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刍议商品混凝土的裂缝问题和质量控制

2012-12-30邱金环

中国新技术新产品 2012年10期
关键词:泵送水灰比水化

邱金环

(石狮市建设工程质量安全监督站,福建 石狮 362700)

1 裂缝成因

商品混凝土裂缝多发生在早期 (一般发生在3d以前),这时大多数构筑物还没有承受荷载。商品混凝土易产生早期~裂缝,这与商品混凝土的材料特性和现代设计、施工工艺有关。主要原因有6个方面。

(1)目前水泥C3s含量较高,比表面积增大,从过去的300~320/kg扩增加到360~350/kg,水泥早期水化快、水化热高且集中;

(2)混凝土设计强度等级有了较大提高,水泥用量增大,在裂缝控制中决定混凝土抗力的是抗拉强度(极限拉伸)。水泥用量及强度等级的增加,可明显提高抗压强度,但对抗拉强度(极限拉伸)的提高是较小的;

(3)为满足运输、泵送的要求,砂率增大,混凝土流动性增大,塑性收缩加大;

(4)为赶进度,许多混凝土工程都要求过高的早强,一定程度增加了混凝土开裂可能性;(5)现代建筑结构的跨度、构件长度均大大提高,混凝土的绝对收缩值增大;

(6)外加剂、矿物掺合料己经成为混凝土不可或缺组分之一,然外加剂的掺入一般会增加混凝土收缩,而对矿粉、粉煤灰对混凝土收缩影响存在争议,总的来说胶凝材料用量增加,增加商品混凝土开裂可能性。

由于这些特点,使商品预拌混凝土比现场拌制的混凝土~有更大的开裂可能。再加上使用单位没有注意到这些特性变化,仍然以过去的经验来对商品预拌混凝土结构进行配筋、施工和养护,即以旧的思维来对待新事物,这是商品预拌混~凝土普遍产生裂缝的最根本原因。

2 裂缝控制措施

通过对上面裂缝原因的分析,针对造成商品混凝土开裂的因素在设计、原材料选用及配合比技术、施工过程中采取了一些控制措施,且效果显著。

2.1 设计控制措施

(1)目前,高强商品混凝土(C40及以上)在高层建筑中广泛使用,因高强商品混凝土采用

600高0k强N度/m等3级水泥,水泥用量大多在4500-,是普通混凝土的 1.5-2.5倍,这样的高强商品混凝土在凝结、硬化过程中,水化放热量大,温度升高大,从而加大混凝土的温度和收缩应力,导致温度和收缩裂缝的产生。所(2)以要选择适宜强度等级的混凝土。

220mm商品混凝土坍落度一般为100-30-50m,m而现场搅拌的混凝土坍落度一般为,所以对于商品混凝土环境下的钢筋构造应予特殊考虑,要适当增加一些构造配筋,或对正常配筋进行适当变化,以满足商品混凝土坍落度大的特点。在施工图纸设计阶段上要注意到那些容易开裂的部位,特别是对容易产生温度及收缩裂缝的部位 (如楼板角部、屋面板)注意采取在与裂缝垂直的方向上结合结构配筋适当增加细面密构造筋配置方法,以保证结构既有足够的安全储备抵抗变形,有效控制裂缝的产生。

2.2 原材料选用及配合比技术阶段控制措施

(1)水泥。水泥是商品混凝土最基本也是最重要的组成部分。组成水泥的熟料的一系列水化反应引起混凝土的温度裂缝、收缩裂缝。故在保证混凝土设计强度的前提下,尽可能减少单方水泥用量,尽可能选用较低标号的水泥,避免采用细度太细的水泥,尽可能选用水化热较低的水泥品种 (如矿渣硅酸盐水泥)。

(2)骨料。混凝土中使用的骨料有两种,一种是粗骨料、另一种是细骨料。粗骨料:试验表明,适当增大骨料的粒径,可以减少用水量和水泥用量,降低水灰比,从而减少商品混凝土的收缩裂缝和干缩裂缝,但也应控制其粒径,一般最大粒径不应大于31.5mm;且骨料中的有害物质及含泥量、泥块含量、针片状、颗粒压碎指标应严格控制,不能超出规定,否则将严重影响骨料与水泥的粘结,对混凝土强度及干燥收缩均产生很大影响。细骨料:实践证明,采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂,可减少用水量20~25kg/m3,可降低水泥用量40~60kg/m3,商品混凝土的砂率要比普通流动性混凝土增大约6%,一般为38~45%;但是砂率过大,不仅会影响混凝土的工作度和强度,而且能增大收缩和裂缝。因此级配要合理,骨料的硬度要均匀,这样才能保证混凝土的抗裂性及抗拉强度,尽可能减少裂缝的产生。

