梁板结构施工早期裂纹控制初探.doc

商品砼梁板结构施工早期裂纹控制初探 随着商品砼的推广应用，梁板结构砼裂纹的控制越来越成为广大施工单位关注的问题，为此，我们通过工程调查，查阅了国内外有关资料，并在部份工程进行了试验，现将裂纹产生的一些规律、原因分析和控制办法作以阐述。一、裂纹产生的规律： 1、春秋季节为北方地区梁板结构裂纹多发期，大风天施工的楼板如不采取有效措施，裂纹多而宽，阴天、小雨天施工的楼板裂纹极少； 2、楼板裂纹一般发生在浇筑后13小时，板面裂纹多在梁板交界处、厚度变化处、梁板钢筋上部。砼表面搓毛裂纹少，表面压光裂纹反而多； 3、楼层越高由于高空风速大且泵送砼需坍落度大，楼板裂纹越不易控制； 4、楼板厚度越大，裂纹越少。二、裂纹原因分析 商品砼为满足运输、泵送的要求，其水泥用量较现场搅拌砼大，同时，砼砂率增大及外加剂的掺入，使坍落度为80200mm的预拌砼收缩大大加大，有关资料介绍，砼早期裂纹主要是沉缩和干缩引起的。砼沉缩变形之大小与砼流态有关，砼流动性越大，相对沉缩变形亦越大，如不注意，极易引起早期裂纹。此外，砼在硬化过程中，水分蒸发会产生脱水收缩，从而造成早期干缩裂纹。砼表面水分蒸发速度越快，其干缩值越大，归纳起来，影响砼沉缩和干缩有如下几个方面： 1、砼流动性： 砼流动性越大，沉缩量越大。中等流态砼相对沉缩变形为6010-410010-4，大流态砼则为20010-4，沉缩变形几乎超过普通干缩变形的3060倍。2、水泥品种和矿物成份：水泥中各种矿物成份对干缩影响不一，其中C2S和C4AF收缩率小，C3A收缩率最大，因此，耐硫酸盐水泥和低热水泥其矿物成份中C2S和C4AF相对含量多，C3A含量少，其干缩相应也较小，详见下表：水泥矿物的化学特性矿物名称强度发展化学热干缩早 期后 期C3S大 大中中C2S小大小小C3A大小大大C4AF小小小小各种硅酸盐水泥中矿物含量（%）矿物成份变通水泥低热水泥早强水泥耐硫酸盐水泥C3S52416557C2S24341923C3A9682C4AF913913此外应避免不同品种水泥混用，因不同品种水泥凝结速度、收缩值均不同，混用会导致砼开裂。3、水泥细度：水泥颗粒的粗细，对水泥的性能有很大影响，颗粒越细其水化、凝结硬化速度越快，早期和后期强度均较高，需水量增大，但水泥颗粒过细，其在空气中的收缩性也较大，因此国家标准中对水泥细度作了相应规定。4、砼体积形状：大体积砼（最小截面尺寸1m），由于水化热积聚在内部不易散发，砼内部温度升高产生很大内外温差，由此产生的温度应力造成硬化初期混凝土的开裂。5、外加剂对收缩的影响：据资料介绍当配合比和用水量不变时，用木钙配制的坍落度增大砼，收缩值略大于不掺木钙的基准砼，掺高效减水剂配制的高强砼其收缩值与不掺者比，差别不大，略有降低。总之，在商品砼中，掺减水剂用于改善和易性，增大坍落度时，其收缩值接近或略大于不掺者，但一般不超过110-4，在预应力砼中，为减小预应力值损失，宜掺少量膨胀组份。引气剂的掺入会使砼中引入一定量的空气，但由于它同时又改善了砼和易性，可减少砼用水量，从而减少由于引气增大干缩的影响，因此砼中适当引气对砼干缩影响不大。6、原材料及配合比对砼收缩的影响：（1）砂：砂的含泥量及粒径对砼干缩有较大影响。采用细砂时，每m3砼用水量比中、粗砂增加用水量2025，由于用水量增大导致砼干缩的增大。砂含泥量对砼收缩影响较大，随着含泥量增大，砼收缩增大，抗拉强度降低。（2）石子：石子粒径加大，砼配合比不变的情况下，其用水量或水泥用量相应减少，砼收缩随之减少。但泵送砼由于受输送管径和泵送高度的影响，粗骨料不宜过大。同样石子含泥对其收缩极不利。（3）水泥用量：砼中水泥用量增加，其收缩随之加大。（4）砂率：砼中粗骨料是抵抗收缩的主要材料。在配合比完全相同的情况下，砼干缩随砂率增大而增大。砂率降低，即增加粗骨料用量，对控制砼裂纹有显著效果。因此泵送砼在满足泵送要求前提下，宜尽可能降低砂率。（5）水灰比：水是影响砼收缩的主要因素。砼中用水量越大，坍落度越大，则越干缩越大。因此严格控制水灰比对预拌砼是十分重要的。7、环境施工时的气象条件是影响砼板面裂纹的主要因素，经验证明，在气候干燥和大风季节，砼浇灌后不覆盖会立即开裂，据有关资料介绍，风速为16m/s时，砼中水分蒸发速度为无风时的4倍，相对湿度为10%时，蒸发速度为相对湿度90%时的9倍以上，如果将风速和湿度影响叠加，则可推算出此时砼干燥速度是通常条件下的10倍之多，因此，表面较大的楼板上就会产生裂纹，这种裂纹往往是上下贯通的，其特征是楼板上面比下面开裂处多，经楼板承载力证明，这种开裂一般对楼板刚度及承载力降低很小。