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為什么控制混凝土裂縫這么難?
2019-6-18   點擊:2655



混凝土時工程建設中應用最為廣泛的建筑材料,但在應用過程中的開裂問題是最為頭疼的技術難題。造成混凝土裂縫的因素很多,混凝土水化過程,放出熱量,造成混凝土溫度上升并與外界產生熱量交換,在混凝土內部和表面、表面與外界環境之間會形成一個明顯的溫度梯度,形成溫度應力?;炷翝仓戤吅?,在氣溫、風速、日照等各種因素的多重作用下,混凝土表面的相對濕度不斷降低,在混凝土表面形成濕度梯度引發干燥收縮裂縫的發生?;炷恋膬炔康乃嗨厝粫幕炷羶炔康乃?,當水化消耗水的速度大于外界水分的補給速率時,混凝土也會引發混凝土體積的自收縮。所以說,混凝土的早期開裂問題非常復雜,涉及到許多因素,屬于一個眾多因素交叉作用的復雜問題,需要綜合考慮各種因素,全面分析。


 1)混凝土自身因素

商品混凝土拌合物狀態與以前的混凝土有很大的變化,由干硬性、預制化向大流動度的泵送發展。為了滿足混凝土泵送施工要求,造成水泥等膠凝材料用量增加,砂率增大,導致混凝土拌合物中粗骨料體積減小,混凝土體積穩定性降低,混凝土收縮變形顯著增加。因此,產生裂縫的客觀因素變得復雜,控制難度增加。再者,混凝土抗拉強度僅是抗壓強度的1/81/15,抗拉能力相對較差,當拉應力超過抗拉能力時便會導致混凝土開裂,尤其是混凝土初齡期,微弱的拉應力都會導致混凝土開裂。將混凝土裂縫問題全部歸咎于施工單位的施工已經很難解釋頻發的裂縫問題,這也使關注的焦點逐漸轉向工程設計、施工和混凝土材料多種因素的控制。

 2)混凝土原材料方面的因素

為了滿足施工進度和模板周轉速度的要求,片面追求混凝土早期強度。多年來強度第一、強度為宜的錯誤觀念從混凝土行業傳遞到水泥行業,造成把水泥強度與活性等同,認為強度的唯一來源就是水泥。錯誤的認識造成水泥熟料早期強度高、細度增加,再加上水泥中的石膏形態和數量沒有正確優化,堿含量高,在提高水泥早期強度的同時也導致水泥水化熱和混凝土的收縮變形顯著增加。其實,水泥的早期強度既有化學方面的作用也有物理方面的作用,通過優化水泥的顆粒分布,也可以提高物理作用對強度的影響,這一點卻又是很容易被忽視的。

 砂石原材料的粒形、級配和含泥量對混凝土收縮有很大的影響,砂子粒形和級配差,要達到相同的坍落度漿體用量增加,砂率增大,混凝土的穩定性變差。砂含泥量增加不僅影響到混凝土拌合物的強度也會對混凝土的收縮產生影響,一般來說,隨著含泥量的增加,混凝土裂縫產生時間和產生條數都增加。加強砂石原材料的質量控制,提高混凝土的體積穩定性,降低混凝土裂縫產生的風險。

 外加劑和礦物摻合料種類繁多,質量參差不齊,假粉煤灰、假礦粉的現象時有發生,進廠檢測難度大,有時很難發現。有時在試驗過程中,只重視抗壓強度的試驗,對其他性能和體積穩定性缺乏研究。對各種外加劑和摻合料的特性和使用范圍研究更少,使用過程中往往根據已有經驗和主觀意識進行使用,無形中增加了混凝土裂縫出現的幾率。


3)結構設計方面的不足

工程結構設計人員只重視結構承載能力,確保結構不倒塌、不破壞,不產生過大的變形,沒有安全問題。設計人員對結構承載極限給予足夠的重視并嚴格執行,但對混凝土材料的收縮以及結構應力對混凝土變形的影響不夠重視或完全忽視。很多工程設計人員不了解混凝土材料的性能,甚至只了解一個大概。例如,現澆混凝土結構的剛度增加,抗震烈度提高,結構物所受的約束應力加大,若采用高強度鋼筋代替中低強度等級的鋼筋,導致鋼筋的使用應力也顯著增加,這樣裂縫的寬度也會相應增加。

4)施工人員對混凝土的養護問題認識不足

經過幾十年的發展,混凝土組成和混凝土施工工藝都有很大的發展,現場施工工人往往不了解,不重視這種差異和變化,依然按照傳統的經驗和養護方法進行施工。施工工人往往缺乏針對具體環境,具體工程結構的針對性措施,不能有效控制裂縫的出現。對于剛澆筑的混凝土,養護的開始時間往往比養護持續時間更重要,但很多施工單位沒有意識到這一點,很容易導致早期裂縫的出現。再加上,為了縮短工期,加快模板周轉,過早的拆模以及養護不足和不養護加劇了混凝土裂縫的形成和發展。

此外,在混凝土澆筑過程中,施工工人為了降低勞動強度,私自加水,增加混凝土坍落度?;炷撂涠鹊拿つ吭黾釉斐苫炷岭x析分層,嚴重破壞混凝土拌合物的勻質性,使混凝土收縮產生差異,增加產生裂縫的幾率。


5)裂縫控制缺乏整體思維

影響混凝土開裂的因素很多,就單一因素來評價和研究是不夠的,裂縫產生的原因是一種、兩種甚至多種原因共同作用的結果。從哲學上來看,影響裂縫的因素有主要的,也有次要的。因此,在工程實踐中,根據氣候溫度、施工環境、施工工藝以及工程結構的特點的等因素,抓住產生裂縫的主要矛盾,兼顧次要矛盾。但實際施工中,形成裂縫的主要因素和次要因素不是一成不變的。一般來說剛硬化的混凝土(無論承載與否)置于環境溫度和濕度時,一般會受溫度收縮(與冷卻有關的收縮應變)和干燥收縮(與失水有關的收縮應變)。這兩種收縮應變何者占主要地位,在一定條件下,取決于結構尺寸、混凝土原材料特性以及配合比等其他因素,對于大體積混凝土結構(厚度接近或超過1m),溫度收縮是形成裂縫的主要因素,對于板面結構失水造成的干燥收縮是形成裂縫的主要因素。在混凝土裂縫控制的過程中,造成混凝土裂縫的因素是動態變化的,有時又相互影響。很難準確地量化混凝土開裂敏感性的因素,這就造成混凝土工程裂縫的難度,只能針對特定條件,具體問題具體分析。采取針對性措施控制裂縫。



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