預(yù)拌混凝土水平結(jié)構(gòu)施工早期裂紋控制初探

　　隨著預(yù)拌混凝土的推廣應(yīng)用，梁板結(jié)構(gòu)混凝土裂紋的控制越來越成為廣大施工單位，特別 是商品混凝土生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。為此筆者就此進(jìn)行了工程調(diào)查，查閱了國內(nèi)外有關(guān)資料 ，并在部份工程進(jìn)行了試驗(yàn)，現(xiàn)將裂紋產(chǎn)生的一些規(guī)律、原因分析和控制辦法作以闡述， 望諸同行們共同探討。

　　1　裂紋產(chǎn)生的規(guī)律

　　通過沈陽地區(qū)數(shù)十年工程調(diào)查，總結(jié)如下規(guī)律：

　?。?）春秋季節(jié)為北方地區(qū)梁板結(jié)構(gòu)裂紋多發(fā)期，大風(fēng)天施工的樓板如不采取有效措施裂紋 多而寬，陰 天、小雨天施工的樓板裂紋極少；

　?。?）樓板裂紋一般發(fā)生在澆筑后1～3小時(shí)，板面裂紋多在梁板交界處、厚度變化 處、梁板鋼筋上部。混凝土表面搓毛裂紋少，表面壓光裂紋反而多；

　　(3)樓層越高，由于高空風(fēng)速大且泵送混凝土坍落度大，樓板裂紋越不易控制;

　　(4)樓板厚度越大，裂紋越少。

　　2　裂紋原因分析

　　預(yù)拌混凝土為滿足運(yùn)輸、泵送的要求，其水泥用量較現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土大，同時(shí)，混凝土砂率 增大及外加劑 的摻入，使坍落度為80～200mm的預(yù)拌混凝土收縮大大加大，有關(guān)資料介紹，混凝土早期 裂紋主要是沉縮和干縮引起的。混凝土沉縮變形之大小與混凝土流態(tài)有關(guān)，混凝土流動(dòng)性越 大，相對(duì)沉縮變形亦越大，如不注意，極易引起早期裂紋。此外，混凝土在硬化過程中，水 份蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生脫水收縮，從而造成早期干縮裂紋?；炷帘砻嫠菡舭l(fā)速度越快，其干 縮值越大。歸納起來，影響混凝土沉縮和干縮的因素有如下幾個(gè)方面：

　　2.1　混凝土流動(dòng)性

　　混凝土流動(dòng)性越大，沉縮量越大。中等流態(tài)混凝土相對(duì)沉縮變形為60×10-4～10 0×10-4，大流態(tài)混凝土則為200×10-4，沉縮變形幾乎超過普通干縮變形的30 ～60倍。

　　2.2 　水泥品種和礦物成份

　　水泥中各種礦物成分對(duì)干縮影響不一，其中C2S和C4AF收縮率小，C3A收縮率最大。因 此，耐硫酸鹽水泥和低熱水泥其礦物成份中C2S和C4AF相對(duì)含量多，C3A含量少，其干 縮相應(yīng)也較小，詳見表1，表2。

　　表1 　水泥礦物的化學(xué)特性
　　礦物名稱 強(qiáng)度發(fā)展 化 學(xué)熱 干縮
　　早期 后期
　　C3S 大 大 中 中
　　C2S 小 大 小 小
　　C3A 大 小 大 大
　　C4AF 小 小 小 小

　　表2 　各種硅酸鹽水泥中礦物含量(%)
　　礦物成份 普通水泥 低熱水泥 早強(qiáng) 水泥 耐硫酸鹽水泥
　　C3S 52 41 65 57
　　C2S 24 34 19 23
　　C3A 9 6 8 2
　　C4AF 9 13 9 13

　　此外應(yīng)避免不同品種水泥混用，因不同品種水泥凝結(jié)速度、收縮值均不同，混用會(huì)導(dǎo)致 混凝土開裂。

　　2．3　水泥細(xì)度

　　水泥顆粒的粗細(xì)，對(duì)水泥的性質(zhì)有很大影響，顆粒越細(xì)其水化、凝結(jié)硬化速度越快，早期和 后期強(qiáng)度均較高，需水量增大，但水泥顆粒過細(xì)，其在空氣中的收縮性也較大，因此國家標(biāo) 準(zhǔn)中對(duì)水泥細(xì)度作了相應(yīng)規(guī)定。

　　2．4　混凝土體積形狀

　　大體積混凝土(最小截面尺寸＞1m)，由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度升高 產(chǎn)生很大內(nèi)外溫差，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力造成硬化初期混凝土的開裂。

