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淺析混凝土梁板裂縫產生的原因及控制措施

引言

混凝土梁板結構的裂縫是一個普遍存在的問題,一般寬度在0。1~0。2mm之間,雖然這些裂縫不影響到結構安全功能和使用功能,但影響了美觀,還讓消費者缺少安全感,容易引起質量糾紛,所以如何有效地預防和控制現澆混凝土梁板裂縫的發生,已成為所有從事混凝土工作的技術人員面臨的一項重要任務。

筆者根據工程實踐中的親身體會就這個問題提出以下淺見:

1梁板混凝土裂縫原因分析

1。1原材料選用不當

(1)水泥

水泥選用不當引起梁板混凝土產生裂縫的原因有以下幾個方面。

第一,水泥選用不當,沒有選用抗裂效能高的水泥。

第二,水泥強度等級與混凝土的設計強度等級不匹配,由於豎向構件的混凝土設計強度一般較高,而梁板混凝土強度一般較低,但現在大部分工程均採用商品混凝土,商品混凝土公司為了方便,均採用高標號水泥來配製低等級混凝土。經驗證明,用高強度等級水泥配製低等級混凝土時,會使水泥用量偏少,影響和易性和密實度,導致低等級混凝土耐久性差,容易產生裂縫。

第三,水泥本身的質量問題,如一些小水泥廠生產的水泥質量不穩定,時好時差;一些大水泥廠在投產初期產品質量也不穩定。

(2)細骨料

粒徑在4。75mm以下的骨料稱為細骨料,在普通混凝土中細骨料指的是砂,砂選用不當引起梁板混凝土產生裂縫的原因有以下幾個方面。

第一:砂的顆粒級配和粗細程度不合理導致水泥漿不能有效填充砂粒之間的空隙。

第二:砂中所含的泥塊、淤泥、雲母、有機物、硫化物、硫酸鹽等有害雜質超過了規範規定,對混凝土的效能產生不利影響,引起混凝土產生裂縫。

第三:砂的堅固性不夠,在氣候環境變化或其他物理因素作用下產生裂縫。

(3)粗骨料

粒徑大於5mm的骨料稱為粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石,粗骨料選用不當引起混凝土產生裂縫的原因主要有以下幾個方面。

第一:碎石或卵石顆粒級配不合理,由於現在大部分工程均採用泵送混凝土,而碎石或卵石粒徑較大容易堵塞混凝土泵送管道,故商品混凝土公司均不約而同地選擇使用較小粒徑的碎石或卵石,導致粗骨料比表面積增大,水泥用量增大,細骨料用量也增大,容易產生裂縫。

第二:碎石或卵石的強度達不到要求,在氣候環境變化和其它物理因素作用下產生裂縫。

第三:粗骨料中所含的泥塊、淤泥、細石、硫酸鹽、硫化物等有害物質的含量超過了有關標準的規定。另外,粗骨料中的片狀顆粒過多會使混凝土的和易性變差,強度降低而產生裂縫。

(4)外加劑

外加劑是在混凝土拌合時摻入,摻量一般不大於水泥質量的5%(特殊情況除外),並能按要求改善混凝土效能的物質。外加劑選用不當引起混凝土產生裂縫的原因有以下幾個方面。第一:外加劑質量不合格,由於外加劑種類繁多,如減水劑、引氣劑和泵送劑、緩凝劑、早強劑、速凝劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑等。市場上不同質量的外加劑價格相差較大,使用單位考慮到經濟利益往往使用價格較低的產品,而價格較低的產品又往往質量不合格。第二:幾種外加劑複合使用時,由於不同品種外加劑之間的不相容性對混凝土產生不利影響而導致混凝土產生裂縫。

(5)摻合料

為改善混凝土效能、節約水泥,調節混凝土強度等級,在混凝土拌合時加入的天然的或人工的礦物材料,統稱為混凝土摻合料。摻合料選用不當引起混凝土產生裂縫的原因主要是摻合料質量達不到要求,如拌制混凝土和砂漿所用粉煤灰的細度、需水量比、燒失量、含水量、三氧化硫、遊離氧化鈣、安定性、放射性、鹼含量和均勻性達不到要求。

1。2混凝土的配合比設計不合理

(1)混凝土配合比設計的坍落度過大

由於現在大部分工程都採用泵送混凝土,預拌混凝土公司為了滿足運輸、泵送、澆搗等的時間要求,往往增大混凝土的坍落度過大,而坍落度大的混凝土的相對收縮變形超過普通混凝土的很多倍,由於混凝土收縮的增大而產生沉陷裂縫及收縮裂縫。

