混凝土結(jié)構(gòu)早期收縮裂縫的研究

引言結(jié)構(gòu)初期以及投入使用后都有可能形成裂縫。假設(shè)不以積極的措施治理早期裂縫，那么必然會埋下隱患，影響建筑項目日后的使用，而投入使用后之所以會形成裂縫，其根本原因在于承受了過大的荷載。基于此非常有必要深入解析引起早期裂縫的原因，并針對性的采取相關(guān)措施。1早期裂縫分類1.1早期裂縫（先天及原生裂縫）、后天裂縫先天裂縫：即設(shè)計不當(dāng)而引起的結(jié)構(gòu)裂縫。原生裂縫，即結(jié)構(gòu)中的裂縫是由于施工工藝不當(dāng)而引起的；后天裂縫，顧名思義即結(jié)構(gòu)在投入使用后由于長期荷載或者由于不正常使用，而引起荷載過大，造成的突發(fā)損傷裂縫。一般認(rèn)為前兩者屬于早期裂縫。1.2變形裂縫、荷載裂縫變形裂縫：即受溫度、膨脹、收縮以及不均勻沉降等因素而造成的裂縫。荷載裂縫，即早期裂縫的一種，其形成原因主要與動、靜的在外荷載有關(guān)。1.3貫穿裂縫、表面裂縫、縱深裂縫、清層裂縫所謂貫穿裂縫顧名思義指的是在整個構(gòu)件中，都存在裂縫，比如從板梁到梁底、空腹處；或者囊括整個腹板、馬蹄T梁裂縫；表面裂縫，通常情況下針對此類裂縫，可結(jié)合灌漿封閉等簡單的方法進(jìn)行處理即可，短期之內(nèi)，并不會對結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生較大的影響，另外就建筑物的裂縫分類來看，約有50~60%屬于此類裂縫。1.4按是否受力區(qū)分其一是非受力控制斷面：通常此類裂縫并不會對結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生多大的影響。即非關(guān)鍵部位出現(xiàn)表面裂縫，常見的包括橋梁護(hù)欄附屬結(jié)構(gòu)、工程等等。相反的如果是關(guān)鍵部位，即結(jié)構(gòu)受力控制斷面存在早期裂縫，就必須引起足夠的重視，結(jié)合實際情況選擇重建、加固等處置措施。而在決定采取何種處置措施時，首先需要結(jié)合裂縫的性質(zhì)，比如出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)受拉區(qū)、索類結(jié)構(gòu)錨頭等等。2早期裂縫成因2.1混凝土原材料和配合比因素水泥：水泥對混凝土開裂性能的影響主要體現(xiàn)在如下幾方面：品種、強(qiáng)度、凝結(jié)時間、細(xì)度、安全性、水化性等等；骨料的影響因素主要體現(xiàn)在骨料的線膨脹系數(shù)、強(qiáng)度、含泥量、表觀密度、硫酸鹽含量、彈性模量、吸水量等等；而水中的物質(zhì)含量，比如氯化物、可溶物、不溶物、硫化物、硫酸鹽含量等因均有可能對各種建筑材料的性能產(chǎn)生影響，比如影響混凝土強(qiáng)度、干擾水泥水化、不利于外加劑充分發(fā)揮作用等等；外加劑，當(dāng)前在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)充分運(yùn)用混凝土化學(xué)外加劑了，由此非常有必要充分關(guān)注其與水泥的適應(yīng)性；外摻材料：毋庸置疑在實際運(yùn)用中常常將粉煤粉、高爐礦渣、礦物質(zhì)超細(xì)粉等工業(yè)礦渣摻于混凝土之中，以提升其性能優(yōu)勢，因此非常有必要深入研究這些物質(zhì)是否會影響混凝土的耐久性、抗裂性。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計超靜定結(jié)構(gòu)在混凝土結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，除了存在較多的內(nèi)部約束之外，局部受力、變形都有可能使其它部位應(yīng)力、變形，這樣一來，即很容易引起部位開裂，尤其是抵抗力相對薄弱的地方。構(gòu)造鋼筋過少。在設(shè)計時，容易忽視布置構(gòu)造鋼筋，而多以計算控制斷面主盤布置為，就當(dāng)前結(jié)構(gòu)的使用要求來看，現(xiàn)有鋼筋構(gòu)造明顯存在很多不足之處。結(jié)構(gòu)中較易開裂的部分多為應(yīng)力集中、界面突變以及結(jié)構(gòu)角隅等，未合理的設(shè)置結(jié)構(gòu)縫。2.3溫度應(yīng)力由于混凝土水化熱、日照溫度等局部溫差變化與收縮，很容易影響混凝土結(jié)構(gòu)，并形成裂縫?；炷?xí)S著所溫的降低，而收縮變形，同時又會受到內(nèi)部熱賬混凝土的影響。