　　2．5　外加劑收縮的影響

　　據(jù)資料介紹，當(dāng)配合比和用水量不變時(shí)，用木鈣配制的坍落度增大混凝土，收縮值略大于不 摻木鈣的基準(zhǔn)混凝土，摻高效減水劑配制的高強(qiáng)混凝土其收縮值與不摻者相比，差別不大， 略有降 低?？傊?，在商品混凝土中，摻減水劑用于改善和易性，增大坍落度時(shí)，其收縮值接近或略 大于不摻者，但一般不超過1×10-4，在預(yù)應(yīng)力混凝土中，為減小預(yù)應(yīng)力值損失，宜 摻少量膨脹組份。

　　引氣劑的摻入會(huì)使混凝土中引入一定量的空氣。但由于它同時(shí)又改善了混凝土和易性，可減 少混凝土用水量，從而減少由于引氣增大干縮的影響。因此混凝土中適當(dāng)引氣對(duì)混凝土 干縮影響不大。

　　2．6　配合比對(duì)混凝土收縮的影響

　　(1)砂：砂的含泥量及粒徑對(duì)混凝土干縮有較大影響。采用細(xì)砂時(shí)，每m3混凝土用水量比 中、粗砂增加用水量20～25kg，由于用水量增大導(dǎo)致混凝土干縮的增大。砂含泥量對(duì)混凝土 收縮影響較大，隨著含泥量增大，混凝土收縮增大，抗拉強(qiáng)度降低。

　　(2)石子：石子粒徑加大，混凝土配合比不變的情況下，其用水量或水泥用量相應(yīng) 減少，混凝土收縮隨之減少。但泵送混凝土由于受輸送管徑和泵送高度的影響，粗 骨料不宜過大。同樣石子含泥對(duì)其收縮極為不利。

　　(3)水泥用量：混凝土中水泥用量增加，其收縮隨之加大。

　　(4)砂率：混凝土中粗骨料是抵抗收縮的主要材料。在配合比完全相同的情況下，混凝土干 縮率隨砂率增大而增大，砂率降低，即增加粗骨料用量， 對(duì)控制混凝土裂紋有顯著效果。因此泵送混凝土在滿足泵送要求前提下，宜盡可能 降低砂率。

　　(5)水灰比：水是影響混凝土收縮最主要的因素?；炷林杏盟吭酱螅涠仍酱?，則 干縮越大。因此嚴(yán)格控制水灰比對(duì)預(yù)拌混凝土是十分重要的。

　　2.7　環(huán)境

　　施工時(shí)的氣象條件是影響混凝土板面裂紋的極主要因素，經(jīng)驗(yàn)證明在氣候干燥和大風(fēng)季節(jié)， 混凝土澆灌后不覆蓋會(huì)立即開裂。據(jù)有關(guān)資料介紹，風(fēng)速為16m/s時(shí)，混凝土中水分蒸發(fā)速 度為 無風(fēng)時(shí)的4倍，相對(duì)濕度為10％時(shí)，蒸發(fā)速度為相對(duì)濕度90%時(shí)的9倍以上。如果將 風(fēng)速和濕度影響疊加，則可推算出此時(shí)混凝土干燥速度是通常條件下的10倍之多。因此， 表面較大的樓板上就會(huì)產(chǎn)生裂紋，這種裂紋往往是上下貫通的，其特征是樓板上面比下 面開裂處多，經(jīng)樓板承載力試驗(yàn)證明，這種開裂一般對(duì)樓板剛度及承裁力降低很小。

　　2．8　設(shè)計(jì)

　　(1)樓板含鋼率過小或含鋼率不變而配置鋼筋直徑過大，鋼筋間距過大會(huì)降低樓 板抗裂性能。

　　(2)梁板結(jié)構(gòu)斷面突變或樓板開洞，造成應(yīng)力集中而在變截面處和孔洞轉(zhuǎn)角處開 裂，一般結(jié)構(gòu)變斷面處的裂紋還較寬。

　　(3)根據(jù)日本資料介紹，樓板厚度小于14cm易產(chǎn)生裂紋。

　　2.9　施工

　　(1)振搗時(shí)間過長(zhǎng)，混凝土中石子下沉、表面出現(xiàn)一層灰漿層，因而降低了樓板表 面粗骨料含量，加大了收縮，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。

　　(2)混凝土振搗后，未及時(shí)表面搓毛和抹壓，使沉縮裂紋得不到及時(shí)愈合就硬化了。

　　(3)混凝土澆注后表面未及時(shí)覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，表面水分迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生干縮裂紋。

　　(4)厚大體積基礎(chǔ)底板未按熱工計(jì)算采用溫控措施，導(dǎo)致混凝土 內(nèi)外溫差＞25℃，產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力而開裂。

