冬期施工高性能混凝土裂缝及施工缺陷的控制.pdf
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1、2 0 1 1年 第 2 期 (总 第 2 5 6 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0l 1 ( To t a 1 No2 5 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL OGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 2 0 3 7 冬期施工高性能混凝土裂缝及施工缺陷的控制 赵颖 。华南 。李寅 。 ( 1 沈阳职业技术学院 管理学院,辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 4 ;2 辽宁建新T程监理咨询有限公司, 辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 3 ) 摘要 : 高性
2、能混凝土的耐久性是直接影响结构寿命 的关键 。 直 接影响耐久性的原 因, 主要是施 工过程中产生的裂缝及施工缺陷 。 特别 在冬期施工过程 中, 由于诸多原因 , 极易产生裂缝 。 针对冬期施工过程 中如何控制高性能混凝土裂缝及施工缺陷进行探讨分析 。 关键 词: 混凝土 ;裂缝 ;施工缺陷 ;预防 ;控制 中图分类号 : T U 5 2 8 0 7 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 1 2 1 0 4 How t o c ont r ol hi g h per f or man ce c onc r e t e c r a
3、 c k a nd c ons t r uc t i on de f e c t s i n wi n t e r c ons t r uc t i on ZH A O Yi n g , H U A Na n 2 LI Yi n ( 1 S h e n y a n g Vo c a t i o n l T e c h n i c a l Co l l e g e D e p a r t me n t o f B u s i n e s s Ad mi n i s t r a t io n , S h e n y a n g 1 1 0 0 1 4, C h i n a ; 2 L i a o
4、n i n g J i a n x i nC o n s t r u c t i o nMa n a g e me n t a n dC o n s u l t i n gC o , L t d : , , S h e n y a n g1 1 0 0 1 3 , Ch i n a ) Abs t r a c t :Th e d u r a b i l i t y i s t h e k e y f a c t o r wh i c h d i r e c t l y infl u e n c e t h e l i f e o f t he o f h i g h pe r f o r ma
5、 n c e c o n c r e t e Th e d i r e c t l y r e a s o ns wh i c h i n flu e nc e t h e l o n g - t e r m d u r a b i l i ty o f c o n c r e t e s tr u c t u r e a r e Cr a c k s i n c o n c r e t e ma t e r i a l a n d t h e c o n s t r u c t i o na l d e fi c i e n c y Es p e c i a l l y d u rin g
6、t h e c o n s t ru c t i o n p r o c e s s i n wi n t e r , ma n y r e a s o n s c a us e t h e o c c ur r e n c e o fCr a c k s e a s i lyAi m a t t o c o n t r o l a n d a v oid t h e g e n e r a t i o n o fc r a c k i n c o nc r e t e a n d c o n s t r uc t i o na l d e fi c i e nc y i n wi n t e
