論文關鍵詞:混凝土早期裂縫類型產生原因
論文摘要:本文對混凝土早期裂縫的類型及成因,結合實際工程進行了闡述。通過分析施工工藝、外界環境、材料質量,明確了出現裂縫的因素,爲預防大體積混凝土基礎施工裂縫的產生進行有效控制,以更好的保證施工質量。
混凝土結構裂縫的成因複雜繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。據有關資料統計[1],由施工因素造成的混凝土早期裂縫佔80％左右,因混凝土材料方面的原因造成的的裂縫佔15％左右。基於此,筆者撰文就以上所說的幾個方面分析識別,使施工系統始終處於控制之中。
1 施工工藝因素
在混凝土結構澆築、構件製作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝的過程中,若施工工藝不合理、施工質量低劣,容易產生縱向的、橫向的、豎向的、斜向的、水平的、表面的、貫穿的等各種裂縫,特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位與走向、裂縫寬度因產生的原因而異,通常有:
(1)振搗方式不當引起裂縫
不正確的振搗方式會造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂,或造成混凝土砂漿大量向低處流淌致使混凝土產生不均勻沉降收縮而在結構厚薄交界處出現裂縫。
商品混凝土由於採用攪拌車運輸、泵送澆築,混凝土坍落度比較大,凝結時間比較長,一般混凝土初凝時間都在10h以上甚至更長,即使在炎熱的夏天,在摻了高效緩凝減水劑後,澆搗好的混凝土表面被太陽暴曬,水分蒸發很快,形成一層幾毫米厚的“被子”,看上去混凝土似乎已凝結,實際內部還遠未達到初凝,甚至還能流動。曾多次用貫入阻力儀測定摻了高效緩凝減水劑的混凝土砂漿在太陽直曬之下的凝結時間,結果初凝時間都在12～16h。這樣的混凝土若不進行二次振搗和多次抹面,混凝土表面不可避免會出現裂縫。
(2)養護不當引起混凝土開裂
現場養護不當是造成混凝土收縮開裂最主要的原因。混凝土澆築後,若表面不及時覆蓋進行潮溼養護,表面水分迅速蒸發,很容易產生收縮裂縫、特別是在氣溫高、相對溼度低、風速大的情況下,幹縮更容易發生。有資料表明,當風速爲16m/s時,混凝土中的水分蒸發速度是無風時的四倍。
對於高性能混凝土,由於水灰比小,膠凝材料用量大,混凝土密實性好,泌水少,若保養不好,幹縮情況更爲嚴重。對於保溼養護的時間,肯定是越長越好[2]。養護14天的混凝士的收縮比只養護3天的收縮降低約20％。但由於工程工期的制約,絕大多數施工人員做不到,所以混凝土出現幹縮裂縫就在所難免了。
2 外界環境因素
(1)溫度
大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫,是其內部矛盾發展的結果。一方面是混凝土由於內外溫差而產生應力與應變,另一方面是混凝土本身的強度和抵抗變形的能力。混凝土內部溫度變化產生變形受到混凝土內部和外部的約束後,將產生很大應力。當這種應力超過了混凝土可以承受的抗拉強度時,就會產生裂縫。
水泥水化過程是大體積混凝土中的主要溫度因素。混凝土在硬結過程中,由於水泥的水化作用,在初始幾天產生大量的水化熱,混凝土溫度升高。而大體積混凝土結構一般較厚,導熱不良,相對散熱小,所以大量的熱量聚集在結構內部。當溫度梯度大到一定程度時,表面拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時,混凝土表面產生裂縫。在升溫階段,混凝土未充分硬化,彈性模量小,因此拉應力較小,只引起混凝土表面裂縫。
不同於混凝土澆築階段水化熱所引起的溫度荷載,自然環境條件變化引起的`溫度荷載極不穩定,也更難控制。就混凝土工程結構而言,山於自然環境條件變化所產生的溫度荷載,一般可分爲以下三種類型:①日照溫度荷載;②驟然降溫溫度荷載;③年溫溫度荷載。日照溫度荷載主要是太陽輻射作用所致,還有氣溫變化和風速影響,在實際應用中可簡化爲只考慮太陽輻射和氣溫變化這兩種因素。降溫溫度變化主要是由強冷空氣的侵襲作用和日落或在夜間形成的內高外低的溫度分佈,一般只考慮氣溫變化和風速的影響。
(2)鋼筋鏽蝕因素
由於混凝土質量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土鹼度降低,或由於氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生鏽蝕反應,其鏽蝕物氫氧化鐵體積比原來增長了約2～4倍[3],從而對周圍混凝土產生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產生裂縫,並有鏽跡滲到混凝土表面。
3 材料質量因素
混凝土是指由水泥、石灰、石膏類無機膠結料和水或瀝青、樹脂等有機膠結料的膠狀物與集料按一定比例拌和,並在一定條件下硬化而成的石材。通常我們所講的混凝土指的是水泥混凝土,主要由水泥、水、砂石集料組成,其中水泥和水起膠凝作用[4],集料起骨架填充作用,水泥和水發生反應後形成堅硬的水泥石,將集料顆粒牢固地粘結成整體,使混凝土具有一定的強度。
但是若組成混凝土所用的材料質量不合格,則會影響混凝土的強度,導致混凝土結構出現裂縫。
(1)水泥
水泥出廠時強度不足,水泥過期或受潮,可導致混凝土強度不足,從而引起混凝土開裂。
當水泥中含鹼超過了一定的量(如0.6%),同時又使用了含有鹼活性的骨料,可能產生鹼骨料反應。
水泥安定性不合格,水泥中游離的氧化鈣含量超標。氧化鈣在凝結過程中水化很慢,在誰泥混凝土凝結後仍然繼續起水化作用,可破壞已硬化的水泥石,使混凝上抗拉強度下降。
(2)砂、石骨料
砂石粒徑太小、級配不良、孔隙率大,將導致水泥和拌和水用量增大,影響混凝土的強度,使混凝土的收縮加大,如果使用超出規定的特細砂,後果更嚴重。砂石中通常含有各種有害物質,如雲母、泥土、有機物、硫酸鹽與硫化物等。這些物質一定程度上降低了集料與水泥石的粘附性。
4 結語
文章討論了大體積混凝土基礎施工中施工工藝因素,外界環境因素,材料質量因素。通過分析裂縫因素,明確了大體積混凝土基礎施工裂縫成因。由此我們就可以有針對性地控制裂縫的方法,以保證施工的質量。
參考文獻：
[1] 李國泮、馬貞勇[譯]．混凝土性能［M］．北京:中國建築工業出版社1983,12．