(2)混凝土配合比設計的摻合料量過大

由於摻合料可替代水泥,摻合料以粉煤灰居多,價格遠比水泥便宜,受利益驅動預拌混凝土公司不斷加大摻合料的摻量,從而對混凝土的效能產生不利影響,引起混凝土產生裂縫。

1。3混凝土的變形效能

(1)混凝土的碳化(中性化)引起裂縫

混凝土的碳化是環境中的二氧化碳和水泥中的氫氧化鈣作用,生產碳酸鈣和水,碳化顯著增加混凝土的收縮,使混凝土抗壓強度增大,但會產生細微裂縫。

(2)鹼骨料反應引起裂縫

鹼骨料反應是指水泥中鹼性氧化物含量較高時,會與骨料中所含的活性二氧化矽發生化學反應,並在骨料表面生成鹼—矽酸凝膠,吸水後產生較大的體積膨脹,導致混凝土因膨脹產生裂縫。

(3)溫度變形引起裂縫

溫度升高時,混凝土體積會發生膨脹,膨脹到一定限度就會產生裂縫;同時溫度降低時,混凝土體積會發生收縮,當收縮到一定限度後就產生裂縫,它就是混凝土的溫度裂縫。由於水泥水化,以及夏季和冬季溫差大,而中午和晚上溫差也大,故混凝土會產生溫度裂縫。

1。4施工工藝存在的問題

(1)混凝土澆搗

由於漏振,混凝土內部不密實,存在較大空隙,凝結後容易產生裂縫。同時過振會導致混凝土的離析,使其表面形成較厚的砂漿層,導致塑性收縮裂縫。另外現在不少施工單位用磨光機代替平板振動器振搗樓板混凝土,達不到平板振動器的振動效果,造成混凝土體內疏鬆而產生裂縫。

(2)養護不到位

梁板混凝土僅採用澆水養護,沒有采用覆蓋澆水養護而且養護時間達不到規定要求導致混凝土產生裂縫。

1。5設計中存在的問題

(1)梁板混凝土強度等級過高產生裂縫

由於高層建築中豎向結構混凝土強度等級較高,而梁板混凝土不需要較高強度等級,但設計單位為了滿足施工單位澆搗混凝土的方便,也為了自己計算的方便,梁板也採用高強度等級混凝土。高強度等級混凝土含水泥量大,水化熱大,容易產生裂縫。

(2)梁板鋼筋間距過大

由於梁板鋼筋間距過大,對混凝土產生的裂縫沒有起到很好的約束作用,從而使裂縫進一步擴充套件。

2控制措施

下面結合本人工作實踐,針對以上混凝土產生裂縫的5個方面原因來探討具體控制措施。

2.1原材料控制

(1)水泥

第一:應優先選用凝結硬化慢、幹縮性較小,水化熱較小,抗裂性較高的粉煤灰水泥,不宜使用凝結硬化快,水化熱大的矽酸鹽水泥。第二:水泥強度等級的選擇,應與混凝土的設計等級相適應。經驗證明,一般以水泥強度等級為混凝土強度等級的1。5~2。0倍為宜。第三:儘可能選擇本地區知名企業生產的名牌水泥。進場應認真檢查生產許可證,產品合格證,檢驗報告並按規定現場見證取樣檢查抗壓強度、抗折強度、安定性、凝結時間。

(2)細骨料

第一:要選擇砂中大小不同的顆粒互相搭配合理的良好顆粒級配。根據0。63mm篩孔的累計篩餘量,將砂分成I、II、III3個級配區,配製混凝土時宜優先選用II區砂。第二:認真檢測砂中所含的泥塊、淤泥、雲母、有機物、硫化物、硫酸鹽等有害雜質,控制其含量不能超過有關規範規定。第三:砂的堅固性用硫酸鈉溶液檢驗,試樣經5次迴圈後其質量損失應符合有關標準的規定。

(3)粗骨料

第一:梁板混凝土用碎石或卵石應優先選用顆粒級配良好的連續粒級,不宜採用單粒級。第二:碎石或卵石的堅固性應用壓碎指標值來檢驗,必須符合規範規定。第三:粗骨料中所含的淤泥、泥塊、硫酸鹽、硫化物和有機物等有害物質應符合有關標準的規定。片狀顆粒含量應符合有關標準的規定。

