「乾貨」淺析解決預拌混凝土裂縫問題措施

「乾貨」淺析解決預拌混凝土裂縫問題措施

1 背景介紹

隨著我國社會與經濟的不斷髮展,建築工程行業得到了迅猛發展,預拌混凝土作為建築建設的基礎材料被廣泛應用。在建築建設過程當中,預拌混凝土的施工包括原材料進廠、配合比設計、機械或人工攪拌、槽罐車運輸、澆築成型、拆模養護等過程,其中任何一個環節出現問題都會影響到預拌混凝土的質量,導致澆築成型的結構產生裂縫。而較大的裂縫會直接影響建築結構的撓度,特別影響大跨度結構,損害結構的連續性,降低結構的承載能力。即便是較小的裂縫也會為環境中的侵蝕介質向混凝土結構內部滲入提供通道, 加速保護層的碳化、鋼筋鏽蝕和酸鹼腐蝕等,降低結構的耐久性和安全性,同時外牆結構的裂縫中還容易滋生出微生物,嚴重影響建築物的美觀。

2 預拌混凝土裂縫的類型及原因

在建築工程中,混凝土裂縫的表現形式按其開裂原因,可分為荷載導致的受力裂縫以及約束變形引起的非受力裂縫。荷載導致的受力裂縫有較強的規律性,通過計算分析可以得出正確的結論。非受力裂縫目前沒有建立起有效的計算理論,文章以非受力裂縫作為主要的研究對象來分析。針對混凝土的非受力裂縫從其根源上分類,大致可以分為三類:沉降裂縫、收縮裂縫、溫度裂縫。

3 預拌混凝土裂縫的預防措施

混凝土的裂縫形成原因是多方面的,包括原材料的性能、配合比的設計、拌制方法、澆築模式及成型後的拆模養護,同樣混凝土裂縫形成的預防措施也必須貫穿整個混凝土施工過程的始終,任一環節的防護工作缺一不可。文章將結合多年工作經驗,從原料準備、施工設計及施工操作三個方面分別闡述的混凝土裂縫的預防措施。

3.1 原料準備

1)優選水泥、集料、礦物摻和料及外加劑的種類

水泥混凝土是由水泥、粗細集料和水按一定比例混合,在必要時摻加適宜的摻合料、外加劑等摻配而成,因而水泥、水、集料、外加劑、摻合料等的拌制原材料的好壞直接影響著拌制後的混凝土的性能。因此在對原材料進行採購時需根據混凝土結構的特性針對性地選擇性能較好、功能適應的原材料。水泥作為預拌混凝土中的膠結料,其品種直接影響混凝土拌和物的和易性和強度。如普通硅酸鹽水泥拌和物的和易性較好,礦渣硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥相比水化熱卻較低,但早強性較低、抗凍性差,因此礦渣硅酸鹽水泥適用於高溫車間的建築,但不宜用於需要早強及受凍融循環的建築工程中。粗集料的顆粒形狀和表面性狀直接影響著混凝土拌合物和易性。當集料針片狀顆粒含量較少、接近立方體的顆粒較多,且級配較好時,在同樣水泥漿量下,混凝土拌合物可獲得較好的和易性。當在混凝土中摻加外加劑時,可顯著改善混凝土的和易性,目前外加劑在建築工程中廣泛使用。但外加劑的選用則必需考慮氯離子含量的問題,避免因氯離子過高而導致的鋼筋腐蝕的問題等。

2)優化混凝土配合比

混凝土施工配合比是指混凝土中各組成材料之間的比例關係。各組成材料添加的比例不同同樣影響混凝土拌和物的強度、工作性和耐久性。混凝土的配合比主要為單位用水量、水膠比、砂率等參數,控制指標則為混凝土拌合物的強度、工作性及耐久性,具體到檢測方面則是有效控制混凝土拌和物的坍落度、標準抗壓強度、抗折強度、抗滲性能及耐凍融性能等。因此混凝土在拌制前必須嚴格按照標準規範再結合實際情況的需要分以下四個階段逐步進行:混凝土初步配合比設計階段、試拌調整提出混凝土基準配合比、驗證試驗室配合比、最終換算施工配合比。

3)在拌合物中加短纖維等

除優選拌制原材料的種類及優化混凝土配合比外,還可以通過在混凝土拌制過程中加入短纖維等來增加混凝土拌制物的抗裂性。混凝土在澆築後會因諸多因素導致其出現裂縫,在條件允許的情況下,向混凝土拌合物中加入一定量的短纖維,如聚丙烯纖維,其作為一種具有較強拉伸能力的纖維,將其加入到混凝土的拌合物中能夠有效提高混凝土的抗裂性,降低裂縫現象的出現頻率。

