商品混凝土产生塑性裂缝的原因分析与防治方法

发表时间:2021/4/26   来源:《工程建设标准化》2021年第1期   作者:  董锋伟
[导读] 商品混凝土由于水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等诸多特性,在混凝土浇筑后的很容易产生早期的塑性裂缝,从而会影响混凝土外观质量和耐久性。
        董锋伟
        陕西建工第七建设集团有限公司  陕西宝鸡  721000
        摘要:商品混凝土由于水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等诸多特性,在混凝土浇筑后的很容易产生早期的塑性裂缝,从而会影响混凝土外观质量和耐久性。本文作者从商品混凝土塑性裂缝的产生原因、程现规律、预防措施以及产生裂缝后的处理方法等几个方面进行详细的论述,供大家参考。
关键词:塑性裂缝;产生原因;程现规律;预防措施;处理方法
前言
混凝土裂缝从成因上分通常有两大类:结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是指由于荷载不当或过大造成混凝土构件的强度或刚度不足,裂缝的宽度失去控制而引起的较为规律的裂缝。一般来说,这类裂缝在混凝土构件施工和使用阶段都可能出现。非结构性裂缝是由于施工、材料、温度等原因引起的裂缝,这类裂缝一般仅在施工阶段出现。非结构性裂缝主要包括塑性收缩裂缝、自生收缩裂缝、干燥收缩裂缝和温度收缩裂缝等几种形式。塑性收缩裂缝和干缩裂缝不同,虽然都是由于混凝土失水产生的表面张力引起,但干缩主要是由混凝土终凝后内部水泥石的孔隙(气孔、毛细孔、凝胶孔)水蒸发而产生,干缩量随龄期逐渐增长,形成的干缩裂缝一般垂直于长度方向或在边角呈45°;塑性收缩是由于混凝土终凝以前表面失水引起毛细管压力而产生的表面收缩,裂缝在混凝土终凝之前形成,一般分布不规则,易出现龟裂状。塑性收缩是指发生在水泥浆、砂浆或者混凝土凝结前的收缩。塑性收缩发生在混凝土成型后的几小时内,此时混凝土仍为塑性状态,无法提供足够的强度抵抗收缩应力。当收缩拉应力超过一定值时,就会引起混凝土塑性开裂。塑性裂缝为有害物质提供有效的通道,且相比硬化混凝土,此时有害物质更易渗入混凝土,同时塑性裂缝为后期其他收缩提供开裂的基础。这都将导致混凝土的强度、耐久性以及外观受到影响,因此必须严格控制混凝土塑性收缩开裂。 本文笔者以自身多年的施工经验,特别是在西安北客站停车楼工程施工管理过程中取得了良好的质量效果,就商品混凝土塑性裂缝的产生原因、程现规律、预防措施以及产生裂缝后的处理方法等几个方面进行详细的介绍,供大家在施工中做以借鉴和参考。
        一、塑性裂缝的产生原因
        塑性裂缝的产生形式主要分为塑性沉降和塑性收缩两种,两者有时没有明显区别,相互交织在一起。
        1、塑性沉降裂缝的产生原因
        塑性沉降裂缝是指混凝土浇筑后,由于浆体的密度比骨料小、水泥颗粒又重于水,骨料在浆体中有下沉趋势,而水分则向混凝土表面转移。当垂直下沉的固体颗粒遇到水平设置的钢筋或紧固螺栓等埋设件处,或受到侧面模板的摩擦阻力时,就会受到阻拦并与周围的混凝土形成沉降差,导致在混凝土顶部表面处造成塑性沉降裂缝。此外,如果同时浇筑梁、板或柱的混凝土,由于这些构件的深度不同,有着不同的沉降,从而在这些构件交接面处形成沉降差并产生塑性裂缝。混凝土的坍落度越大,产生沉降开裂的可能性也越大。在接近表面的水平钢筋上方最容易形成沉降裂缝,并随钢筋直径加粗和保护层减薄而越趋严重。当保护层过薄时,塑性沉降裂缝甚至会伸入钢筋表面并沿着钢筋通长发展形成纵向裂缝。
        2、塑性收缩裂缝的产生原因
        塑性收缩裂缝是指硬化前的混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发而引起的干缩裂缝,常见于浇筑后混凝土构件的表面。新浇注的混凝土,当泌水速度大于蒸发速度,表面仍有泌水层时不会出现塑性收缩裂缝。当蒸发速度大于泌水速度时,混凝土就会收缩,若混凝土表层的抗拉强度大于收缩引起的拉应力时也不会出现裂缝。当遇到风吹日晒,混凝土表面水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩时,由于混凝土早期抗拉强度很低不能抵抗因蒸发收缩造成的拉变力,则混凝土就产生裂缝。
        二、塑料裂缝的程现规律
        1、沉降裂缝
        沉降收缩裂缝出现在混凝土沉降受阻处,其程现的规律如下:
        1)钢筋上方或预埋件周围:这类裂缝的分布形状与钢筋的布置有关,裂缝沿着结构上表面钢筋通长方向或箍筋上断续出现(坡面上的混凝土尤其严重),或者预埋件附近周围出现。
        2)沉降深度不同处:厚的混凝土部位比较薄的沉降量大,在交界处出现拉应力,从而产生裂缝。
        3)临近模板处:模板凸凹不平或吸水变形会限制混凝土的均匀下沉,或因箍筋及横筋的限制,由此形成沉降收缩裂缝。
        4)不均匀的地基沉陷也会造成混凝土沉降裂缝。
        2、塑性收缩裂缝的程现规律
        塑性收缩裂缝出现在暴露于空气中的混凝土表面,裂缝较浅长短不一,类似干燥的泥浆面。其程现的规律如下:
        1)刮风、晴天、气候干燥,混凝土浇筑后表面没有及时覆盖时容易出现。
        2)使用收缩性较大的水泥(如矿渣水泥),水泥用量过多,砂子太细,粗骨料粒径小,骨料含泥量大,外加剂掺量过多,混凝土初凝时间过长,混凝土面层强度低时容易出现。


