混凝土裂縫成因及防治方法

1、關(guān)于泵送商品混凝土施工中的裂縫成因及防治方法的討論 姓名：韓瑋 單位：甘肅銅城工程建設(shè)有限公司目錄 1、 前言 ··· ··· 32、 裂縫產(chǎn)生的主要原因及特征 ··· ··· 42.1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ··· ··· 4 2.2、材料 ··· ··· 42.3、試件 ··· ··· 52.4、補(bǔ)充 &#

2、183;·· ··· 52.5、結(jié)果與分析 ··· ··· 63、 影響因素和防治措施 ··· ··· 6 3.1、混凝土用主要原材料及配合比的選用 ··· ··· 7 3.2、施工工藝流程改進(jìn) ··· ··· 84、 混凝土裂縫的補(bǔ)救措施 ··· ··

3、83; 94.1、表面修補(bǔ)法 ··· ··· 94.2、嵌縫法 ··· ··· 9 4.3、結(jié)構(gòu)加固法 ··· ··· 104.4、混凝土置換法 ··· ··· 105、 結(jié) 語 ··· ··· 10參考文獻(xiàn)及規(guī)范 ··· ··· 11關(guān)于

4、泵送商品混凝土施工中的裂縫成因及防治方法的討論摘要：隨著商品混凝土的普及和發(fā)展，現(xiàn)澆混凝土必將成為今后的發(fā)展方向。在我國許多大城市，如北京、上海、天津、廣州、深圳等，商品混凝土攪拌站都在一百個以上，其規(guī)模和工藝水平不亞于發(fā)達(dá)國家。許多中小城市也在推廣應(yīng)用商品混凝土。但是由于各地方施工人員技術(shù)水平參差不齊，使得商品混凝土在運(yùn)用中出現(xiàn)許多不合理，不科學(xué)的地方。本文通過實(shí)驗(yàn)及科學(xué)論證介紹混凝土裂縫產(chǎn)生的機(jī)理及有效控制裂縫出現(xiàn)和防治的施工措施。 關(guān)鍵詞：泵送商品混凝土；裂縫；防治措施 1、 前言商品混凝土指以集中攪拌、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)姆绞较蚪ㄖさ毓?yīng)一定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運(yùn)輸、泵送和澆筑等

5、工藝過程。嚴(yán)格地講商品混凝土是指混凝土的工藝和產(chǎn)品，而不是混凝土的品種，它應(yīng)包括大體積流動性混凝土、流態(tài)混凝土、高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土、防滲抗裂混凝土和高性能混凝土等。隨著我國科技水平的發(fā)展，現(xiàn)如今泵送商品混凝土的施工方法已逐漸成為主流技術(shù)。它不僅能改善混凝土的施工性能，還能極大的縮短施工時間從而降低施工成本，增加工作效率。同時商品混凝土具有能夠有效控制混凝土質(zhì)量、提高抗?jié)B性、改善耐久性等諸多特點(diǎn)。但是，由于泵送混凝土骨料級配的限制和膠凝材料的大量使用，使施工過程中不可避免的產(chǎn)生了大量的水化熱且造成溫度裂縫。這在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視。本文中所討論的泵送商品混

6、凝土均以常見的通過ISO9002國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量認(rèn)證體系的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的商品混凝土為例，詳細(xì)闡述了影響商品混凝土性能的諸多因素。其實(shí)早在1865年法國科學(xué)家莫尼埃取得了混凝土的發(fā)明專利后世界各國的科研人員從來沒有停止過對他的研究，而裂縫控制也是無數(shù)專家學(xué)者的課題研究方向。本文旨在通過現(xiàn)今國內(nèi)外最新的科研技術(shù)手段如“剛性纖維應(yīng)力測試”、“S M98瑞雷波儀測試”以及其他的測試計量技術(shù)及儀器，通過一些全新的方法對本課題進(jìn)行分析論證。 二、裂縫產(chǎn)生的主要原因及特征 在混凝土澆筑后由于其硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。使得混凝土的應(yīng)力出現(xiàn)變化。下面將通過實(shí)驗(yàn)計算的得出其應(yīng)力變化值，即應(yīng)變曲線。2.1

