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(duì)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(wèn)題。近代對(duì)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(shuō)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(wèn)題已成為一項(xiàng)嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)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(huì)，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(guó)內(nèi)同行共同交流。
2. 控制措施
混凝土有裂縫是絕對(duì)的，無(wú)裂縫是相對(duì)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(huì)對(duì)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(duì)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(chǎng)。
應(yīng)使用含泥量盡可能低的集料。集料的含泥量對(duì)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(huì)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(lái)較高的強(qiáng)度，但是提高水泥的細(xì)度也必然會(huì)帶來(lái)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(lái)其提高強(qiáng)度。在當(dāng)前的建筑施工過(guò)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(shì)必會(huì)增加開(kāi)裂的可能。
摻和料的質(zhì)量對(duì)混凝土裂縫有顯著的影響。粉煤灰對(duì)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(huì)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(kāi)裂。
由于高效減水劑所具有的減水作用及緩凝劑對(duì)混凝土拉伸性能的提高，因而對(duì)減少混凝土的開(kāi)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(guò)度的膨脹也會(huì)引起混凝土開(kāi)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(huì)對(duì)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(duì)預(yù)拌混凝土來(lái)說(shuō)由于坍落度大而導(dǎo)致的混凝土裂縫是其無(wú)法從自身克服的缺陷。流動(dòng)性大的混凝土其相對(duì)沉縮變形幾乎超過(guò)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(guò)稀，坍落度過(guò)大，混凝土沉陷量會(huì)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(huì)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(kāi)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(guò)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(duì)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(duì)控制混凝土的裂縫有積極作用。混凝土的干燥收縮隨砂率的增大而增大。對(duì)泵送混凝土來(lái)說(shuō)，過(guò)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(duì)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(hào)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(duì)收縮的約束作用，可減少開(kāi)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(duì)混凝土的裂縫有影響?；炷林兴嘤昧康脑黾?、用水量的增大使水泥漿體積增大，會(huì)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(duì)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(wú)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(huì)約束收縮，但不能阻止收縮，它對(duì)鋼筋混凝土收縮的約束作用會(huì)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(huì)減少收縮，但會(huì)增加混凝土的拉應(yīng)力，如果鋼筋很多，約束可能會(huì)很大，也足以引起混凝土開(kāi)裂。
鋼筋混凝土中配筋率對(duì)混凝土中自約束有很大的影響?！斑m當(dāng)”的構(gòu)造配筋能夠提高混凝土的極限拉伸，對(duì)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(duì)混凝土振搗的控制。適當(dāng)?shù)恼駬v對(duì)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(duì)混凝土過(guò)振會(huì)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(duì)新澆筑混凝土要振搗均勻，不能漏振也不能過(guò)振。
混凝土澆筑完畢以后，應(yīng)對(duì)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(kāi)始進(jìn)行，不宜過(guò)早開(kāi)始二次壓光，混凝土表面有泌水的時(shí)候，絕對(duì)不能進(jìn)行終飾抹面工序，這是一條基本定律，過(guò)早的抹面會(huì)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(huì)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(zhǎng)，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(huì)沿著鋼筋到達(dá)已初凝的混凝土部位，會(huì)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(duì)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(huì)引起混凝土的開(kāi)裂。還應(yīng)注意在澆筑混凝土之前對(duì)模板的潤(rùn)濕，以防止模板對(duì)新澆筑混凝土吸水過(guò)大，引起混凝土起皮、開(kāi)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(guò)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(huì)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(huì)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(duì)養(yǎng)護(hù)不良的混凝土梁板結(jié)構(gòu)，除會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度之外，還會(huì)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(yáng)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(yáng)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(kāi)始澆水養(yǎng)護(hù)，對(duì)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(kāi)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(duì)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(mèng) 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制 中國(guó)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(guó)建筑工業(yè)出版社 1997
編輯：
監(jiān)督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
本文內(nèi)容為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表水泥網(wǎng)立場(chǎng)。聯(lián)系電話：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。
