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码头施工裂缝成因 中农力强讲解如何控制码头裂缝

  本文从现场监理角度对造成现浇混凝土码头施工质量中裂缝的成因进行分析,提出注意措施和控制要点,为预防现浇混凝土码头裂缝的产生及预防措施施工提供参考。
 

  关键词:混凝土温度裂缝控制
 

  混凝土在现代工程建设中占有重要地位,被广泛应用于各个工程领域。现浇砼码头面层具有强度高等诸多优点,但也存在不少问题,其中码头面混凝土的裂缝较为普遍,尽管在施工中采取各种措施,但裂缝仍然时有出现,尤其在夏季施工期间易产生收缩裂缝也就是早期裂缝。码头面的早期裂缝发生在混凝土尚未凝固阶段,修复又十分困难,究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在混凝土施工中,温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因,首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。在现场监理过程中遇到的主要是施工中的温度裂缝,因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施作些探讨。
 

码头施工裂缝成因 中农力强讲解如何控制码头裂缝
 

  一、 早期裂缝的种类及产生原因
 

  现浇混凝土产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
 

  1.塑裂:产生于混凝土塑性状态,其缝短而细、细而浅。产生这种裂缝的原因:主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,混凝土在硬化初期内部温度高于表面温度,混凝土又是热的不良导体,内部温度不断上升,在内外膨胀不均匀的情况下,在混凝土表面必将产生很大的应力,当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉强度,就将产生裂缝。这种裂缝一般在混凝土硬结后终止,危害较小,遇荷载作用则会继续发展。
 

  2.缩裂:产生于混凝土硬结以后,后期在降温过程中也会在混凝土表面引起很大的拉应力。混凝土内外部产生的不均匀变形的拉应力超过混凝土极限抗拉强度后,混凝土面收缩开裂,即出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,这种裂缝可导致整块混凝土断裂,成为不合格的混凝土板块,对码头面质量影响极大。
 

  3. 施工问题:①原材料质量控制不好。骨料针片状含量大,砂含泥量高,致使混凝土内部有缺陷。②计量不准。水灰比时大时小,致使混凝土形成强度的差异,使早期裂缝机率增大。③运输的影响。高、撒、抛、掷在工地上已是屡见不鲜的事情,致使砼发生“离析”,导致混凝土板块早期裂缝的概率大大加强。④混凝土养护问题。养护的目的是防止水分快速蒸发,使混凝土产生干缩变形发生早期裂缝,若操之过急则码头面层混凝土产生早期裂缝的机率将增大。
 

  二、 温度应力分析
 

  根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:
 

  早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30天。这个阶段的两个特征,一是水泥放出大量的水化热,二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
 

  中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
 

  晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
 

  根据温度应力引起的原因可分为两类:
 

  (1)自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。
 

  (2)约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。
 

  这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
 

  要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响。
 

  三、防止早期收缩裂缝的技术措施
 

  由于塑裂产生在混凝土的塑性状态,如有效地控制其发展则不会成为危害水泥混凝土码头面的主要因素。在施工中安排专人对新浇筑的混凝土面进行看护,及时发现、及时进行抹面处理即可解决。对于缩裂,应该做为控制水泥混凝土的主要质量通病进行治理,主要应采取以下技术措施:
 

码头施工裂缝成因 中农力强讲解如何控制码头裂缝
 

  1.缩小施工现场温度差、湿度差,抑止收缩。合理地安排作业时间,尽量避免在中午气温高峰时间进行施工,尽可能地把施工时间安排在早上或傍晚;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土浇筑完后及时覆盖罩布,浇水养护,防止收缩裂缝,这样水泥进行水解固化反应时,不会因周围环境的气温骤变而产生较大的影响。
 

  2.严格控制施工配合比,保证混凝土的自身强度。控制水泥用量及提高砼的密实度,达到预防化学裂缝的目的。合理选用配料及控制水灰比,防止温度裂缝。水泥混凝土的强度主要取决于其内部起胶结作用的水泥石的质量,水泥石的质量取决于水泥的特性和水灰比。水灰比对强度的影响是很大的,但不是唯一的影响因素。因此,根据混凝土强度与水泥水化的固体产物在有效空间的关系,合理地确定施工水灰比,并严格按配合比投料,是确保水泥混凝土码头面质量的重要措施。
 

  3.及时进行割缝,诱导裂缝在接缝位置展开。及时及早锯切伸缩缝,缝深必须严格达到设计要求深度。
 

  4.在混凝土施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。
 

  此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,笔者在实践中总结出其主要作用为:
 

  (1)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%。
 

  (2)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。
 

  (3)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少沉缩变形。
 

  (4)提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能。
 

  (5)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效地提高混凝土的抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。
 

  (6)掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。
 

  (7)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
 

  (8)掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。
 

  许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究,比单纯的靠改善外部条件,可能会更加简捷、经济。
 

  四、结束语
 

  以上分析了现浇混凝土码头面早期裂缝产生的原因及治理的技术措施,虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论,但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一,在施工中只要认真分析形成的原因,采取正确的方法予以防范,同时利用科学的方法指导施工,结合多种预防处理措施,一定会减少早期裂缝的发生,从而保证工程质量。
 

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