博士论文-理工科类-[土建水利学]浅析混凝土表面裂缝的成因与控制.doc

博士论文-理工科类-土建水利学浅析混凝土表面裂缝的成因与控制浅析混凝土表面裂缝的成因与控制【论文关键词】： 混凝土； 表面裂缝； 骨料； 控制【论文摘要】：在多年的施工现场管理过程中发现混凝土裂缝现象极为普遍。裂缝的产生有多种原因，但都会影响混凝土的强度和耐久性，并对结构产生有害的影响，有些会引起严重的渗漏，影响了建筑物的正常使用和安全运行。一、混凝土和混凝土结构混凝土，简写为砼，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。它广泛应用于土木工程。混凝土结构是以混凝土为主要材料制作的结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。混凝土结构上由多种材料组成的复合人工材料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境中水及侵蚀性介质的作用下，随着时间的推移，混凝土将出现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象。混凝土结构工程的质量，从根本上决定、影响着整个建筑工程的质量。但混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，经常由于材料质量、施工工艺、地基变形、温度变化、湿度变化和结构受荷、设计结构等原因造成建筑工程局部甚至整体工程的质量问题。积极改进混凝土施工的技术措施，是减少和防止建筑工程质量问题、提高建筑工程质量的重要途径。二、表面裂缝产生的原因1. 表面裂缝的主要类型混凝土常见的早期表面裂缝主要可分为两类。一是干缩裂缝，置于饱和空气中的混凝土因水份散失而引起体积缩小而变形，混凝土表面产生干缩，而其内部混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生拉应力，当这种拉应力大于混凝土抗拉强度时就会产生干缩裂缝，干缩裂缝一般在混凝土浇筑后13d出现。二是温度裂缝，混凝土浇筑期环境温度骤降，表层混凝土急剧收缩，而内部混凝土仍处于高温状态，限制表面混凝土收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土极限拉应力后就会发生温度裂缝，温度裂缝在浇筑后520d出现。2. 混凝土表面裂缝的控制2.1 严格控制原材料，减少混凝土自身收缩(1) 水泥。水泥应符合国家现行标准普通硅酸盐水泥(GB175-92)、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥(GB1344-92)。水泥颗粒愈细，硬化时收缩越大，矿渣水泥咻水性较差，泌水性较大，干缩性较普通水泥大，应优选普通硅酸水泥。大体积混凝土应选用发热量较低的水泥，防止混凝土内外温差较大发生裂缝。(2) 细骨料。细骨料宜选用中砂，细度模数控制在2.4-3.0，砂子过粗，拌制的混凝土易产生离析、泌水现象。砂子过细，水泥用量较多，增加混凝土自身收缩量。砂子级配要良好，减少颗粒间空隙，减少水泥用量。砂子中的有害物质如云母、硫酸盐及硫化物、有机质、粘土、淤泥等能降低混凝土强度和耐久性，增大混凝土的干缩性，使用前应进行检测，控制在标准以内。(3) 粗骨料。粗骨料级配应合理，减小粗骨科空隙率，在满足施工要求前提下，粗骨料最大粒径尽量增大，以节约水泥，提高混凝土密实度。控制粗骨料的针、片状含量，减少混凝土的薄弱层面。(4) 配合比。科学设计配合比，确定适且的水灰比、水泥用量、砂率。在保证强度的前提下，不宜过多增加水泥用量，坍落度不宜过大。大体积混凝土配比设计要考虑选用适宜的掺和料和缓凝减水型外加剂，减少混凝土单位用水量，降低水泥早期水化热。2.2 加强施工过程控制(1) 拌和。拌制混凝土时，必须严格遵守实验室签发的配料单进行配料，水、水泥、砂、石子均应以重量计，不得以车、锨数计量。称量偏差控制在允许偏差范围内。拌和程序和拌和时间应通过试验决定，并严格控制。有资料证明，离差系数Cv值小的混凝土相应的抗裂能力就高，出现裂缝的机率就小。Cv值应控制在0.15以内。(2) 降低混凝土浇筑温度。降低混凝土浇筑温度应从降低混凝土出机口温度，减少运输和仓面的温度回升两方面入手。降低混凝土出机口温度采取的主要措施为：预冷骨料、遮阳防晒、洒水降温和加冰拌和。运输时对运输车进行遮阳防晒和保温措施。混凝土浇筑仓面要遮阳，减少混凝土冷量损失。(3) 浇筑仓面控制。混凝土裂缝最先出现在混凝土的薄弱部位，所以应最大限度地减少薄弱部位出现。浇筑时应严格控制以下几方面：不合格料严禁入仓，入仓的不合格料要清除，严禁在仓内加水。每一浇筑层收仓要平整，不要出现台阶，否则相对应的面层混凝土部位在气温骤降情况下，应力集中易出现裂缝。振捣混凝土时以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆为准，防止漏振、过振，以防混凝土离析或不密实产生裂缝。因事故停仓，间歇时间不宜超过混凝土允许间歇时间，否则按施工缝处理，防止出现薄弱层。同一仓面严禁使用不同强度和不同水泥的混凝土。(4) 二次抹压。混凝土浇筑完毕，抹压成型。在混凝土初凝前进行二次抹压，消除因混凝土干缩。塑性收缩产生表面裂缝，以增加表面混凝土密实度。二次抹压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。(5) 高温季节混凝土浇筑时间控制。高温季节混凝土浇筑，混凝土中水份损失过快造成混凝土浇筑困难，又易产生干缩裂缝。浇筑时间应尽量避开大风、高温天气，赶在夜间或气温较低时进行。否则应在仓面上遮阳防晒，防止阳光直射仓面。（下转第2页）2.3 养护和表面保护(1) 浇筑完毕12h后即可开始养护，养护时间不得低于14d.高温季节和重要部位应适当加长养护时间，并用保水材料覆盖。严禁阳光直射新浇混凝土表面，充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。(2) 冬季浇筑混凝土拆模时间不宜过时，一般在5d左右。拆模后应立即对混凝土面进行保温。防止混凝土突然暴露在寒冷的空气中产生温度裂缝。冬季混凝土严禁洒水养护，应采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。(3) 当日平均气温在2-4d内连续下降6-9时，未满28d龄期混凝土表面必须进行保温，防止气温骤降出现裂缝。(4) 应避免混凝土结构早龄期过水，过水会造成混凝土环境温度骤降，极易出现温度裂缝。混凝土表面裂缝易发展成破坏性裂缝，对建筑结构的危害是巨大的，对混凝土裂缝的检查和