循“細(xì)和密”的原則。
參 考 文 獻(xiàn)
1．王鐵夢 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制 中國建筑工業(yè)出版社 1998
2．卓尚木等 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析與加固 中國建筑工業(yè)出版社 1997
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