摘要:本文針對(duì)工程混凝土基礎(chǔ)底板在澆筑后出現(xiàn)裂縫的實(shí)例,分析了裂縫產(chǎn)生的原因,并采取了相應(yīng)的對(duì)策,保證了后續(xù)施工的質(zhì)量。
關(guān)鍵字:裂縫;溫度應(yīng)力;控制措施;設(shè)計(jì);施工;材料;
一、工程概況
小湯山久長(zhǎng)花園翠柳居6號(hào)樓,基礎(chǔ)埋深2.25m,最大寬度30m,最大長(zhǎng)度85.2m。在長(zhǎng)度方向上設(shè)置了兩道后澆帶,分為3個(gè)施工段;炷琳麧查L(zhǎng)度為:水平向26.1m,豎向30m,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35,水泥標(biāo)號(hào)32.5普通硅酸鹽水泥,每立方米水泥用量460kg,澆筑時(shí),室外平均氣溫30℃,混凝土入模溫度為28℃,養(yǎng)護(hù)時(shí)蓋一層草簾。在第一施工段澆筑完畢后兩天,發(fā)現(xiàn)有細(xì)小裂縫,凝結(jié)后10d左右裂縫逐漸擴(kuò)大,最后經(jīng)檢查,裂縫長(zhǎng)度7-8cm,深0.3-1.0cm,個(gè)別裂縫長(zhǎng)度達(dá)13-15cm,深1.5cm,寬0.3mm。本工程雖一次整澆面積較大,但底板厚度不大,僅為35cm,澆筑時(shí)雖氣溫較高,但經(jīng)測(cè)試混凝土中心溫度與表面溫度差最大僅為11℃,仍滿足要求(《混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-92第4.5.3條:混凝土內(nèi)部于表面溫度差不宜大于25℃),在新的《混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002中,沒有這一規(guī)定,證明溫差并不是裂縫產(chǎn)生的決定因素。事實(shí)上就是出現(xiàn)了裂縫。后經(jīng)分析找到了裂縫的原因,對(duì)二、三施工段采取了相應(yīng)的對(duì)策,使第二、三施工段未出現(xiàn)裂縫。
二、分析與對(duì)策
通過(guò)各種公式得到如下數(shù)據(jù)可見齡期在10~14d時(shí),混凝土的溫度應(yīng)力值就逐步趕上及超過(guò)其抗拉強(qiáng)度,故在2天出現(xiàn)的干縮裂縫處逐步開展,到后期理論計(jì)算溫度應(yīng)力,雖大于混凝土抗拉強(qiáng)度,但因裂縫處已釋放應(yīng)力,且混凝土握裹力增加,使鋼筋參與工作,裂縫不再繼續(xù)開展。由此判斷出現(xiàn)裂縫的原因:
。1)水泥用量較大(460kg/m3),32.5號(hào)普通硅酸鹽水泥,水化熱過(guò)高,收縮量大。
。2)由于施工當(dāng)時(shí)陽(yáng)光直射,氣溫較高,風(fēng)力較大,混凝土表面僅覆蓋一層薄草簾,加之現(xiàn)場(chǎng)灑水養(yǎng)護(hù)不夠,水分蒸發(fā)太快,很快出現(xiàn)干縮裂縫。
(3)由于以上兩條原因,使其混凝土階段溫降過(guò)快,溫降過(guò)快即綜合溫差ΔT大,則溫度應(yīng)力就大,故會(huì)使干縮裂縫繼續(xù)開展,成其為溫度裂縫。其對(duì)策有:
(1)要求商品混凝土供應(yīng)商采取措施在不改變水泥品種和混凝土強(qiáng)度等條件下,降低混凝土入模溫度到25℃。選擇較適宜的氣溫澆筑混凝土,盡量避開炎熱天氣。采用低溫井水?dāng)嚢杌炷,并?duì)骨料噴冷水霧進(jìn)行預(yù)冷,對(duì)骨料進(jìn)行護(hù)蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置避免日光直曬,運(yùn)輸混凝土?xí)r也搭設(shè)避陽(yáng)設(shè)施,以降低混凝土拌合物的入模溫度。摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑,如木質(zhì)素磺酸鈣等。在混凝土入模時(shí),采取措施改善和加強(qiáng)入模的通風(fēng),加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。
。2)澆筑混凝土后滿鋪一層塑料布,以保證水分不易蒸發(fā),保持混凝土表面良好溫度。
。3)蓋兩層草簾放慢溫降速度,減少綜合溫差。
三、結(jié)論及建議
1、設(shè)計(jì)措施,在水平結(jié)構(gòu)(如梁、板、墻等)中, 盡量采用中低檔混凝土的強(qiáng)度等級(jí)(C25~C35), 利用后期強(qiáng)度R60;設(shè)置后澆帶,可在冬季最冷月之前2個(gè)月(假定后澆帶的保留時(shí)間為2個(gè)月)或2個(gè)月之前這段氣溫逐漸下降過(guò)程中澆筑的大體積混凝土中使用后澆帶,會(huì)使其發(fā)揮最大的“放”的效用,既可以“放”掉全部由水化熱產(chǎn)生的負(fù)溫差變形,又可以“放”掉30%左右的混凝土收縮變形,還可以“放”掉將近2個(gè)月的季節(jié)負(fù)溫差變形(也差不多是30%左右的最大季節(jié)負(fù)溫差變形)! 2、施工措施,嚴(yán)格控制施工工藝,而施工工藝的中心工作是新澆筑混凝土的養(yǎng)護(hù), 可采取以下方法:
。1)潮濕養(yǎng)護(hù) 混凝土澆筑后, 在其表面不斷地補(bǔ)給水分。補(bǔ)給水分的方法有淋水、濕砂層、濕麻袋或草袋等, 最好在表面蓋1 層塑料薄膜, 這樣水可滲入但又起到保濕作用。潮濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間越長(zhǎng)越好, 但是考慮到工期等因素一般不少于半個(gè)月, 重大工程應(yīng)不少于1個(gè)月。混凝土澆筑后數(shù)月內(nèi),即便養(yǎng)護(hù)完畢, 也不宜長(zhǎng)期直接暴露于風(fēng)吹日曬的條件下。
。2)養(yǎng)護(hù)劑涂層
必須注意養(yǎng)護(hù)劑的質(zhì)量及必要的涂層厚度, 同時(shí)還應(yīng)提供一定的潮濕養(yǎng)護(hù)條件, 覆蓋1層塑料薄膜。
。3)自動(dòng)給水養(yǎng)護(hù)(水平淋水管)對(duì)于一些長(zhǎng)墻、長(zhǎng)梁等結(jié)構(gòu), 可采用自動(dòng)噴淋管(塑料管帶有細(xì)孔), 長(zhǎng)期連續(xù)的淋水養(yǎng)護(hù), 效果較好。
。4)保溫養(yǎng)護(hù)
可采用2~3層草袋或草墊之類的保溫層, 如水工領(lǐng)域采用的保溫被(纖維編織布中填泡沫塑料)是有效的大面積保溫措施, 有條件的地方也可以應(yīng)用; 工民建領(lǐng)域, 冬季設(shè)置蓄熱棚保溫, 棚內(nèi)用碘烏燈或其它熱源補(bǔ)給熱量。有條件時(shí), 在冬季施工中盡可能利用混凝土的水化熱進(jìn)行“自養(yǎng)護(hù)”。
。5)防風(fēng)
風(fēng)速對(duì)混凝土的水分蒸發(fā)有直接影響, 不可忽視。
(6)實(shí)現(xiàn)信息化施工對(duì)于大中型工程, 應(yīng)當(dāng)預(yù)埋測(cè)溫點(diǎn), 跟蹤測(cè)試, 信息反饋, 指導(dǎo)施工養(yǎng)護(hù)。除了注意溫升、溫差外, 更應(yīng)注意降溫速度, 隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化,內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi),基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi),及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,使混凝土的溫度梯度和濕度不至于過(guò)大,以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù),規(guī)定合理的拆模時(shí)間,延緩降溫時(shí)間和速度,充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。
。7)盡快回填土是最佳的養(yǎng)護(hù)介質(zhì), 地下工程混凝土施工完畢應(yīng)盡快回填。
3、材料選擇措施,由于泵送混凝土的流動(dòng)性要求與抗裂的要求相互矛盾,故應(yīng)當(dāng)選取在滿足泵送的坍落度下限條件下盡可能降低水灰比。目前國(guó)內(nèi)攪拌站對(duì)砂石骨料的含水率控制波動(dòng)很大,影響了混凝土的水灰比。調(diào)整配料的水灰比, 對(duì)于控制混凝土的收縮和提高抗裂性是必要的。攪拌站及施工單位都應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要和流動(dòng)度的要求確定較低的坍落度, 根據(jù)施工季節(jié)及運(yùn)輸距離選擇適宜的出廠坍落度和送到澆筑地點(diǎn)的坍落度, 并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坍落度信息隨時(shí)調(diào)整攪拌站水灰比。當(dāng)水灰比不變時(shí), 水和水泥的用量, 即水泥漿量對(duì)于泵送狀態(tài)及收縮都有顯著影響。因此, 在保證可泵性和水灰比一定的條件下, 應(yīng)盡可能降低水泥漿量。砂率過(guò)高意味著細(xì)骨料多, 粗骨料少, 仍然起到增加收縮的作用, 對(duì)抗裂不利。砂石的吸水率應(yīng)盡可能小一些, 以利于降低收縮。水泥品種的選擇應(yīng)根據(jù)大體積混凝土特點(diǎn), 視其結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 以水化熱控制或收縮控制。如以水化熱控制可選用粉煤灰水泥、礦渣水泥及中熱硅酸鹽水泥; 如以收縮控制, 可選用普通硅酸鹽水泥及粉煤灰水泥等。不要輕易采用早強(qiáng)水泥。為了降低用水量, 保證泵送流動(dòng)度, 應(yīng)選擇對(duì)收縮變形有利的減水劑。相對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土可選用普通減水劑, 夏季宜選用緩凝型, 而冬季可選用普通型。粉煤灰是泵送混凝土的重要組成部分。由于粉煤灰的火山灰活性效應(yīng)及微珠效應(yīng), 具有優(yōu)良性質(zhì)的粉煤灰, 在一定摻量下(水泥重量15%~20%), 其強(qiáng)度還有所增加(包括早期強(qiáng)度), 密實(shí)度增加, 收縮變形有所減少, 泌水量下降, 坍落度損失減少。粉煤灰與減水劑摻入混凝土稱為“雙摻技術(shù)”。通過(guò)預(yù)配試驗(yàn)會(huì)取得降低水灰比, 減少水泥漿量, 提高混凝土可泵性的良好效果, 特別是可明顯的延緩水化熱峰值的出現(xiàn), 降低溫度峰值。有的國(guó)外試驗(yàn)資料說(shuō)明收縮變形也有所降低。另外可在混凝土中摻入減縮劑、膨脹劑、纖維等以達(dá)到減縮、補(bǔ)償和增強(qiáng)的作用。