(4)外加劑

第一:外加劑應嚴格檢查生產許可證,產品合格證、試驗合格報告,並應滿足《混凝土外加劑》(GB8076)的技術要求,包括受檢混凝土效能指標和勻質性指標。第二:幾種外加劑複合使用前應進行試驗,滿足要求後方可使用。如聚羧酸系高效能減水劑與萘系減水劑不宜複合使用。

(5)摻合料

根據《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596)規定:混凝土中使用的粉煤灰應嚴格檢查細度,需水量比,燒失量,含水量,三氧化硫,遊離氧化鈣,安定性,放射性,鹼含量和均勻性,各項指標均應符合規範規定。

2。2混凝土的配合比設計

(1)泵送混凝土的水灰比應根據泵送高度、泵程及混凝土強度等級等因素綜合考慮,在滿足泵送要求時採用儘可能小的水灰比。在配製混凝土配合比時應考慮施工季節、結構形狀、模板型式、混凝土強度等級因素對梁板混凝土抗裂效能的影響。

(2)嚴格控制混凝土配合比設計中摻合料的摻量,一般礦渣矽酸鹽水泥不超過水泥用量的15%,普通矽酸鹽水泥不超過水泥用量的20%,矽酸鹽水泥不超過水泥用量的30%。

2。3採用配筋控制混凝土的變形裂縫

混凝土的碳化(中性化)、鹼骨料反應、溫度變形是混凝土自身的特性,其產生的裂縫無法避免,但可以透過配筋來對裂縫進行控制。

配置構造鋼筋應根據“密一些、細一些”的原則,使用直徑6~12的鋼筋和80~150mm間距。受力筋如能滿足變形的構造要求則不再增加溫度筋,在溫度、收縮應力較大的現澆板區域內,應在板的未配筋表面佈置溫度收縮鋼筋,板的上、下表面沿縱、橫兩個方向的配筋率均不宜小於0。1%。

2。4施工工藝控制

(1)混凝土振搗控制措施。梁板混凝土施工時應加強振搗控制,做到既不過振也不漏振,梁混凝土採用振動棒振搗,當混凝土表面不再沉降時邊振邊緩慢地拔出振動棒;板混凝土採用平板振動器振搗,應慢速拖振不少於兩遍,絕對不能用磨光機來代替平板振動器振搗。

(2)混凝土養護控制措施。在混凝土終凝之後,立即開始採用薄膜覆蓋、派專人定時澆水養護,澆水養護的時間一般不少於14d。對於較厚的地下室底板,採用草袋覆蓋澆水養護。

2。5設計控制措施

(1)梁板混凝土強度等級設計控制。除地下室梁板混凝土強度等級可以設計較高以外,地上部分梁板混凝土強度等級應控制在C20~C30之間,這樣可以有效減少混凝土的收縮裂縫。

(2)梁板鋼筋設計控制。在設計梁板受力鋼筋時,既考慮到受力要求又兼顧到抗裂要求,主筋、負彎矩筋、構造筋間距儘量小,會起到很好的控制裂縫效果。

本人負責管理的廈門某廣場專案由二層地下室、四層商場及5棟31層住宅樓組成,建築高度99。7m,建築面積227905。5m2,造價7。5億元,由於採取了以上混凝土梁板裂縫的5項控制措施,除極少數梁板存在非貫穿性裂縫外,其餘混凝土梁板均沒有發現裂縫,儘管部分業主接受房屋時對整套住宅(包括客廳、臥室)進行蓄水48h,仍沒有發現滲漏現象,說明以上的混凝土梁板裂縫的控制措施是卓有成效的。

3結語

綜上所述,要有效地預防和控制現澆混凝土梁板裂縫的發生,須注意以下幾點:

(1)施工經驗表明高強度混凝土,水泥用量大,收縮變形相對較大;高強混凝土中的外加劑易引起早期梁板混凝土裂縫;因此,在滿足結構效能要求的前提下,梁板混凝土強度等級不宜追求高強;

(2)應重視構造鋼筋和溫度鋼筋對控制梁板混凝土裂縫作用,配筋應遵循“細而密”的原則;

(3)對梁板混凝土配合比應進行最佳化設計,減小水灰比及合理控制摻合料用量;

(4)為有效控制梁板混凝土裂縫應採用科學合理的施工工藝。

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