混凝土面层裂缝成因及措施省级期刊投稿

 

　　关键词：码头混凝土面层；裂缝成因；对策

 

　　Abstract: Along with our country economy to build the need of development, emerged a large number of dock project, the construction technology get perfect and improve with engineering become more. But there are still a crack problem affecting the life of wharf surface layer. This paper briefly illustrates crack causes and measures

 

　　Key words: pier concrete surface crack; countermeasure;

 

　　中图分类号：TU757.4      文献标识码：A

 

　　一、前言

 

　　随着我国经济建设发展的需要，涌现出大量的码头工程，其施工工艺和施工技术也随着工程越来越多而得到了完善和提高。但是依然存在裂缝问题影响着码头面层的寿命。本文就此问题简要说明裂缝成因及措施

 

　　二、裂缝原因

 

　　1、从结构物所受荷载来看

 

　　1.1是由外荷载应力引起的裂缝, 即荷载裂缝。

 

　　1.2是由变形变化引起的裂缝。

 

　　1.2.1硬化收缩

 

　　混凝土的收缩过程实际上是水泥和水发生水化作用的过程，在此过程中，混凝土的收缩变形可正可负，普通硅酸盐水泥混凝土的收缩变形是正的，即缩小变形，而矿碴硅酸盐水泥及掺粉煤灰混凝土的收缩变形是负的，即膨胀变形，对抵抗裂缝的产生有利。

 

　　1.2.2塑性收缩

 

　　混凝土浇筑4～10h左右，水泥水化反应剧烈，水泥凝胶的晶体结构越来越多，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩，这都发生在初凝过程，终凝以前。一般情况下，码头面层的顶面先干，内部后干，致使外部发生塑性收缩，而内部还未发生，这时就使面层顶部任一微小的单元体受到变形产生的拉应力作用。而此时混凝土处于凝结过程或硬化初期，抗拉强度极低，极易产生裂缝。

 

　　1.2.3失水干缩

 

　　混凝土中含有大量的空隙，粗细毛细孔。这些空隙、毛细孔中存在着以物理力学结合水方式存在的自由水及以物理化学方式结合的吸附水。当环境干燥，太阳直射时，自由水先期蒸发，并且在细孔及微细毛细孔中产生毛细压力，水泥石承受毛细压力后产生压缩变形。待毛细水蒸发后，进一步蒸发吸附水，首先蒸发晶格间的水分，其次蒸发分子层中的吸附水。因为砂、石的压缩率低，水泥石的压缩率高，所以这些水分的蒸发引起显著的水泥石压缩，产生混凝土干缩变形的主要部分，也即码头面层裂缝的主要原因。

 

　　1.3由施工操作如制作、脱模、养护、堆放运输、吊装等起的裂缝。

 

　　1.3.1混凝土搅拌时间

 

　　时间太短，容易产生无规则网状裂缝；时间太长，或发生塑性收缩，或者发生材料离析，导致面层裂缝。

 

　　1.3.2浇筑速度太快，一方面来不及全面振捣会使振捣不密实，混凝土沉陷、泌水；另一方面人为加水，改变水灰比，又无法充分拌和，会在混凝土内部产生不均匀的自由水，增加孔隙率，也就增大了混凝土的干缩，导致裂缝发生。

 

　　1.3.3早期养护不当，因为码头面层较薄，面积较大，水分极易在阳光、风力作用下挥发。养护不当，水分挥发的越早、越快，则裂缝产生的越早、越快，现象就越严重。

 

　　2、从混凝土的凝结过程看

 

　　2.1当钢筋混凝土预制面板对现浇面层收缩的约束力较大，当面层收缩变形较大时，就容易产生约束性裂缝。现浇面层混凝土中存在从多余的游离水，水份蒸发后混凝土表面与内部变形不一致，也会导致约束性缝裂产生；还有就是现浇面层混凝土坍落度过大，可塑性差，一经振捣，混凝土中石子下沉，水泥砂浆上浮，导致混凝土面层材料上下不均匀，混凝土硬化后上下收缩不一致，产生约束性裂缝。

 

　　2.2干缩性裂缝主要是养护期内养护方法不当或养护不及时，造成表面失水过多、多早，水泥没有充分水化，发生较大的干缩变形面产生的；当风力较大，气温较高，使得混凝土表面水份蒸发较快，容易产生干缩性裂缝。