3.2 施工設計

施工設計是對施工活動實行科學管理的重要手段,體現了實現基本建設計劃和設計的要求,提供了各階段的施工準備工作內容,協調施工過程中各施工單位、各施工工種、各項資源之間的相互關係。嚴格來講,施工選材也應包含在施工設計中。但針對混凝土結構預防裂縫的產生,此處主要強調施工設計的合理性。如混凝土澆築結構或構件時不應缺少必要的構造防裂縫設計,如是否設置施工縫和設計防裂筋,施工縫和防裂筋的間距和位置是否合理等。

3.3 施工操作

在預拌混凝土的整個生產過程當中,施工操作的質量直接關係到混凝土結構的質量。在施工過程中,操作者需謹記規範要求,用科學嚴謹的態度對待整個操作流程。

1)合理的振搗

在混凝土拌制過程中,當各種原料經一定順序混合在一起後需經過機械振搗使之拌合均勻,以便於施工及保證質量。錯誤的振搗方式會造成混凝土表面離析出浮漿,同時黏聚性和保水性較差,導致混凝土產生不均勻的沉降收縮,易引起在泥漿過厚或過薄處產生裂縫。

2)控制混凝土入模的溫度

混凝土入模溫度指的是混凝土澆築後在模板裡的初始溫度, 因為混凝土導熱係數相對較低,其散熱速率也相對較慢,所以水泥的水化放熱會使混凝土溫度持續升高。尤其是對現場施工時的大體積混凝土構件而言,在構件的內部與外部會形成一定的溫差。由此可見,如果混凝土入模溫度能夠適當低於環境溫度,則可以使得澆築的混凝土結構的內外溫差減少,即可以降低溫度裂縫的發生幾率。因此,在實際的建築施工中,相關施工人員應按照施工時實際的室外溫度,來控制混凝土的入模溫度。

3)控制一次澆築高度

在對沉降裂縫的分析中指出,混凝土的不均勻沉降會導致裂縫,如在鋼筋和粗集料下方形成水囊,待水分參與水化和蒸發後,在此水囊處產生裂縫。而混凝土拌和物受自重的和自身漿體黏滯力的影響,若一次性澆築的澆築高度過高,則容易導致粗骨料集中在下部,形成上下密度差異過大,最終產生裂縫。通常情況下,在澆築時混凝土的澆築高度控制在兩米以下。當一次澆築高度超過2 m 時,應採取溜管下料、串筒等方式降低出料口與澆築層之間的高度差,以此來防止混凝土澆築過程中因澆築高度過高產生裂縫。

4)加強抹面

混凝土在澆築之後,抹面操作應在表面泌水完全並且混凝土開始初凝時進行, 抹面時用力抹壓,以閉合產生的泌水孔,可消除混凝土表面的細小裂縫,避免混凝土成型之後小裂縫所造成應力過大導致混凝土斷裂現象的出現。在進行抹面時,最好使用抹面機械進行抹面,因其抹面質量高,工作效率快可以在有效時間內及時修補裂縫的同時保證平整性。同時及時抹面可以有效提高混凝土表層的強度,修復因混凝土中水分蒸發形成的孔隙。

5)及時保溼、精心養護

混凝土養護不當是造成混凝土裂縫的原因之一。在混凝土澆築完成後,如不能及時進行灑水保溼養護,其表面的水分迅速蒸發造成表層水損失,表層混凝土收縮變形比內部大,這種不均勻收縮產生裂縫。當風速較大、溼度較低、氣溫較高時,更容易發生混凝土開裂的現象。在現場施工中,通常在抹面後立即用溼麻布、草簾或塑料薄膜等質地較輕的材料進行覆蓋養護,並間隔灑水保溼,以防止表面水分的蒸發,減少表面裂縫的產生。

6)加強混凝土內外溫度差的監控

大體積混凝土的內外溫差是出現溫度裂縫的主要原因。大體積混凝土結構散熱慢,內外混凝土之間形成溫差大,導致內外混凝土變形不一致產生應力,當應力過大超過混凝土抗拉應力時出現裂縫。因此,針對大體積混凝土,施工人員可在混凝土內部埋設測溫裝置,隨時監控混凝土內外溫差,並採取相應防護措施,以此來降低混凝土因溫度問題出現裂縫的幾率。

4 結論

綜上所述,預拌混凝土裂縫的存在會嚴重影響著建築工程的質量,預防混凝土裂縫的工作貫穿於整個混凝土施工過程的始終,需要相關施工人員共同努力提高混凝土的綜合性能,從而降低混凝土裂縫現象發生的概率,最終實現工程質量的提高。

鄒明亮


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