7、 r c o ns t ruc t i o n Key wor ds : c o n c r e t e; c r a c k; c o n s t ruc t i o n d e f e c t s ; p r e v e n t i o n; c o n t r o l 0 引言 混 凝土是一 种由砂石骨料 、 水 泥 、 水及其他外 加材料混 合 而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、 约束 等一系列 问题 ,硬化成型 的混凝土 中存在着众 多的微 孑 L 隙 、 气 穴和微裂缝甚至是空洞, 很容易使混凝土结构产生裂缝或是缺 陷, 微裂缝通常是一种无害裂缝, 对混凝土的承重
8、、 防渗及其他 一 些使用功能不产生危害。 但是在混凝土受到荷载、 温差等作 用之后 , 微裂缝就 会不断 的扩展和连通 , 最终 形成混凝 土工程 中常说 的宏观裂缝 ; 混凝 土建筑 和构 件通常都是 带缝工作 的 , 由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀, 降低钢筋混凝土材料的承载能力 、 耐久性及抗渗能力 , 影响建 筑物的外观 、 使用寿命 , 严重者将会威胁到人们的生命和财产 安全。因此 , 如何防止产生 裂缝 和施工缺陷 , 特别是冬期施工对 混凝土的控制, 是保证混凝土结构质量的关键。 2 0 0 9年冬期施工的一 些地铁侧墙采用混凝土设计为 C 3 0 、 P
9、 8商 陛能补偿收缩混凝 土施丁 , 但是 , 其 中有几段侧墙 出现裂 缝 , 底板 和顶板未见裂 纹 , 原因是侧墙 混凝土硬 化期问水 泥放 出大量水化热 , 内部 温度 不断上升 , 在表 面引起拉应力 ; 后期在 降温过程中, 由于受到基础或老混凝土的约束, 在混凝土内部 出现拉应力 ; 在旋_ 中混凝土 由最 高温度冷却 到运转 时期 的稳 定温度 , 也在混凝土内部引起相当大的拉应力; 而混凝土是一 种脆性材料, 抗拉强度是抗压强度的 1 1 0左右 , 短期加荷时的 极限拉伸变形只有( 0 6 1 0 ) x l O , 长期加荷时的极限位伸变形 也只有( 1 2 2 0 )
10、X 1 0 ; 由于原材料不均匀, 水灰比不稳定, 及运 收稿 日期 :2 0 1 0 ) 9 2 8 输和浇筑过程中的离析现象, 在同一块混凝土中其抗拉强度又 是不均匀的; 存在着许多抗拉能力很低, 易于出现裂缝的薄弱 部位 ; 同时, 气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。 当这些拉应力超 出混凝土的抗裂能力时 , 即会出现裂缝。 裂纹呈 竖向分布, 部分裂纹倾斜, 但角度不大于 l 5 。 , 绝大多数为不连续 状 , 最长的累计长度可达 2 r n以上 , 裂纹间距 4 5 IT I 一条 , 短裂 纹 间距则较密 , 呈群状分布 , 粗 略统 计共 有 1 7 5条裂纹 , 总
11、平均 间距每 3 IT I 一条, 但也有一些浇筑段一条裂纹也没有。 后经过对 配合比和施工工艺进行调整, 从而有效地控制了裂缝的产生。 1 冬期施 工裂缝 的控制 在冬期施工过程中, 环境温度为一 l O 2 0, 混凝土施工 采 用泵送混凝土 , P O4 2 5 级水泥 , C S A抗裂防水剂。 根据相关 规范要求, 人模温度控制在 1 5以上。 采用综合蓄热法, 即在 混凝土中掺防冻剂, 并采用保温棚覆盖 , 棚内用火炉加温养护 5 7 d 后拆模并处于自然状态下, 结果 现了大面积的混凝土裂 缝 , 且均为竖向裂缝 , 长度 3 4 d , 宽度 0 5 2 l 13 a- T l
12、 , 多数裂缝是通 常 中间粗 两端 细( 推断为高温膨胀 引起 的混凝 土温度裂缝 ) ; 严 重影响混凝土结构的质量 。 1 1 产生裂缝的影响分析 1 1 1 温度裂缝 温度 裂缝多发生 在大体积 混凝土表 面或温差 变化较 大地 区的混凝土结构中。 一 种是混凝土 内部水化热太大 引起 的内外 温差 : 混凝 土浇 筑后, 在硬化过程中, 水泥水化产生大量的水化热, 根据热工计 l 2l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 算和现场测试, 每立方米混凝土水泥用量 3 1 0 k g 可释放 1 5 5 0 0 k J 热能, 混凝土内部温度达到了5 5左右。