7、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)在60噸萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。在試驗(yàn)裝置中添加了四個高強(qiáng)鋼桿以增大試件的卸載剛度，并通過在試件兩端添加球鉸來消除試件的初始偏心率。通過調(diào)節(jié)連接試件和橫梁的四個高強(qiáng)螺栓來保證試件的軸心受拉。試件相對兩側(cè)面之間的拉應(yīng)變值之差不得大于其平均值的15。當(dāng)鋼纖維摻量很低（為零或0.5時），在荷載峰值采用低周反復(fù)加載曲線的外包絡(luò)線來獲得軸拉應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€.。2.2、材料由四種不同類型的鋼纖維用于該試驗(yàn)，這些纖維中三種是帶鉤的和一種是光滑的。作者將分析剛性纖維在混凝土變形后產(chǎn)生應(yīng)力對其造成的影響來判斷混凝土的應(yīng)力變化。試驗(yàn)采用三種常見的商品混凝土配合比用于研究，見于表一。在基體強(qiáng)度等級為C30和C

8、35鋼纖維混凝土中分別加入了大連建科院生產(chǎn)的DK一5型減水劑和瑞士Sika公司生產(chǎn)的液體減水劑。這些被用來研究鋼纖維混凝土的C25,C30,C35混凝土被制成的試件，在標(biāo)準(zhǔn)情況下養(yǎng)護(hù)28天。三種試件的平均強(qiáng)度見于表一。水泥采用大連小野田水泥廠生產(chǎn)的32.5級和42.5級普通硅酸鹽水泥。細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)26的河砂。粗骨料采用520 石灰?guī)r碎石。表一 三種常見的商品混凝土配合比水泥強(qiáng)度(ISO)水泥Kg/m3沙的比率u/c沙屈服強(qiáng)度Kg/m3堿水劑Kg/m3壓縮強(qiáng)度MpaC2532.54500.440.3666778524.76C3042.55000.350.33612923DK-533.00C

9、3542.56000.290.31535891Sika34.97 2.3、試件用建筑結(jié)構(gòu)膠將軸拉試件粘貼于兩端的鋼墊板上。22組共110個試件的具體參數(shù)。2.4、補(bǔ)充經(jīng)過28天，普通混凝土和鋼纖維混凝土分別被用來做抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。張拉應(yīng)力應(yīng)變曲線由此獲得。對于高強(qiáng)度鋼纖維混凝土諸如抗拉能力等拉伸特性也由此得到。增強(qiáng)類鋼纖維混凝土比增韌類鋼纖維混凝土的強(qiáng)度平均提高13%；而由基本開裂至裂縫寬度為0.5mm區(qū)間(相應(yīng)的應(yīng)變約2000)的斷裂能積分則顯示：增韌類鋼纖維混凝土比增強(qiáng)類鋼纖維混凝土的斷裂能平均提高20%.由表3還可以看出，大部分SFRC第一峰值對應(yīng)的極限拉應(yīng)變值與素混凝土相當(dāng)，在100左右

10、，這說明低含率纖維的摻入對提高混凝土的極限拉應(yīng)變作用不很明顯。而增韌類SFRC第二峰值對應(yīng)的應(yīng)變則大大提高，可達(dá)1000，由此可知第二峰值的出現(xiàn)大大提高了材料的韌性。DRAMIX型纖維因?yàn)殚L度是其它三種纖維長度的2倍，其斷裂韌性更好，在試驗(yàn)曲線中可以看出在應(yīng)變達(dá)到后，其荷載強(qiáng)度仍然保持較高水平，直到10000應(yīng)變時荷載仍可保持其峰值水平的50%左右。2.5、 結(jié)果與分析 由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，這些溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混

11、凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工的中后期。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯。梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行。裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬寬夏窄。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，除有表面裂縫外，還存在貫通裂縫，貫通裂縫是由于大體積混凝土在強(qiáng)度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其它結(jié)構(gòu)便捷條件

12、的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時所可能產(chǎn)生的貫通整個界面的裂縫。這兩種裂縫均屬于有害裂縫。 三、影響因素和防治措施 表二 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28D-98D的后的混凝土強(qiáng)度變化曲線由上圖可以看出混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度、水泥品種和用量有關(guān)?；炷两Y(jié)構(gòu)越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。尤其是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。故防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。 3.1、混凝土用主要原材料及配合比的選用 (1)水泥

