現(xiàn)澆胸墻混凝土結(jié)構(gòu)有害裂縫的防治

1、現(xiàn)澆胸墻混凝土結(jié)構(gòu)有害裂縫的防治1. 引言現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)有害裂縫過多，會(huì)影響結(jié)構(gòu)性能、使用功能和耐久性，對(duì) 結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。且到目前為止，沒有辦法徹底根除該通病。本工程中，我 們嘗試通過施工過程控制，采用新工藝、新材料等措施對(duì)有害裂縫進(jìn)行預(yù)防治 理，取得了一定的效果。2. 工程概況本工程共有104段胸墻，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度12.015m/段，寬度分5.6m和5.0m兩種, 高度3.2m,設(shè)計(jì)等級(jí)C30F250含兩種斷面型式。3. 無害裂縫與有害裂縫的區(qū)分水泥砼裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階 段，其原因復(fù)雜多變，從裂縫外觀可分成微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。微觀裂縫是指肉眼看不到

2、的、水泥砼內(nèi)部固有的一種裂縫，它是不連貫的。 寬度一般在0.05mm以下，但是要比肉眼可見的即宏觀裂縫多得多。這種水泥砼 本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下，一般視為無害。用實(shí) 體顯微鏡觀察、 X 射線或超聲波探測(cè)儀等物理檢驗(yàn)手段都可鑒定出這種裂縫。 另外一種最直接的方法就是用滲水觀察，一定壓力的水可以從水泥砼內(nèi)部的裂 縫中滲透出來。宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認(rèn)為寬度（最終寬度，即裂縫不再擴(kuò)展 的寬度）小于0.20.3mm的裂縫是無害的；繼續(xù)發(fā)展可能會(huì)影響到結(jié)構(gòu)性能、 使用功能和耐久性的裂縫稱為有害裂縫。本文中的裂縫指有害裂縫。4. 有害裂縫的區(qū)分有害裂縫按照成因可分為

3、以下幾種：4.1 收縮裂縫。在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起水泥砼收 縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀，很少交叉。常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處，往往 與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積水泥砼中，梁、板、柱等小塊體構(gòu) 件，特別是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件極少產(chǎn)生收縮裂縫。水泥砼收縮裂縫危害較大，尤其是 暴露在大氣中的構(gòu)筑物，影響更大。如不加以防止，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。4.2 超載裂縫。水泥砼構(gòu)件超荷載使用時(shí)，造成變形、失穩(wěn)或因疲勞等原 因產(chǎn)生裂縫。一般均發(fā)生在構(gòu)件受彎矩最大的部位，成條狀，但分布不象收縮 裂縫那樣均勻，擴(kuò)展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產(chǎn)生 超載裂縫的原因，往往是施工階段在構(gòu)

4、件上不適當(dāng)?shù)厥┘邮┕ず奢d或者是上部 建筑過早施工。另外，溫度應(yīng)力影響也是原因之一。4.3 沉降裂縫。因地基差異沉降或構(gòu)件接合不良、剪應(yīng)力超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度而 產(chǎn)生的一種水泥砼裂縫，多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。 這種裂縫一般與地面垂直，或成30°40。角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異, 與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且極難處理。因此必須在設(shè)計(jì)上采取 有效措施，施工、使用中也要加強(qiáng)觀測(cè)、監(jiān)視。4.4 龜裂裂縫施工階段因配料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)的操作不當(dāng)均 能產(chǎn)生，其中以養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)為關(guān)鍵。裂縫成龜殼狀或散射狀，無規(guī)律，長(zhǎng)度、寬 度也不一致。4.5 疏松裂縫。水泥砼澆筑

5、時(shí)因下料不均，致使水泥砼材料離析，或因漏 振、過振而產(chǎn)生的疏松狀態(tài)裂縫。如果它延續(xù)到水泥砼表面，則容易發(fā)現(xiàn)，如 果只產(chǎn)生在水泥砼內(nèi)部，則不能直接表現(xiàn)出來。這種疏松帶長(zhǎng)度不等，視下料 或振搗情況而異。5. 砼有害裂縫的成因5.1 與設(shè)計(jì)方面有關(guān)的裂縫。 （1）超過設(shè)計(jì)荷載范圍和未考慮到的。（ 2）設(shè)計(jì)的構(gòu)件截面不足、鋼筋用量不足、配置位置不當(dāng)。 （3）建筑結(jié)構(gòu)沉 降差異、地震、風(fēng)力考慮不周。 （4）溫度應(yīng)力和砼收縮應(yīng)力，估計(jì)不足。5.2 與環(huán)境條件有關(guān)的裂縫。 （1）環(huán)境溫度和濕度的變化。 （2）各結(jié)構(gòu)、 構(gòu)件區(qū)域溫度差異過大、凍融、凍脹不一致。 （3）內(nèi)部鋼筋銹蝕、火災(zāi)時(shí)表面 遭受高溫。（4）