　　(5)基礎(chǔ)底板混凝土在澆灌振動(dòng)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量泌水，若不采取措施及時(shí)排除會(huì) 降低混凝土質(zhì)量和抗裂性。

　　(6)混凝土梁板工程模板支承不牢，剛度不足，使混凝土梁板變形導(dǎo)致裂紋。

　　(7)樓板上部架立筋保護(hù)層過小，一旦混凝土產(chǎn)生沉降和塑性收縮，板面極易產(chǎn)生裂紋。

　　(8)梁板結(jié)構(gòu)支撐過早拆除或過早上荷裁，會(huì)導(dǎo)致混凝土梁板產(chǎn)生裂紋。

　　3　防治裂紋技術(shù)措施

　　通過裂紋產(chǎn)生原因分析，我們?cè)凇斑|寧省圖書音像配送中心”、“沈陽協(xié)合嘉陽廣 場(chǎng)”等工程進(jìn)行了試驗(yàn)，初步摸索出一些防治裂紋的措施，效果較好。

　　3.1　混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

　　(1)材料選擇和控制

　　砂：宜采用細(xì)度模數(shù)M＝2.8～3.0中砂，嚴(yán)格控制含泥量≯2％，

　　石：采用級(jí)配良好卵石，并控制含泥量≯1％。

　　水泥：采用425#礦渣水泥或低熱水泥。

　　(2)配合比及生產(chǎn)控制

　　前面我們已經(jīng)介紹，粗骨料可阻止水泥收縮從而阻止裂紋的產(chǎn)生，因此 樓板用混凝土在滿足泵送的基礎(chǔ)上，盡可能降低砂率，一般可控制在39%～40%。 混凝土水灰比是影響強(qiáng)度和裂紋的主要因素，水灰比大混凝土坍落度大，其收縮亦越大， 也就越容易產(chǎn)生裂紋，因此施工樓板時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，一般16cm～18cm 為宜，不宜過大。

　　粉煤灰及磨細(xì)礦渣在混凝土中具有形態(tài)效應(yīng)，活性效應(yīng)，微集科效應(yīng)，因此它能改善和提 高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土和易性降低混凝土泌水性，特別對(duì)泵送混 凝土可改善其可泵性，減少在輸送管中的堵塞和分離，降低混凝土與管壁的阻力，延長(zhǎng)泵 機(jī)和管道的壽命，由于其可泵性的提高和泌水性降低，在相同坍落度情況下，混凝土用 水量可降低，從而減少混凝土早期沉縮量，有利于裂紋的控制。

　　此外高溫季節(jié)為避免混凝土過快硬化，應(yīng)采取適當(dāng)措施緩凝，為施工抹壓提供條件。

　　3.2　施工質(zhì)量控制

　　(1)混凝土澆灌下料速度不宜過快，特別是分層澆灌的厚大體積混凝土或墻體， 下層未來得及沉降時(shí)，上層又覆蓋，容易產(chǎn)生分層處水平裂紋。

　　(2)振搗混凝土振動(dòng)棒移動(dòng)間距400mm左右，時(shí)間以5～15秒/次為宜，振搗時(shí)間過長(zhǎng)，骨料下 沉，混凝土表面砂槳層過厚，容易產(chǎn)生裂紋。混凝土澆灌1～2小時(shí)后，有條件的工地可對(duì)混 凝土二次復(fù)振，可提高混凝土強(qiáng)度5%～20%。據(jù)日本一些資料介紹，在氣象條件不好的 季節(jié)施工，可在樓板混凝土澆注后一小時(shí)左右再進(jìn)行搗固，其用意是待混凝土沉縮、 一階段后，再振搗將其裂紋消除。

　　(3)抹壓?；炷脸龔?fù)振外，還應(yīng)在表面水基本收干前后，用木抹子磨平搓毛2～3遍，拍打 液化混凝土，愈合裂紋。

　　(4)養(yǎng)護(hù)。混凝土成型后，應(yīng)有很好的溫、濕度環(huán)境，防止大風(fēng)襲擊和陽光 爆曬，表面水分劇烈蒸發(fā)，形成上部和下部硬化不均和差異收縮，因此， 施工單位應(yīng)特別予以注意。通過工程實(shí)踐大體有以下幾種有效措施：

