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浅谈建筑工程混凝土开裂原因与质量控制

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  摘要:针对建筑工程施工过程中,混凝土裂缝这一质量通病,其原因与建筑企业在混凝土工程质量控制问题上的疏忽紧密相关,本文从分析探讨建筑工程混凝土开裂的原因出发,思考在质量控制中降低混凝土开裂的一些解决方法。
  关键词:建筑工程 混凝土 开裂
  1、混凝土的开裂现象
   混凝土是由集料、水泥石、气体、水分等组成的非均质固体材料,裂缝是固体材料的某种不连续现象,从混凝土的结构特征分析,可知混凝土的裂缝主要有以下三种:
   (l)粘着裂缝:集料与水泥石的粘接面上的裂缝,主要沿集料周围出现;
   (2)水泥石裂缝:水泥浆中的裂缝,出现在集料与集料之间;
   (3)集料裂缝:集料本身的裂缝。
   在这三种裂缝中,前两种较多,集料裂缝出现较少。混凝土的裂缝主要指粘着裂缝和水泥石裂缝。裂缝的存在,对混凝土的基本性质,比如弹塑性、徐变、各种强度、变形、泊松比、结构刚度、化学反应等产生重要影响。
   在结构工程中,由于在约束条件下的体积收缩、徐变以及受荷变形等因素,混凝土结构构件产生裂缝。对于变形作用引起的裂缝研究还很不成熟,它涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素,混凝土的裂缝防治越来越成为人们关注的焦点。根据国内外的调查资料,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化为主引起的约占80%,属于由荷载为主引起的约占20%。
  2、分析建筑施工中混凝土裂缝产生的原因
  2.1建筑结构设计的原因
   建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝,主要表现在:结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝;对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝;构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝;未充分考虑混凝土构件的收缩变形;采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发、体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展,当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂。 
   2.2混凝土材料的因素 
   首先,不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大,而粉煤灰水泥收缩值较小,快硬性水泥收缩大。一般来说,其水灰比不变,水泥用量越多,混凝土的收缩率越大,因为混凝土的干缩主要产生于水泥浆的干缩,水泥浆越少,混凝土中骨料对干缩的制约作用越显著。  
   其次,混凝土中水的蒸发引起混凝土的收缩,水灰比越大水泥浆越稀,收缩率越大开裂的可能性也越大。同时减少用水量和水泥量对于改善干缩、提高混凝土的抗裂更为有效,但应在正确的方法指导下采用,必须保证混凝土的设计强度要求。  
   再次,粗细骨料含泥量过大、骨料颗粒级配不良都会造成混凝土收缩增大,从而诱导裂缝的发生,骨料的密度大、级配好、弹性模量高、骨料粒径大则可减少混凝土的收缩。外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收缩和徐变,从而会对混凝土的开裂产生影响,掺有外加剂的混凝土干缩值较大,特别是初期干缩值较大。防止裂缝的有效方法是使用膨胀剂,混凝土初期膨胀,后期干缩值小,能有效控制裂缝的发生。  
   最后,混凝土中使用的钢筋越多,产生的握裹力越强,从而约束了混凝土的变形,减少了收缩量,也防止了裂缝的产生。使用焊接钢筋网,纵筋、箍筋布置合理,布置细而密的钢筋能有效地防止裂缝。
   2.3混凝土材料的配合比 
   集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。混凝土水灰比过大,或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。当用同一品种及相同强度等级水泥时,混凝土强度等级主要取决于水灰比。当水泥水化后,多余的水分就残留在混凝土中,形成水泡或蒸发后形成气孔,减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面,在荷载作用下,可能在孔隙周围产生应力集中,使楼板表面出现裂缝,而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,拉力强度低,容易因塑性而产生裂缝。配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度,且是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等。 
  2.4施工工艺及养护的原因 
  首先,混凝土拌和不匀、拌和时间过长,运输时间过长、运输泵送时改变了配合比,浇筑顺序不合理、速度太快等施工会改变混凝土的质量,降低混凝土的性能,引起浇筑后混凝土结构或构件的裂缝。现场振捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣抽撤过快,会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的发生。  
   其次,混凝土的养护可改变混凝土的水化反应速度,影响混凝土的强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则混凝土收缩越小。在养护的过程中必须严格控制混凝土的水化热,对拌和好的混凝土进行预冷却以降低温度,使浇筑后混凝土的最高温度与温度梯度最小,外界对混凝土的约束最小。混凝土养护的目的是为了保证混凝土的正常凝结、硬化。混凝土养护时间过短,保持的湿度过低都会使得混凝土收缩变大,会引起裂缝。  
   最后,施工中,振捣棒直接搁在钢筋上进行振动,钢筋被扰动,同时使得浇筑完的混凝土过早受到振动,影响了钢筋与混凝土的握裹作用,也影响了混凝土的均匀性与密实性。钢筋保护层厚度不足,造成钢筋与混凝土的握裹作用减小,对混凝土变形开裂的约束作用减弱。在风速过大或烈日暴晒的情况下施工,混凝土的收缩值大。大体积混凝土构件浇筑后,抹面的次数和保温工作不到位,易产生表面收缩裂缝。 
  3、混凝土工程的质量控制
   选择合适的原材料、优化配合比设计、严格施工质量管理和加强养护,是有效防治混凝土裂缝的综合措施。混凝土裂缝的防治是一项系统工程,施工和养护是这个系统控制的重要环节。
  1、必须达到设计的限制膨胀率,膨胀剂的掺量是关键,多掺对强度不利,少掺则难达到补偿收缩的抗3、根据施工配合比把各种材料投入搅拌机中,计量要准确,尤其是抗裂材料用量和用水量,为使掺膨胀剂混凝土拌和均匀,其拌制时间要比普通混凝土延长30S。
  4、水灰比的高性能混凝土对用水量很敏感,施工前必须标定或校核量水系统,并扣除集料将带入的游离水。
  5、选择气候条件。在炎热气候下,浇筑的混凝土中温度很高,水分蒸发加快,应选择合适的温度和湿度。
   6、混凝土振捣要密实,不漏振,也不过振。各部位混凝土振捣时间和次数必须均匀,尤其是配筋密集的施工部位,不能对有的部位进行长时间的振捣,而有的部位漏振,否则混凝土的均匀度、密实度差,易导致开裂,影响混凝土的抗渗性能。
  7、应杜绝商品混凝土中途或现场掺水事件的发生。
  8、浇注好的混凝土在终凝前,要多次抹压,防止沉缩裂缝出现。
  结束语
   裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。在施工中切实抓好混凝土的配和比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节,通过改善混凝土的质量并采取有效的浇注后的防治措施,混凝土的裂缝现象是可以避免的。  
  参考文献
  [1]GB 50010-2002 混凝土结构设计规范
  [2] JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》
  [3] GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》
  [4]吴中伟廉慧珍.高性能混凝土.北京:中国铁道出版社,2009
  [5]郑念中.建筑施工技术的成就与展望.施工技术,2009(10)
  [6]黄士元.混凝土早期裂纹的成因及防治.混凝土,2000 (7)


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