(3)外加剂。外加剂是商品混凝土特别是高性能混凝土的必不可少的组分,商品混凝土加入外加剂的目的是为了减小混凝土的用水量,提高混凝土的流动性,提高混凝土的早期强度和后期强度,达到抗裂目的。掺入外加剂主要有减水剂、膨胀剂、掺和料。①减水剂:在拌制泵送混凝土中掺入减水剂,可在水灰比不变的情况下,减少用水量,降低水泥用量,提高混凝土内部的密实度从而提高了混凝土早期强度和后期强度;②膨胀剂:在混凝土中掺入适量膨胀剂,在不影响混凝土强度和其它性能的前提下,降低了水泥的用量,同时在混凝土内部产生一定的微膨胀,提高了混凝土的密实度,也在一定的程度上补偿混凝土收缩,改善混凝土的工作性能,降低水化热,增加密实度,提高混凝土强度及耐久性,减少混凝土收缩;③掺和料:主要有粉煤灰、矿渣粉、硅粉等,工程实践表明用粉煤灰取代水泥用量的15%-20%,水化热可降低15%左右,这使得粉煤灰在泵送混凝土特别是大体积混凝土中得到了广泛的应用,在大大降低生产成本的前提下,降低了水化热,降低了水胶比,对混凝土的内部裂纹特别是大体积混凝土的内部裂纹的防治起到了重要的作用。掺合料和外加剂的双掺大大的提高了混凝土各项性能,例如:某公司在石狮投资兴建的一体化项目,其冷却塔基础混凝土的尺寸为26m×31m×2.7m,强度等级 C40P12F150,一次性浇筑,在混凝土配合比设计中采用了0.03%的引气剂、1.8%的高效缓凝减水剂和30%的粉煤灰,同时在使用生产时掺入20kg的冰片,在施工现场测试入模温度均小于30℃,施工方面分五层浇筑,并采用二次震捣,浇筑完成后采用无蒸水养护法养护,经验收该混凝土的各项指标达到图纸设计要求,内部和外部裂纹得到了控制。

(4)水灰比。混凝土的强度与水灰比有很大的关系,水灰比越小,水泥的强度越高,与骨料的粘结力越大,混凝土的强度越高;水灰比过大,游离水增多,削弱了混凝土中水泥和骨料的界面粘结力,使混凝土内部泌水严重,在硬化的过程中形成水柱通过的空隙进而形成许多可见和不可见的裂纹,严重影响了拌合物的质量,降低了混凝土强度,大大增加了混凝土产生收缩裂缝的机会,故应严格控制水灰比,一般商品混凝土坍落度在100mm以上,水灰比宜控制在0.50左右。严格原材料的选用,控制好材料的配合比,以冷却或冰片代水搅拌混凝土降低浇筑温度,分块降低约束是最有效的方法。

2.3 施工现场成品阶段控制措施

(1)泵送振捣。施工中要注意:一是泵送距离及高度,可考虑在水平及垂直泵上加盖草袋,并喷冷水,以降低混凝土的温度,减少混凝土泵送过程中水份的蒸发,但不得随意向混凝土中加水或水泥,改变混凝土的坍落度、水灰比;二是泵送混凝土的速度,要避免一次入模太多;三是泵送商品混凝土裂缝大部分产生于混凝土的初凝过程,要在混凝土终凝前进行二次抹压。以排除混凝土因泌水在粗骨料和水平钢筋下部生成的水分和孔隙,减少内部微裂缝的形成和发展。

(2)做好养护。混凝土浇筑完应及时进行保温、保湿覆盖,且保温工作应在混凝土初凝前进行;混凝土终凝后,还要设专人浇水养护,使混凝土表面处于湿润状态,养护时间应不少于7d,若为抗渗混凝土养护时间应不少于14d。混凝土季节性保温、保湿工作:冬季要特别注意保温工作,严禁因构件受冻,而产生温度应力引起混凝土开裂;夏季施工必须及时进行洒水养护,并用麻袋片覆盖,以保证水分不会流失太快,保持板面湿润;严禁夏季让构件表面曝晒,严禁向太阳直晒后裸露的混凝土表面直接浇水养护,这样会使其表面产生裂缝,严重时还可能会破坏构件。条件允许的特别是大体积基础混凝土,应尽量采用"无蒸水养护法",即在混凝土施工完成后立刻用水将整个混凝土构件浸泡,使混凝土总处于浸水状态下凝结硬化,保证混凝土内部的水分在硬化的过程中不蒸发不流失。如:在福炼一体化冷却塔混凝土工程浇筑后,我们采用无蒸水养护法养护,用水将基础混凝土与外部隔离的一种特殊养护法。该基础混凝土经验收符合设计及规范要求,表观未出现明显的裂纹,观感非常好,此养护方法得到参建各方一致认可。

(3)设置后浇带。为了减小因伸缩、浇筑速度过快引起的裂缝,在砼浇注时,应将楼板分成大致相等的几个分区,并设施工后浇带,或在每块板中间留置一条施工缝,这样使每层楼板化整为零,以减少裂缝。同时,应对接缝处钢筋绑扎进行保护,防止钢筋被踩踏而引起的裂缝;应对接缝处混凝土表面进行打毛、清洁、加浆处理,使新旧混凝土在接触面上紧密结合,避免在接茬处产生裂缝。设置施工后浇带是为防止底板裂缝的产生,而后浇带处理不好,却可能人为在后浇带处造成两条贯穿裂缝。

(4)规范施工。保证结构构件断面尺寸,保证钢筋绑扎的正确位置,保证模板接缝紧密度、平整度,保证不跑模、不漏浆等,对防止混凝土裂缝都十分有利。特别是钢筋设置的位置应引起足够重视,施工时应护好筋、采用标准厚度的垫块,否则裂缝可能沿着钢筋位置出现,对构件的使用寿命产生很大影响。

结束语

混凝土裂缝是混凝土工程中带有一定普遍性的技术问题。商品混凝土在施工中出现开裂,人们往往把责任推向商品混凝土供应单位和施工单位,而忽略了设计单位也有可能要负一定的责任。由于安全系数取的过高,而导致配筋上过密,过粗,甚至出现结构设计不合理,是不可能避免不出现棍凝土的开裂。因此要避免商品混凝土在施工中出现危害裂缝,必需是设计单位、施工单位、商品混凝土三方面共同努力。

[1]韩东磊,樊钥宽,宋晓博,徐一沣.浅谈商品混凝土现浇板裂缝问题与控制[J].科技致富向导,2011(09).

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