建材纤维控制钢筋混凝土结构裂缝

2021-03-30蔡颍鹏

建材与装饰 2021年22期

关键词：钢混建材温差

蔡颍鹏

（东莞市汇锋建材实业有限公司，广东东莞 523000）

0 前言

钢混结构倘若产生裂缝问题，那么工程项目的整体建设质量必然会受到影响。因而，综合分析钢混结构裂缝建材纤维有效控制，对于更好地把控裂缝问题，保证项目建设质量来说，有一定的现实意义和价值。

1 钢混结构常见裂缝及其成因

1.1 在沉降裂缝层面

钢混结构当中，缺乏均匀性地基沉降成因相对较多，多数是钢混结构当中地基自身承载力缺乏均匀性，还有因建筑物完成修建过后，各个位置荷载存在较大差异性，但可确定因地基出现不均匀性的沉降现象，促使剪切力、拉应力逐渐形成，建筑物自身抗剪强度与抗拉强度难以满足于建筑物的剪应力、拉应力，则在建筑物比较脆弱处便会形成裂缝，便形成沉降裂缝。造成沉降裂缝的主要原因是地基存在不均匀，而且裂缝的形态会跟地基的受力情况有密切的关系，因其受力情况不同而发生不同形态的裂缝[1]。沉降裂缝包含剪切裂缝、弯曲裂缝这两种主要的表现形式，且还会出现正八字、斜向及水平形式的裂缝。

1.2 在耐久性裂缝层面

钢混结构当中，耐久性质裂缝也较为常见，下列为具体成因：受温湿度变化所影响，类似于干缩性的裂纹，已存在裂缝伴随着环境中温湿度变化所影响，导致混凝土形成裂缝；混凝土构件两面温湿度差，在低温或其侧面、还有拐角位置极易出现，促使裂缝形成；受多次冻融及表面空鼓所影响，导致混凝土形成裂缝。

1.3 在温差裂缝层面

温差裂缝，为间接性裂缝，因温差与热量所致体积发生热胀冷缩不协调变化，如下是具体成因：在年温差方面。受四季更替影响，温度持续变化，在混凝土结构出现位移，并超出限定值后，变会形成温差裂缝；日照温差。因局部的拉应力超出自身约束作用，从而导致裂缝问题的产生。究其原因是因为温度骤然降低或经太阳照射所致；突然降温。冷空气入侵后，导致混凝土结构外表温度快速降低，且降低速度要比内部较快，导致结构温度缺乏均匀性，致使裂缝形成；水热化因素[2]。大体积混凝土建筑物经浇筑后，内部受水热化所影响，大量高温被持续放出，导致外部温度低于内部，温差变化相对较大，持续出现裂缝。

1.4 在收缩裂缝层面

收缩裂缝，也称之为龟裂，包含胶凝裂缝、碳化收缩、干燥裂缝这三种类型的裂缝，形状十分规律，通常出现于混凝土浇筑后较短时间段内，一般是由干缩所致裂缝，成因并非局限于单方面。若搅拌混凝土时，因震动时间较长，密度差异性，促使水泥浆漂浮于上面，骨料因钢筋与其余物质阻挡，无法完全下沉至内部，促使产生裂缝。同时，因混凝土并未做好保护错，受外部环境持续变化所影响，导致混凝土表面水分流失速度较快，难以适应外部环境变化，致使裂缝形成。

1.5 在施工裂缝层面

钢混结构项目工程建设期间，施工类型也较为常见，详细成因如下：建材裂缝，混凝土原材料的质量未达标，缺乏恰当的配比，拌合物存在着性能缺陷，促使裂缝形成；浇筑裂缝，混凝土浇筑振捣期间因缺乏规范化的操作，促使分层、离折、钢筋移位、夹渣、漏浆等现象出现，促使裂缝形成；模板裂缝，因支模与模板刚度不够，促使模板变形、胀膜、跑膜、拆模过早，模板缺乏合理化配置，促使裂缝形成；养护裂缝，混凝土表面未能做好压抹处理，未能及时做好覆盖养护措施，养护保温保温还不够充足，蒸氧池内突然冷却引发裂缝。