　　人工噴霧，加大空氣濕度。沈陽協(xié)合嘉陽廣場(chǎng)(沈陽四建施工)，遼寧 音像圖書配送中心(遼寧金帝建設(shè)公司施工)兩工程于二000年五月 施工樓板工程，施工時(shí)處春季大風(fēng)天，空氣相對(duì)濕度約30%。日照較強(qiáng)，混凝土澆灌后約2小時(shí)采用高壓水噴霧法加大施工環(huán)境濕度?；炷两K凝前及時(shí)養(yǎng)護(hù)?；炷两K凝前用手按混凝土表面無坑時(shí)立即澆水，隨混凝土表面強(qiáng)度增長(zhǎng)，水流由小變大、當(dāng)混凝土表面剛變白時(shí)，保持樓板表面一層5～10mm厚水覆蓋24小時(shí)，以后設(shè)專人一日數(shù)次澆水， 保持混凝土表面潮濕一周。

　　此外日本資料介紹，為避免風(fēng)和日光的影響，宜在 混凝土澆注面周圍腳手架上4m用苫布圍好，再用塑料水平覆蓋養(yǎng)護(hù)，避免樓板表面風(fēng) 吹日曬，水分蒸發(fā)，從而防止裂紋產(chǎn) 生。

　　混凝土養(yǎng)護(hù)幼齡時(shí)期(常溫下1～3天)應(yīng)防止腳手架、鋼筋、模具等過早集中堆放在樓板上， 特別是防止上述荷載沖擊振動(dòng)混凝土及模板支撐，造成混凝土隱患和裂紋。按《混凝土結(jié)構(gòu) 工 程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，已澆筑混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或 安裝模板及支架。

(5)拆?！，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板及支撐過早拆除，會(huì)造成梁板結(jié)構(gòu)開裂，施工單位應(yīng)按結(jié)構(gòu)類型、 結(jié)構(gòu)跨度、結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)試件實(shí)際達(dá)到的強(qiáng)度占設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率，按規(guī)范規(guī)定的數(shù)值指 導(dǎo)拆模。

　　3.3 裂紋處理

　　樓板裂紋應(yīng)盡量消滅在萌芽之中，因此在混凝土終凝前應(yīng)設(shè)專人在早期沉縮裂紋處拍打，若 裂紋仍不愈合，可用水泥∶膨脹劑=9∶1(重量比)攪成泥漿在裂紋處搓抹。

　　終凝后發(fā)現(xiàn)的混凝土裂紋在處理前應(yīng)調(diào)查其寬度、長(zhǎng)度、是否貫穿，再根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境( 有無抹面層、使用環(huán)境等)決定處理方案。一般按裂紋寬度可參照表3選取修補(bǔ)方法。

表3
方法 表面處理方法 充填方法 注入方法
條件 流入 U形槽 手動(dòng) 電動(dòng)
修補(bǔ)目的 美觀
耐久性
耐久性
防水性
耐久性
防水性
施工位置 板上面 ○ ○ ○ ○ ○
板下面 ○ 　 ○ ○ ○
裂紋寬度(mm) 小于0.2 ○ 　 ○ 　 　
0.2～0.3 　 　 ○ ○ ○
大于3.0 　 ○ ○ ○ ○

　　表面處理：首先將欲鋪設(shè)薄膜的混凝土表面用鋼絲刷打毛，水清洗后待其干燥，再將用 環(huán)氧樹脂浸漬玻璃布鋪貼在裂紋上表面。

　　充填法：在混凝土板面沿裂縫兩側(cè)開出兩條溝，然后再剔除中間部份，形成U形槽，用鋼絲 刷將槽內(nèi)清理干凈，水沖洗潤濕后，刷素水泥漿再填以膨脹砂漿，表面抹壓蓋以濕布養(yǎng)護(hù)。

　　注入法：注漿前，先透氣(小氣泵或自行車打氣筒)清掃裂紋并進(jìn)行注入試驗(yàn)，然后慢慢注入 樹脂。一根注入管可能注入范圍，將因裂紋寬度、注入用樹脂粘度、注入時(shí)氣溫等條件而異 ，一般10cm～30cm，當(dāng)裂紋較長(zhǎng)使用并排管依次注入時(shí)，在確認(rèn)相鄰管的注入材料已流出后 ，關(guān)閉相鄰注入管，再開下一根管，依次順序施工。

　　4　結(jié)語

　　預(yù)拌混凝土水平結(jié)構(gòu)裂紋的控制是個(gè)涉及原材料質(zhì)量、混凝土配合比、混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制 、施工氣象(風(fēng)力、風(fēng)速、氣溫、空氣濕度)、設(shè)計(jì)(配筋、板厚)、施工(模板、振搗、養(yǎng)護(hù)) 諸多因素的課題，需要各部門、各環(huán)節(jié)共同努力，精心配合才能湊效，通過實(shí)踐證明，只要 努力，裂紋是可以控制在最小范圍內(nèi)，或者說是可以基本得到控制的。