13、 由于混凝土的体积较 大, 大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发 , 导致内部温 度急剧上升 , 而混凝 土表面散热较快 , 这样 就形成 内外 的较 大 温差 , 较 大的温差造成 内部与外部 热胀冷缩 的程 度不 同, 使混 凝土表面产生一定的拉应力 ;另一种是环境温度急剧变化引起 的温差 , 在混凝土 的施 工中当温差变化 较大 , 会导致混凝 土表 面温度急剧下降, 而产生收缩 , 表面收缩的混凝土受内部混凝 土的约束 , 将产生很大的拉应力而产生裂缝。实践证明当混凝 土本身温差达到 2 5 2 6时, 混凝土内便会产生大致在 1 0 MP a 左右的拉应力 。 当拉应力超过混凝土的
14、抗拉强度极限时 , 混凝土 表面就会产生裂缝 , 这种裂缝 多发生在混凝土施工中后期。 混凝 土养护温度及内部温度 , 见 图 1 。 5 6 。 0 4 3。 0 塞 一 1 。 0 一 - , 2 混凝土 养护龄期 d 图 1 工艺调整前混凝 土养护温度图 1 1 2 塑性 收缩裂缝 塑性收缩是 指混凝 土在凝结之前 , 表面因失水较快而产生 的收缩。 塑性收缩裂缝一般在于热或大风天气出现, 裂缝多呈中 间宽 、 两端细且长短不一 , 互不连贯状态 。 较短的裂缝一般长 2 0 3 0 c m, 较长的裂缝可达 2 3 m, 宽 1 5 l n r t:l 。 其产生的主要 原因为: 混凝
15、土在终凝前几乎没有强度或强度很小 , 或者混凝 土刚刚终凝而强度很小时, 受高温或较大风力的影响, 混凝土 表面失水过快, 造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积 急剧收缩, 而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩 , 因此 产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、 混 凝 土的凝结时问 、 环境温度 、 风速 、 相对湿度 等。 1 1 _ 3 干缩裂缝 干缩裂缝多 出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝 土浇筑完毕后的一周左右。 水泥浆中水分的蒸发会产生干缩 , 且这 种收缩是不 可逆的。 干缩裂缝的产生主要是 由于混凝土内外水分 蒸发程度不同而导致变形不同的结果: 混凝土
16、受外部条件的影响, 表面水分损失过快, 变形较大, 内部湿度变化较小变形较小, 较大 的表面干缩变形受到混凝土内部约束, 产生较大拉应力而产生裂 缝 。 相对湿度越低, 水泥浆体干缩越大, 干缩裂缝越易产生。 干缩裂 缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝, 宽度多在0 0 5 ,- ,0 2 to n i 之间, 大体积混凝土中平面部位多见, 较薄的梁板中多沿其短向分 布。 于缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性 , 引起钢筋 的锈蚀影响混 凝 土的耐久性 , 在水压力的作用 下会产生水力劈裂影 响混凝 土 的承载力等。 混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、 水泥的成分、 水 泥的用量 、 集料的睦质和
17、用量 、 外加剂的用量等有关。 1 2裂缝 的预 防 1 2 1 混凝土配合比的调整 尽量选用低热或 中热水泥 , 如矿渣水 泥 、 粉煤灰水泥 , 对混 凝土配合 比进 行优化 , 调整 了胶凝 材料特别是水 泥的用量 , 如 表 1所示 。 表 1 混凝土配合 比 k g m ( 1 ) 减少 水泥用 量 , 增加 粉煤 灰用量 , 以减少水 化热 的产 生 , 延长混凝 土的凝结时 间并 延缓水化 热释放时 间, 避免水化 热集中释放导致混凝土内部过高。 规范技术要求已规定了水泥 用量 的下限 , 现提出水 泥用量 的上限参考 , 如表 2所示 。 表2 混凝土胶凝材料掺 量 混凝土等级
18、 混凝土胶凝材料总量 ( k g m ) C3 0 C 40 4 0 0 4 4 0 注 : 粉煤灰掺量宜为 1 5 3 0 ; 胶凝 材料为 : 水 泥用量 +粉煤灰用 量的总合 。 ( 2 ) 增加抗裂防水剂用量。原 因墙体不 同于底板结构 , 属于 易裂部位, 增加抗裂防水剂掺量到胶凝材料的 1 1 , 有利于加 快混凝土中膨胀组 分( 钙矾石 ) 的增长 , 在混凝土强度增长较慢 时减少 昆 凝土的自收缩 , 防止裂缝的产生。 ( 3 ) 减少防冻剂掺量。防冻剂在混凝土水化时起防冻作用 , 而当混凝土终凝后, 防冻剂起的是早强剂的作用 , 加速混凝土 强度 的增 长, 导致 混凝土早期
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