2 建材纤维主要抗裂作用原理阐述

建材纤维阻裂原理理论有两个层面，分别是美国和英国提出的。美国是基于断裂力学所提出的纤维间距理论，认为纤维能提升混凝土的强度，对于混凝土内部的裂缝有着重要的阻裂作用。当纤维的间距明显小于特定参数值时，那么混凝土的自身抗拉强度会得到增强；其次，英国则是提出了复合材料基础理论，将纤维当成混凝土的一个强化体系，以混合原理为基础，对纤维混凝土抗拉强度实施推定，最后提出纤维混凝土抗拉强度及纤维实际掺合量、黏结力、长泾、方向等各层面关联性[3]。上述这两种不同理论，均以不同角度对复合材料自身抗拉强度增强原因作出了诠释，针对纤维的弹性模量及基体混凝土接近情况相对有效、合理。经试验分析可了解到，混凝土自身抗拉强度增强过后，建材纤维混凝土维持混凝土自身抗压强度优势性，对水泥混凝土变形能力和韧性起到有效改善作用，显著增强其劈裂抗拉性强度和抗折性强度，弹性模型略降低过后，普通混凝土脆性缺陷得以弥补。较大提升耐久特性指标，则抗冲击性、抗渗性、抗裂性等各性能均成倍增强，显著改善混凝土抗冻特性，减少强度的损失率约为50%，因增强其抗渗性，防止腐蚀介质侵蚀基体，同时，建材纤维具备较强的抗老化性及抗腐蚀性。单位体积混凝土内有大量单丝较短纤维，各个角落当中均有分布，立体式支撑网架就此形成，把混凝土内部因温差、湿度差等所致内部应力吸收，对基体内部所产生微观裂纹加以把控，促使混凝土自身耐久性得以增强。建材纤维添加后，并不会显著影响其坍落度，少量增加其含气量，对抗冻性可起到有着提升作用，建材纤维混凝土以上性能得以提升原因详细如下：①泌水减少，混凝土自身工作特性增强。建材纤维混凝土有着优良工作特性，掺入纤维过后，混凝土自身泌水特性明显下降；②相对比刚纤维，施工搅拌作业期间，建材纤维对混凝土基体均匀分布较为有利，结团现象并未产生。大量乱向分布纤维，混凝土内会有三维式支撑系统产生，对骨料下沉起到阻止作用，混凝土自身均质性各种内部品质得以提高，水分散失明显减少，对早期产生塑性开裂现象可起到有效预防作用；③混凝土体积收缩的变形量得以有效减少；④原始的微缺陷得以减少，对混凝土自身抗裂性起到有效改善作用；⑤建材纤维降低了混凝土早期的弹性模量，混凝土自身拉应力也显著降低，增强自身变形能力，早期的塑性开裂实际发生率得以有效把控；避免萌生出微裂缝，混凝土表面和内部应力的梯度得以减少，增加应力松弛度，减少残余的拉应力；⑥处于裂缝位置上建材纤维有着桥梁作用，受动静荷载影响，纤维对裂缝扩展可起到有效抑制作永，混凝土对能量吸收层面能力得以增强，混凝土自身韧性逐渐变强，服役期间混凝土结构裂缝宽度减少，自身耐久性则显著增强；大量试验研究证明了，高温环境下，建材纤维会融化，而后，会有蒸汽扩散压力通道、人造空隙等逐渐形成，明显降低其蒸汽压力，膨胀爆裂基本条件难以形成，混凝土膨胀爆裂实际发生率便得到有效控制，火灾灾害更加得以把控。从中可了解到，建材纤维的添加使混凝土内部的性能发生细微的改变，原始的内部缺陷得到有效改善，阻裂性能因此增强，待完成硬化，混凝土裂后性改善明显，显著增强混凝土自身抗冲击性、渗透性，整体耐久性相对较高[4]。

3 具体应用期间注意事项

建材纤维混凝土虽现已成功应用于部分建筑项目工程当中，但具体使用期间仍然有需注意相关要点：混凝土内所用建材纤维，务必有抗生物、抗酸、抗碱等侵蚀性能，纤维原料实际纯度决定着建材纤维各项基本特性，故不可选定再生材料所生产较差抗腐蚀特性纤维；建材纤维所在表面的几何特征务必要对纤维和混凝土基体有效黏结起到促进作用，通过表面积增强，提升其自身黏结性；建材纤维自身亲水性务必相对较强，若相反，则纤维受力过后，极易在混凝土内有滑移现象产生；建材纤维自身强度务必要适中，过低强度，则混凝土内纤维阻裂作用将得不到有效发挥；建材纤维较低掺合量情况下，弹性模量较低合成纤维，其难以将混凝土自身弯拉强度增强，故切勿选定掺合量较低合成纤维替代钢筋或者钢纤维用于加强筋；混凝土基体内部位保证建材纤维分散均匀，纤维混凝土搅拌操作期间，务必依照着特定顺序及方法妥善落实下去；纤维长度务必和粗集料粒径互相匹配，较大直径的粗骨料所选纤维务必相对较长[5]。较长细纤维条件下，分散层面问题需予以合理处理；纤维表面积的长径比变大情况下，裂缝总体面积会减少，而直径较细合成性质纤维，可对混凝土早期的开裂有着良好阻止作用，但因细纤维通常为较小掺合量，针对于硬化处理过后混凝土抗裂性及韧性并没有较为显著的改善作用。