6、酸堿、鹽類化學(xué)侵蝕，沖擊、振動(dòng)等影響。5.3 與各種材料性質(zhì)和配合比有關(guān)的裂縫。 （1）水泥的非正常凝結(jié)（受潮 水泥和水泥溫度過高） 。（ 2）水泥的非正常膨脹、氧化鎂、氧化鈣過高，含堿 量過高。（3）水泥的水化熱不正常。（ 4）骨料含泥量過大，級(jí)配不良。 （5） 使用堿活性骨料和風(fēng)化巖石及砼自身收縮。 （ 6）混凝土配比不當(dāng)（水泥用量過 大、水灰比過大、用水量大、水膠比大、砂率過大） 。（7）選用水泥品種不當(dāng)， 外加劑不當(dāng)和匹配不當(dāng)，外加劑摻量過大。5.4 與施工有關(guān)的裂縫。（ 1）拌和不均勻，攪拌時(shí)間不足或過長(zhǎng)，拌和后 澆筑時(shí)間過長(zhǎng)，泵送時(shí)增加了用水量和水泥用量。 （ 2）澆筑順序有誤、澆

7、筑不 均勻、振動(dòng)趕漿、鋼筋過密。 （3）搗實(shí)不良、坍落度過大、粗骨料下沉、泌水、 砼表面強(qiáng)度過低就進(jìn)行下一道工序施工、連續(xù)澆筑時(shí)間過長(zhǎng)、接茬處理不當(dāng)。 （4）鋼筋搭接錨固不良、鋼筋預(yù)埋件擾動(dòng)和鋼筋保護(hù)層不夠。 （ 5）模板變形、 漏漿、滲水、剛度不夠、下沉、過早拆除和拆除不當(dāng)。 （6）砼硬化前、遭受擾 動(dòng)或承受荷載。（7）養(yǎng)護(hù)條件不到位和養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或時(shí)間過短。 （8）養(yǎng)護(hù)之 前遭受急劇干燥（日曬、大風(fēng)、凍害） 。（ 9）砼表面抹壓不及時(shí)和抹壓時(shí)間不 當(dāng)。（10）大體積砼內(nèi)部溫度與表面溫度、環(huán)境溫度差異過大。6. 本工程對(duì)有害裂縫的控制方法按照本工程的特點(diǎn)，我們通過重點(diǎn)控制以下幾項(xiàng)措施，最大限度

8、的減少胸 墻砼有害裂縫。6.1 設(shè)計(jì)。（ 1）配筋設(shè)計(jì)時(shí)，改變傳統(tǒng)的深梁式理論，采用全新的實(shí)體元 理論；從而改變了以往工程中只在軌道梁下方配筋的方式，在胸墻整個(gè)斷面大 范圍配筋，從而整個(gè)增強(qiáng)了胸墻的整體性。 （ 2）每個(gè)沉箱上方設(shè)置兩段胸墻， 設(shè)計(jì)長(zhǎng)度由24.03m/段改為12.015m/段，從而減少了每段胸墻的體積。6.2 環(huán)境。（ 1 ）砼澆注前，聽取天氣預(yù)報(bào)，雨雪天、大風(fēng)天不施工。（ 2）砼澆注前，使用淡水沖刷底面。 （3）砼澆注前，使用鋼絲刷對(duì)下層鋼筋 除銹，防止內(nèi)部鋼筋銹蝕。6.3 原材料和配合比。 （1）砂石料進(jìn)場(chǎng)前必須經(jīng)過砼供應(yīng)商和施工方兩級(jí) 檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)合格后方可進(jìn)場(chǎng)使用。