13、：盡量選用低熱或中熱水泥，減少水泥用量。以降低水泥水化熱。粗骨料：應(yīng)采用連續(xù)級配，針片狀顆粒含量不宜大于10。 (2)摻合料：混凝土中常用的摻合料為粉煤灰，混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、黏聚性和保水性，從而改善了可泵性。還可以降低水泥的水化熱，有利于控制溫度裂縫的產(chǎn)生。 (3) 外加劑：在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，能很好地改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時間。為防止產(chǎn)生收縮裂縫，還可摻入適宜的膨脹劑。 綜合以上我們可以得出下圖。表三 混凝土主要用料及配合比 3.2、

14、施工工藝流程改進(jìn) (1)改變攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、黏結(jié)力增大，從而提高混凝土強(qiáng)度10或節(jié)約水泥5以上，并進(jìn)一步減少水化熱和裂縫。 (2)嚴(yán)格控制澆筑流程，合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減少約束。夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷?，或?qū)橇线M(jìn)場覆蓋或設(shè)置這樣裝置避免日光直曬。冬季，應(yīng)采用蓄熱法進(jìn)行混凝土攪拌，泵管要保溫，確?；炷脸鰴C(jī)溫度不宜低于10，入模溫度不得低于5。加強(qiáng)對大體積混凝土施工中的溫度控制。 (3)注重混凝土養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件?；炷翝仓?，及

15、時用濕潤的草簾、塑料薄膜等覆蓋、包裹，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保溫措施，以防寒潮襲擊。豎向結(jié)構(gòu)可采用拆模后涂刷養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 表四 S M98瑞雷波儀測試效果分析圖標(biāo)題：圖為不均質(zhì)混凝土強(qiáng)度與厚度的測試結(jié)果說明：f=R,(8)式中,h為深度,f為頻率,R為波長,為深度波長轉(zhuǎn)換系數(shù)。SM98瑞雷波儀是一種國際上通用的多功能巖土體彈性波速度測試儀器 ,具有現(xiàn)場測試快速、輕便、精度高等優(yōu)點(diǎn)。使用該儀器測得上述方法后混凝土的性能、并通過壓實(shí)檢測 。最終由實(shí)驗(yàn)室加固處理效果評價，得出砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測定系數(shù)。數(shù)據(jù)表明以上施工工藝改進(jìn)均能夠有效

16、的解決混凝土水化熱造成的溫度裂縫，以及其對建筑工程整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力影響。4、 混凝土裂縫的補(bǔ)救措施 4.1、表面修補(bǔ)法 適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，在裂縫的表面應(yīng)粘貼玻璃纖維布數(shù)道來解決。 表五 混凝土的強(qiáng)度和流動性的影響因素示意圖標(biāo)題：圖為膠凝材料用量對超高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度及流動性的影響說明：膠凝材料用量550、600、650 kg/m3三種膠凝材料用量對超高強(qiáng)混凝土流動性和抗壓強(qiáng)度的影響,摻高效減水劑試驗(yàn)結(jié)果如圖所示,可以看到混凝

17、土強(qiáng)度得到有效改善。4.2、嵌縫法 本方法是最常用的一種方法，通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏和丁基橡膠等。常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。 4.3、結(jié)構(gòu)加固法 當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時采用此方法。常用方法措施有：在構(gòu)件的角部外包型鋼，加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。 4.4、混凝土置換法 此方法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其它材料。常用置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土

18、或砂漿。表六 混凝土靶板沖擊響應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式 標(biāo)題：圖為特許增強(qiáng)混凝土侵徹系數(shù)隨混凝土強(qiáng)度的變化 說明：(1a)式中:x為侵徹深度,m;vi為撞擊速度,m/s;W/A是彈丸單位投影面的質(zhì)量,kg/m2。對應(yīng)侵徹系數(shù)Kp的選取有兩種修正Petry公式。在修正Petry I得出結(jié)論，新置換混凝土能夠有效替代原有混凝土并使其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求。五、結(jié) 語 混凝土施工裂縫的存在是建設(shè)工程中不可避免的現(xiàn)象。相信隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的日益進(jìn)步以及現(xiàn)場管理科學(xué)規(guī)范化，使得在施工中能夠應(yīng)采取更多有效的技術(shù)措施和合理的方法來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，不斷提高混凝土澆筑質(zhì)量，滿足建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定等要求。使其能夠抵抗突發(fā)災(zāi)害的破壞，有效保護(hù)人民群眾生命安全以及國家財產(chǎn)不受到損失。參考文獻(xiàn)及規(guī)范： 【1】混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010?！?】建筑工程施