        3)垫层、模板过于干燥,吸水大时容易出现。
        三、塑性裂缝的预防措施
        1、塑性沉降裂缝的预防措施
        沉降收缩裂缝是由于混凝土塑性沉降收缩所产生的,为此应尽量减少混凝土的沉降收缩量。其预防措施主要如下:
        1)优化混凝土配合比
        应用减水率大的高效减水剂或缓凝高效减水剂大幅减少用水量,提高混凝土的密实性,同时减少减水剂用量,以降低因掺加减水剂引起混凝土的收缩值;应用保水性较好的普通硅酸盐水泥;连续级配的粗骨料;偏粗的中砂;混凝土坍落度不宜过大;混凝土凝结时间不宜过长。
        2)振捣充分,但应避免过振。截面厚度相差较大的构筑物,可先浇注较深的部位,静止2h~3h待沉降稳定再与上部截面混凝土同时浇注。
        3)进行二次振捣:进行二次振捣即可预防又可消除混凝土塑性裂缝,还可改善混凝土和钢筋的粘结强度。第二次振捣的时间至关重要,一般应以振捣棒振实再拔出时混凝土表面未留下明显的痕迹为宜。
        4)健全混凝土面层质量保证体系。如妥善排除浇注过程中的泌水,初凝前完成二次抹压工作,以消除表面已产生的裂缝,随即喷养护剂或覆盖塑料薄膜进行湿养护。
        2、塑性收缩裂缝
        防止塑性收缩裂缝的主要措施:一是降低混凝土表面游离水的蒸发速度;二是减小混凝土的面层干缩量;三是增大混凝土面层早期的抗裂强度。为此,具体的预防措施如下:
        1)选用干缩小、早期强度高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,严格控制水泥用量和掺合料用量,选用级配良好、含泥量低的石子和砂子。
        2)浇注混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免模板吸收混凝土中的水分。
         3)振捣要密实,减少混凝土的收缩量。
        4)混凝土浇筑后,先用大木板抹平并压光,再用成轴的塑料薄膜边退边覆盖,随时用铁抹子抹平脚印,这样就可以保住混凝土中的水分不蒸发,也就最大限度地减少了混凝土的收缩。
        5)采用原浆覆盖法通常不需要二次抹压。但对表面有特殊要求时(如路面等),可以在混凝土初凝前将塑料薄膜掀开,进行二次抹压,抹光后再用塑料薄膜重新覆盖,或者喷涂养护剂。
        6)在气温高、风速大、干燥的天气施工时,宜加挡风设施。混凝土浇筑后应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇筑完一段养护一段。在炎热季节,需加强表面的抹压和养护。必要时加设遮阳挡风及喷雾设施等。
        四、产生塑性裂缝后的处理方法
        1、当塑性裂缝发现的较早,混凝土仍保持塑性状态时及时采用二次振捣或二次抹压来消除,然后喷涂养护剂或加湿养护。二次振捣宜采用平板振捣器,振捣至表面均匀泛浆,然后刮平、压光。沉降较大引起的塑性沉降裂缝也可用插入式振捣器。若混凝土较厚,面层水泥浆量较多时可撤铺碎石,碾压数遍,然后抹平及覆盖养护。
        2、当塑性裂缝发现较晚,混凝土已硬化,则对于较浅的塑性收缩裂缝,可用水泥改性剂(聚合物乳液)与水泥调和成水泥浆,用刮刀修补裂缝。当裂缝较宽时,可用水泥改性剂、水泥、细砂及较适量水调制成聚合物砂浆修补裂缝。
        3、当发现较晚且裂缝较深时,应沿裂缝方向凿成V型或U型的槽口,然后清掉浮尘,先刷水泥改性剂调成的水泥浆,然后用聚合物砂浆补平,每次添抹厚度不超过2cm,间隔时间2~3小时。
        结语
        塑性裂缝发生在混凝土凝结硬化前,是一种很常见的早期裂缝,必须引起足够的重视。其产生原因与材料选用、外加剂、配合比、环境因素、施工质量等众多因素息息相关,塑性裂缝发生以后会危及混凝土的表观质量和耐久性。如果提前做好原材料的选择,优化好配合比,控制好浇捣质量,并做好浇筑后的养护工作,混凝土的塑性裂缝是可以避免的。
参考文献:
        [1] 桂苗苗. 混凝土早期塑性收缩开裂的研究进展[J]. 材料导报, 2012, 25(21): 76-78.
        [2] 熊杰. 混凝土塑性收缩裂缝的成因及其控制措施. 工程建设与设计, 2007, 9:
        [3] 梁萍. 混凝土塑性收缩裂缝成因及防裂措施研究综述[J]. 商品混凝土, 2007, 5
       
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