9、（2）比較選擇水化熱較低且性能較穩(wěn)定 的普通硅酸鹽水泥水泥。本工程通過比對(duì)實(shí)驗(yàn)，確定采用三菱水泥。（3）適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使內(nèi)部的熱量在混凝土凝結(jié)之前較多的散出；降低了 混凝土凝結(jié)后內(nèi)部水化熱峰值，減小混凝土的內(nèi)外溫差。 （4）配合比依據(jù)水 運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTJ268-96 ）和水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（JTJ269-96）進(jìn)行設(shè)計(jì)，配合比設(shè)計(jì)采用三級(jí)配，設(shè)計(jì)坍落度 80100mm6.4 施工6.4.1 砼澆注。澆筑時(shí)控制落灰高度不大于 2米、均勻下灰人工平倉，避免粗骨料堆積。采用插入式振搗棒分層振搗，操作時(shí)快插慢拔，振點(diǎn)呈梅花形 均勻排列，每一振點(diǎn)振至表面不再翻漿為止，振搗

10、順序?yàn)閺哪０逄庨_始，先外 后內(nèi)，移動(dòng)間距不大于25cm分層振搗時(shí)應(yīng)插到下層砼中不低于 5cm不得漏 振、過振。并且在砼澆筑過程中，安排專人經(jīng)常檢查模板支立的穩(wěn)固性。嚴(yán)格 控制坍落度，每次澆注時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坍落度，控制在80mn100mm若發(fā)現(xiàn)坍落度過大現(xiàn)象，則在規(guī)范允許范圍內(nèi)適量減水。頂層胸墻澆注前，先用淡水潤(rùn)濕 底層砼表面，以利于上下層砼更好的結(jié)合。砼澆注完成后，將上部因振倒產(chǎn)生 的浮漿刮除、清理干凈。6.4.2 分層澆注。為保證前沿線順直，標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求，胸墻分兩層澆 注。頂層胸墻澆注前，底層胸墻頂面必須進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛時(shí)間選擇在砼強(qiáng) 度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 30%以后進(jìn)行，全部采用人工進(jìn)行，以露

11、出 1/3 石子為宜。圖 2 加強(qiáng)沉降位移觀測(cè)，在底層胸墻相對(duì)穩(wěn)定時(shí)及時(shí)澆注頂層胸墻，以減少兩層 胸墻澆注的間隔時(shí)間。6.4.3面層砼摻加聚丙烯網(wǎng)狀纖維。胸墻頂面 300mn厚范圍內(nèi)設(shè)置分散狀 聚丙烯纖維，纖維直徑為18卩，纖維長(zhǎng)度為12mm纖維數(shù)量為3億根/Kg,抗 拉強(qiáng)度為300MPa用量為0.6Kg/m3。聚丙烯網(wǎng)狀纖維是以聚丙烯為原材料，通 過特殊工藝制造而成的。其外觀為多根纖維單絲相互交連而成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)聚 丙烯網(wǎng)狀纖維投入到混凝土后，在混凝土攪拌過程中，纖維單絲間的橫向連結(jié) 經(jīng)混凝土自身的揉搓和摩擦作用而破壞，形成纖維單絲或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)充分張開， 從而使砼更好的連結(jié)。圖 3同鋼纖維相比，聚丙烯網(wǎng)狀纖維在充分分散后獲得的聚丙烯纖維單絲具有細(xì)度大、數(shù)量多的顯著優(yōu)勢(shì)，加之聚丙烯纖維自身所具備的不吸水、抗酸堿能力強(qiáng)和彈性模量與混凝土相當(dāng)?shù)忍匦裕苊黠@抑制或減 少因混凝土塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的裂縫。6.4.4 預(yù)埋鐵件周圍綁扎細(xì)鋼筋。按照以往經(jīng)驗(yàn)，預(yù)埋鐵件四角易出現(xiàn) 45°應(yīng)力裂縫。本工程中，所有預(yù)埋鐵件四周均綁扎埋設(shè) 8 鋼筋扎成的鋼筋網(wǎng) 片，網(wǎng)片分上下兩層埋置。6.4.5 養(yǎng)護(hù)。胸墻砼澆注完畢后，清理掉頂面的浮漿，終凝后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng) 護(hù)；頂面及前后墻均覆蓋土工布并保持濕潤(rùn)。按照規(guī)范要求，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于 14 天