预防混凝土结构早期裂缝的有效办法?

裂缝是混凝土施工中常见的质量通病,也是施工单位、混凝土技术人员倍感头疼的问题。出现裂缝后,各方往往相互推诿,成为矛盾争议的焦点。混凝土早期裂缝主要是由于收缩变形引起的,从裂缝的成因来看,主要有塑性收缩、沉降收缩、干燥收缩、化学收缩、温度收缩。在这五种收缩变形的单独或共同作用下,混凝土凝结过程中形成裂缝。

1配合比设计方面

预拌混凝土坍落度大、胶凝材料用量大和砂率大的特点,加剧混凝土的塑性开裂的风险。

对策:在满足施工可泵性状态采用低坍落度,适当降低砂率;选用中地热水泥采用矿粉和粉煤灰双掺技术,降低水化热,降低混凝土温升;在满足混凝土强度的前提下,最大限度地降低水泥用量,以降低水泥水化热和混凝土收缩;选用与混凝土原材料相容性好的外加剂降低用水量,改善混凝土和易性减少经时损失,满足混凝土流动性;在满足可泵性的前提下,尽可能选用较大粒径的粗骨料,粗骨料粒径中的小颗粒尽量减少,抵御混凝土的收缩;严格控制骨料中的含泥量、泥块含量。

2)结构设计方面

混凝土结构设计强度高,导致配合比设计时,水泥用量增大,混凝土化学收缩和温度变形加大。另外在配筋方面,普遍缺少抗裂构造配筋,并且配筋是“粗而疏”;而不是“细而密”,对混凝土抗裂约束作用减弱。例如,地下室长墙结构设计时只考虑结构承载力极限状态,未考虑有关因素造成的混凝土水化热高,忽略对混凝土干缩徐变的验算,忽略构造设计及构造配筋的作用,采用高强度钢筋等强代替中低强度钢筋,导致钢筋使用应力显著增加,用粗直径钢筋等强代替细直径钢筋,增加钢筋间距,导致钢筋和混凝土的握裹力降低。时常把抵抗墙板垂直开裂的水平构造筋作为非受力主筋退缩至纵向受力主筋的内侧,这样实际混凝土保护层的厚度可达70mm。水平钢筋仅仅是构造筋而已,失去了对混凝土收缩的抵抗能力。此外,结构设计时对结构物的沉降差异考虑不够,未按要求设置后浇带,也会造成地下室混凝土外墙产生裂缝。

对策:在满足规范规定的条件下,横向筋直径小而且间距密的配筋,可使混凝土的干缩变形更趋均匀化,尤其是在混凝土收缩应力较大的跨中处增加配筋率,更能提高混凝土的极限拉伸,减少干缩变形。另外,水平方向的横向配筋必须采用螺纹钢筋,以便提高钢筋与混凝土的握裹力,使钢筋与混凝土成为一体,让钢筋来承担混凝土的收缩应力,尽可能的减少因收缩应力过大而造成的混凝土开裂。

剪力墙分布钢筋的配筋方式,竖向和水平分布钢筋,不应采用单排配筋;当墙体厚度不大于400mm时,可采用双排配筋;当厚度大于400mm,但不大于700mm时,宜采用三排配筋;当厚度大于700mm时,宜采用四排配筋。但对于厚度400mm的墙体如仅采用双排配筋,中间将形成大面积的素混凝土,会使墙体沿截面应力分布不均匀,如采用强度等级大等于C35混凝土时,较大的水化热可使混凝土中心在峰值后局部收缩应力过大。

3.施工方面

施工单位为了便于施工,往往要求混凝土具有坍落度大、凝结时间短、早期强度高等等。再加上施工单位在现场任意加水,不重视混凝土的振捣及养护,导致混凝土沉降收缩、塑性收缩和干燥收缩加大。

对策:混凝土在满足可泵性的前提下,坍落度应尽可能小,施工方不应擅自加水,增加混凝土的塑性变形和收缩。在混凝土泵管上应覆盖草包隔热等,这样可降低混凝土的入模温度,减少其内部微裂。对混凝土充分振捣,不漏振,不过振,排除混凝土中因泌水在粗骨料水平筋下部产生的水分和空隙,提高混凝土的密实度及与钢筋的握裹力,减少内部微裂。

在模板松动拆除后,尽早养护,可降低水泥水化热蜂值,从而减少混凝土的热胀量和冷缩量。施工单位可采用高分子材料喷涂墙体,封闭混凝土的毛细孔,避免混凝土内部水分的流失。在模板方面,由于钢模的导热系数比胶合板大,而钢模较薄,散热快,有利于水泥水化热的扩散。此外,尽早回填砂土也可起到养护作用,砂土具有良好的保水性,防止温湿度差异过大而形成的收缩应力。

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