浅谈预防耐久性混凝土收缩裂缝__墨水学术,论文发表,发表论文,职

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:134

副标题#e#      随着铁道部跨越式发展的需要及客运专线对混凝土结构的特殊要求,混凝土施工对耐久性要求显得尤为突出,如何实现混凝土的耐久性也逐步引起大家的关注与研究。收缩裂缝是目前最常见的通病,本文结合长期的施工经验,分析其产生原因和预防措施。
一、 耐久性混凝土裂缝产生的原因与分类
1　温差收缩裂缝
        混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大,特别是耐久性混凝土更易发生此类裂缝。耐久性混凝土施工,一般要求一次性整体浇筑,浇筑后由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不容易散发,混凝土内部温度将显著升高,而混凝土表面则散热较快,由于混凝土内部与表面散热速率不一样,形成较大的温度梯度,从而使混凝土内部产生压应力,表面产生较大的表面拉应力。同时,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,温差产生的表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。混凝土降温阶段,由于逐渐降温而产生收缩,再加上混凝土硬化过程中,由于混凝土内部拌和水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用,促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束,也会产生很大的拉应力,导致出现收缩裂缝。
2　高强度收缩裂缝
       耐久性混凝土高强度收缩裂缝主要产生原因表现在过分强调混凝土强度或为了保险而多用了水泥,用了高强度水泥。还有一种就是赶工期、赶进度,追求早期强度加入了早强水泥或早强剂。混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。
3　级配收缩裂缝
       级配收缩裂缝主要指因为各种骨料级配的差异引起的收缩裂缝。在现场施工过程中,往往都忽视骨料粒形与级配。因为粗骨料的级配与粒性不好,必然要加大混凝土的胶凝材料的总量和用水量,这样就加速了混凝土的收缩,以致产生裂缝。在耐久性混凝土中,必须控制水胶比与用水量。
二、　干缩裂缝
       干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0. 05~0. 2 mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。
1　吸水收缩裂缝
       吸水收缩主要是忽视骨料的吸水率而引起的收缩。由于水的迁移而引起,但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,混凝土体的相对湿度降低,体积减小。同样因为吸水率大的骨料,配制的混凝土会有较大的长期收缩,直接影响混凝土的抗裂性。
2　使用不合格水泥
       在水泥活性大、含碱量高,也会加剧引起开裂。因为水泥活性大混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝加速扩展。
3　振捣收缩裂缝
       耐久性混凝土施工过程中由于振捣不密实、不均匀,或是出现漏振、过振等情况,会造成砼离析、密实度差,导致混凝土实体强度降低,也会产生收缩裂缝。混凝土未振捣密实,环境中有害离子就容易渗入、被渗透吸收,这样加速混凝土耐久性的#p#副标题#e#降低,反过来产生更大的收缩裂缝。砼内部气泡不能完全排除时,钢筋表面的气泡则会降低砼与钢筋的粘结力。钢筋若受到过多振动,则水泥浆在钢筋周围密集,也将大大降低粘结力。
三、　裂缝的预防措施
        根据以上耐久性混凝土收缩裂缝的具体分类与产生原因剖析,不难发现要想防止收缩裂缝的产生,过程控制是关键,要采取必要的措施落实过程控制。
1　设计措施,精心设计混凝土配合比 
       混凝土配合比设计时,不仅要考虑强度,更要充分考虑耐久性能。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。
2　施工措施
1）　优选各种原材料,严禁不合格材料进场
(1)在选择耐久性混凝土用水泥时,在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5 d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
(2)骨料在混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80% ~83%,因此,在选择骨料时,应选择吸水率小、线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。
(3)砂除满足骨料规范要求外,应适当放宽石粉或细粉含量,这样不仅有利于提高混凝土的工作性,而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。有研究表明,砂子中石粉比例一般在15% ~18%之间为宜。
(4)粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当,烧失量小,含硫量和含碱量低,需水量比小,均可掺用在混凝土中使用。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些好处均有利于提高混凝土的抗裂性能。
(5)高效减水剂和引气剂等复合使用或采用含有引气、保坍、缓凝成分的复合式减水剂对减少耐久性混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善和提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用,也是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分。
(6)严禁控制不合格原材料进场。加强对原材料的检验,不合格品严禁控制进入施工现场,因为配合比设计无论有多好,只要原材料稍有差异,就从源头上难于保障实体质量。
2）　严格控制混凝土的入模温度
       混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。冬季搅拌混凝土前,经过热工计算和试拌确定水和骨料需要预热的最高温度,确保混凝土的入模温度不低于5℃,水泥、粉煤灰和外加剂在使用前运入暖棚自然预热,但不得直接加热;夏季混凝土的搅拌尽可能选择在温度较低的晚上或夜间,水泥、砂、碎石的储存仓和料堆用遮阳布作防晒处理,砂、碎石喷水降温,对拌和用水作隔热处理,在极高温天气下,在拌和用水中加碎冰作为拌和用水的一部分,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。确保混凝土的入模温度不超过30℃。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止“过速冷却”和“超冷”,过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大,而且早期的过速超冷会影响水泥—胶体体系的水化程度和早期强度,更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大,引起温差裂缝。
3）　加强混凝土的浇灌振捣的控制
防止振捣不密实,振捣不均匀,或是漏振、过振。采用两次振捣技术,改善混凝土密实性强度,提高抗裂性。
4）　混凝土尽可能晚拆模
拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上,保证混凝土的强度在达到相关百分率即#p#副标题#e#模板拆除必须达到的相关强度后才可以拆模。
5) 　加强养护
        混凝土的裂缝与混凝土的收缩有关。试验表明,干缩在浇筑28 d收缩40%, 3个月收缩60%, 6个月收缩80%,干缩与浆骨比有关,当浆骨比一定是与水胶比有关。由于现代硅酸盐水泥发热量大,细度小,混凝土早期强度高,早期裂缝为60%,所以控制早期裂缝由为重要。采取的措施就是及时养护,拆模时间要以混凝土的内外温差来定,不能随意;尤其不能在拆模后才开始浇水养护,因为那样会造成混凝土因解除束缚,而内外温差大造成开裂。同时对养护时间要严格控制,不得小于14 d。
      裂缝是耐久性混凝土施工中的通病,如何预防裂缝的产生将是一项长久而且具有深远意义的工作。施工人员在施工中需加强责任心,从原材料把关开始,加强过程控制,不断总结、不断改进。