2.4混凝土施工工藝、養(yǎng)護(hù)因素除澆筑之外，其施工工藝還包括運(yùn)輸、拌制等；在具體施工中主要存在如下問題：①衡器的準(zhǔn)確性偏低；②運(yùn)輸環(huán)節(jié)，存在嚴(yán)重的水泥資源、混凝土損失、離析現(xiàn)象；③未能使用合理的施工工藝澆筑混凝土，使得混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的離析、不密實、模板變形、溫度升高等問題；養(yǎng)護(hù)措施及施工環(huán)境：假設(shè)施工環(huán)境的風(fēng)速大、空氣較為干燥、濕度偏低，那么即意味著混凝土在很短的時間內(nèi)就會蒸發(fā)掉水分了，引起大面積的混凝土收縮；如果不能切實做好棚罩、灑水、覆蓋等相關(guān)工作，那么剛完成澆筑的混凝土在很短的時間之內(nèi)，就會面臨著嚴(yán)重的失水問題，加之抵抗塑性收縮拉應(yīng)力的影響，極易引發(fā)塑性裂縫。2.5干縮、收縮、沉淀裂縫在混凝土終凝前，很容易發(fā)生塑性收縮，新澆混凝土的泌水速度如果小于其表面水的蒸發(fā)速度，由于表面失水過為嚴(yán)重，就會加大顆粒毛細(xì)管壓力，此時混凝土的表面由于拉應(yīng)力的影響而發(fā)生收縮，混凝土在塑性狀態(tài)下，其抗拉強(qiáng)度是最低的且小于拉應(yīng)力，就會形成塑性收縮裂縫。而在完成終凝后，由于水泥漿體損失水分而引起的裂縫，即為混凝土干縮裂縫。而沉淀裂縫指的是由于骨料下沉而引起的裂縫，其多發(fā)生于抹面后、振搗、澆筑等施工環(huán)節(jié)之中。2.6荷載、振動裂縫此類混凝土裂縫與施工時各種不當(dāng)措施有關(guān)：①臨時增加荷載；②施加預(yù)應(yīng)力；③拆除吊裝、支架的時間過早，這與結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度偏低以及施工機(jī)具的振動、運(yùn)轉(zhuǎn)而引起混凝土受損。3早期裂縫控制措施3.1降低水化熱在選用水泥時，盡可能的選擇水化熱低的的粉煤灰水泥、礦渣水泥；在拌和物拌中要積極降低水膠比，比如使用減水、緩凝等外加劑，從而優(yōu)化混凝土拌和物的保水性、流動性，這樣一來不僅有效控制水化熱，同時具有延緩熱峰時間的作用；另外為了減少水泥用量，可多加粉煤灰、骨料等摻和料。3.2預(yù)防收縮裂縫首先合理選擇水泥，盡可能選擇收縮量小的，比如粉煤灰水泥、低熱減水劑，這有利于避免水灰比過大，而引起干縮，合理把控混凝土攪拌及施工配合比，盡量將混凝土用水量控制在設(shè)計用水量之中，為減少收縮，還可適當(dāng)摻加合成纖維；盡量不要選擇陽光直射或者夜間澆筑混凝土，另外為了減少形成裂縫，在完成澆筑之后，可配合二次抹面的方法，為了提升混凝土表面的水份，需要合理調(diào)整配合比，增加混凝地水；加大養(yǎng)護(hù)混凝土工作，比如結(jié)合實際引入遮陽、擋風(fēng)等相關(guān)措施，盡可能使混凝土保持表面的濕潤度，結(jié)合實際，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)，合理涂刷養(yǎng)護(hù)劑。3.3控制溫度應(yīng)力裂縫同樣是從選擇水泥方面入手，盡可能選擇那些凝結(jié)時間長、且低水化熱的的水泥，除了可將高效減水劑、緩凝劑加入混合物之中，還要確保所選擇的粗骨料的顆粒級配佳、粒經(jīng)大；在正常施工、泵送的基礎(chǔ)上，控制混凝土流動性，水灰比，從而達(dá)到減少混凝土用水量的作用；控制混凝土入模溫度，如果施工時溫度較高，可降低原材料的溫度，澆筑盡量選擇環(huán)境溫度較低的時間段，在運(yùn)輸混凝土?xí)r，一定要做好遮陰工作，比如置埋混凝土，通入冷水降溫，使用冰水作為攪拌用水；合理化施工順序，結(jié)合各種方法降低構(gòu)筑物散熱約束，合理控制內(nèi)外溫差，以控制速率。3.4施工控制做好施工管理，提升模板支架的承載力，穩(wěn)定性、剛度；在振搗混凝土?xí)r，要特別注意避免以下情況：①砂漿過于集中；②混凝土攤鋪；③混凝土流淌等，由專人監(jiān)管振搗過程，避免發(fā)生松扣下沉等問題，同時在拆模前一定要確保其試塊的強(qiáng)度符合設(shè)計允許值；加強(qiáng)管理，在具體綁扎鋼筋時要做好管理負(fù)彎矩鋼筋的工作，在振搗混凝土?xí)r要始終“快插、慢拔”這一基本原則，如果振搗的時間過短，很容易影響混凝土的均勻性，相反的如果時間過長，則很容易出現(xiàn)浮漿問題；混凝土在完成澆筑工作之后，還要進(jìn)行二次收面，具體選擇在二次振搗、終凝前進(jìn)行；合理設(shè)計施工時間，避免由于工期緊，而影響承載時間，損傷混凝土局部形成集中應(yīng)力，最后形成裂縫