8、设计：（1）楼板含钢率过小或含钢率不变而配置钢筋直径过大，钢筋间距过大会降低楼板抗裂性能。（2）梁板结构断面突变或楼板开洞，造成应力集中而在变截面处和孔洞转角处开裂，一般结构变断面处的裂纹还较宽。（3）根据日本资料介绍，楼板厚度小于14cm易产生裂纹。9、施工：（1）振捣时间过长，砼中石子下沉、表面出现一层灰浆层，因而降低了楼板表面粗骨料含量，加大了收缩，导致砼表面出现网状裂纹。（2）砼振捣后，未及时搓毛和抹压，使沉缩裂纹得不到及时愈合就硬化了。（3）砼浇筑后表面未及时覆盖浇水养护，表面水分迅速蒸发，产生干缩裂纹。（4）厚大体积基础底板未按热工计算采用温控措施，导致砼内外温差250C，产生较大温度应力而开裂。（5）基础底板砼在浇灌振动过程中，会产生大量泌水，若不采取措施及时排除会降低砼质量和抗裂性。（6）砼梁板工程模板支承不牢，刚度不足，使砼梁板变形导致裂纹。（7）楼板上部架立筋保护层过小，一旦砼产生沉降和塑性收缩，板面极易产生裂纹。（8）梁板结构支撑过早拆除或过早上荷载，会导致砼梁板产生裂纹。三、防治裂纹技术措施1、砼生产质量控制：（1）砼生产质量控制：砂：宜采用细度模数M=2.83.0中砂，严格控制含泥量2%。石：采用级配良好卵石，并控制含泥量1%。水泥：采用425#矿渣水泥或低热水泥。（2）配合比及生产控制：粗骨料可阻止水泥收缩从而防止裂纹的产生，因此楼板用砼在满足泵送的基础上尽可能降低砂率，一般可控制在3840%。砼水灰比是影响强度和裂纹的主要因素，水灰比大，砼坍落度大，其收缩亦越大，也就越容易产生裂纹，因此施工楼板时，应严格控制砼坍落度，一般1618cm为宜，不宜过大。粉煤灰及磨细矿渣在砼中具有形态效应、活性效应、微集料效应，因此它能改善和提高新拌砼和硬化砼的性能，改善砼和易性，降低砼泌水性，特别对泵送砼可改善其可泵性，减少在输送管中的堵塞和分离，降低砼与管壁的阻力，延长泵机和管道的寿命，由于其可泵性的提高和泌水性降低，在相同坍落度情况下，砼用水量可降低，从而减少砼早期沉缩量，有利于裂纹的控制。另外，据资料介绍掺磨细粉煤灰砼孔体积和孔径分布明显改善，孔隙率大大降低，其微观结构有利于提高抗冻性和耐久性，粉煤灰微珠自身具有很好的强度，能阻碍裂纹的延伸和护展，削弱主裂纹断裂能量，有利于提高砼耐久性。此外高温季节为避免砼过快硬化，应采取适当措施缓凝，为施工抹压提供条件。2、施工质量控制：（1）布料。砼布料应均匀，防止一处集中堆料造成砼过振；（2）振捣。砼振捣时振动棒移动间距宜400mm左右，每次振捣时间以515秒为宜，振捣时间过长，粗骨料下沉，砼表面砂浆层过厚，表面易产生裂纹。砼浇灌后12小时，有条件的工地可对砼进行二次复振，据资料介绍，二次复振会给砼强度和密实度带来良好的影响，一般情况下可提高砼强度520%，同时复振时砼液化可愈合楼板早期裂纹。（3）抹压。除复振外，还应在表面水基本收干前后，适时用木抹子磨平搓毛2遍，拍打液化砼，愈合裂纹。（4）养护。砼成型后，适时提供良好的温湿度环境，防止大风袭和阳光爆晒，表面水份剧烈蒸发，形成楼板上部和下部硬化速度不均和差异收缩，是控制裂纹的关键工序。砼初凝前后用手按砼表面无坑时，开始设专人浇水养生。水量随砼表面强度增长而加大，当砼表面刚一变白时，用510mm水膜覆盖表面12小时以上。此方法为水膜养护法，至此，砼早期裂纹基本可得到良好控制。可稍停养生若干小时楼板放线。然后再一日数次浇水养生，保持砼表面潮湿7天以上，确保砼强度正常增长。砼早期采用喷雾、水膜养护法施工是控制板面裂纹既经济又有效的方法。（5）幼龄砼保护。目前各工程都处快节奏、短工期施工条件，三、五天一层楼，因此往往楼板施工完几小时，就上荷载，个别缺乏素质的施工队伍，将模具、脚手架、钢筋过早集中堆放在楼板上，甚至冲击性荷载加到幼龄砼上，造成楼板隐患和开裂。因此施工单位应遵守砼结构施工及验收规范规定，在砼幼龄期（砼达1.2Mpa前）不得在其上踩踏、支模、加荷。（6）拆模。现浇梁板结构模板及支撑过早拆除造成梁板结构开裂，需制作梁板结构同条件养护试件，用户拆除底模前，测试自然养护试件强度，严格按规范要求指导拆模。3、裂纹处理楼板裂纹应尽量消灭在萌芽之中，因此在砼终凝前应设专人在早期沉缩裂纹