 

　　2.3不均匀性裂缝是指混凝土中所用的砂石中杂质（如泥土、粉尘、有机物等）含量过大、砂石级配不良或骨料粒径过大，拌制混凝土时计量不准确，混凝土时干时稀等原因导致混凝土均匀性差而产生的。振捣时插点随意，不均匀，振捣时间不一致使面层混凝土不均匀而产生不均匀性裂缝。

 

　　三、针对以上问题可采取的措施

 

　　1、对于变形引起裂缝的措施有：

 

　　1.1在混凝土中加铺钢丝网或加一种防裂材料丙纶纤维，规格19mm，添加量为0.8-～0.9kg/m3，这样可以减少混凝土的沉降收缩；同时可以提高混凝土的抗拉强度，增强混凝土的韧性。

 

　　1.2在混凝土浇注过程中，对于局部表面出现的泌水，用海棉或其他工具及时析出。完成后马上用塑料薄膜将砼表面覆盖，防止水分蒸发。

 

　　1.3经过多次压光抹面后，在混凝土初凝后，先用塑料薄膜将砼表面覆盖养生。等混凝土终凝后，改用粘垫覆盖，并洒水湿润养护 。

 

　　施工工人原因引起的裂缝应从施工管理、监理方面进行严格控制，主要有针对性的做好几个方面：

 

　　2.1严格控制混凝土搅拌时间，一般自落式搅拌机搅拌时间不少于2分钟，有条件情况下最好进行试拌，调整确定具体搅拌时间。

 

　　2.2控制混凝土的浇筑速度，特别是气温较高时，浇筑、振捣、抹面三个环节要配合得当，不能脱节，同时禁止在施工过程是随意增减用水量，确保水灰比；　　2.3加强混凝土的早期养护，混凝土养护期间应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发。暴露面保护层混凝土初凝前，应卷起覆盖物，用抹子搓压表面至少二遍，使之平整后再次覆盖，此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面，直至混凝土终凝为止。

 

　　温度控制

 

　　3.1对于大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。特别注意的是避免在雨中或大风中浇灌混凝土。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。

 

　　3.2采用改善骨料级配，砂选用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，级配要好，从而可能提高混凝土自身的强度，相对可以减少水泥用量，拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度对克服温度裂缝有好处。　　　3.3对大体积混凝土构建施工时要减小混凝土浇注的分层厚度，在条件允许时减缓混凝土浇注速度，以不出现冷缝为原则。热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在原有吊装孔基础上增加预留孔，大方块浇注完毕养护时期，吊装孔和预留孔内的养护水由于水泥水化热而造成温度升高，为此，每隔2-3小时孔内换一次水，孔内热水沿块体四周流下，既可以降低方块内部的温度，减少混凝土内约束作用。

 

　　选择适当外加剂，尤其是减水剂

 

　　可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。外加剂中糖钙能提高混凝土的和易性,使用水量减少20 %左右,水灰比可控制在0. 55 以下,初凝延长到5h 左右。使用减水防裂剂防裂主要是因为混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水。提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。

 

　　混凝土的早期养护

 

　　混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。只要按照施工规范，科学管理，精心组织安排，积极应对突发情况，就一定能在码头混凝土施工中减少裂缝，将裂缝的危害控制在允许范围内。

 

　　三、混凝土裂缝定义

 

　　裂缝是由混凝土在温度和湿度变化的条件下, 逐步硬化并产生的体积变形。由于各种材料变形不一致且不均匀，相互约束而产生初始应力--拉应力或剪应力,造成在骨料与水泥石粘结面或水泥石本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝, 一般称为微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的、不连贯的, 在荷载作用下或进一步产生温差、干缩的情况下, 裂缝开始扩展, 并逐渐相互串通, 从而出现较大的肉眼可见的裂缝, 称为宏观裂缝, 即通常所说的裂缝。

 

　　四、总结

 

　　引起码头混凝土面层裂缝的原因很多，在实际工作中要有选择的侧重，并且要根据实际情况利用有利资源，在做到防治裂缝的同时做到经济上的节约，管理上的方便。