浅谈高性能混凝土产生裂缝的原因及预防措施

浅谈高性能混凝土产生裂缝的原因及预防措施通过现场实践和观察以及查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对目前施工的高性能混凝土裂缝产生的原因.高性能混凝土温度应力的分析和控制以及预防裂缝的措施进行如下阐述：高性能混凝土在现代工程建设中有着重要的地位，尤其是在目前铁路客运专线中应用较为普遍。高性能混凝土重点强调其耐久性，而抗裂性能直接决定着混凝土的耐久性，然而在目前客专的桥梁工程施工中裂缝还是经常会出现。我认为主要原因是我们对高性能混凝土的温度应力的变化注意不够以及施工过程控制不严，尤其是施工后高性能混凝土的养护不及时.不规范。二：裂缝产生的原因目前高性能混凝土产生裂缝的原因有很多，主要有以下几点：八、、•1：高性能混凝土原材料的性能。主要是粗骨料粒形和级配不好或者是使用了具有碱活性的骨料和骨料的吸水率过大。目前客专施工中，通常我们不太重视粗骨料的粒形和级配，只注重含泥量等指标，认为骨料粒形和级配差点无非就是用水泥浆来加以弥补。吸水率大的骨料，配置的混凝土会有较大的长期收缩，影响混凝土的抗裂性能；胶凝材料方面主要是含碱量过高，以及水泥本身C3A的含量过高和使用早期强度过高的水泥。通常我们为了追求经济利益和施工进度，过分的追求水泥的早期强度，在目前的生产工艺条件下，提高水泥强度措施很简单只需增加水泥中的C3S和C3A的含量并提高水泥的比表面积就可以达到了，然而这样会使水泥的水化热过快从而导致高性能混凝土抗裂性能下降。2：温度和湿度的变化。高性能混凝土硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断升高，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或者老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出高性能混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。混凝土的内部湿度变化很小或者变化慢，但表面湿度可能变化很大或发生剧烈变化，比如养护不到位，时干时湿，表面干缩受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。3：混凝土的脆性和不均匀性。混凝土本身就是一种脆性材料，抗拉强度也只是抗压强度的1/10左右，由于原材料质量不稳定且水胶比也不稳定，以及在现场施工中操作人员操作不当产生过振现象，同一块混凝土的抗拉强度又不均匀，易于出现裂缝的薄弱部位。另外一方面是由于设计人员在施工图中的钢筋间距上又常常忽视施工的实际性，在混凝土浇筑时的钢筋通过性很差，造成混凝土浇筑质量不均匀，钢筋下方形成缝隙，并在保护层外表面沿水平方向或者箍筋的下方位置出现裂缝。还有一个方面就是操作人员在振捣和压光时机掌握不当，未能有效消除因混凝土内、外温差产生的表面拉应力超过混凝土抗拉强度形成的温差裂缝4：结构受荷结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋砼梁受弯构件,在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。5：模板变形以及基础不均匀沉降等。模板的刚度不够从而导致某些部位发生变形使混凝土产生裂缝。在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、外形、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。三：温度应力的分析（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天左右。这个阶段有两个特征：一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上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。（2）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。（3）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：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。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，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。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。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。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。为此在高性能混凝土浇筑完毕进行养护时要注意这几种应力的变化。四：防止裂缝的措施。为了防止裂缝的产生，应该从以下几个方面进行考虑。1：控制温度的措施如下：A:夏季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。冬季拌和混凝土时对原材料加热保证高性能混凝土的出机温度和入模温度。B:热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。C:气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度，及时规范的对混凝土结构进行养护，保证其温度和湿度的需要。2：改善约束条件的措施如下：A：合理的分缝分块。B：夯实地基基础，避免基础过大起伏引起基础沉降。C：合理的安排施工工序，避免产生过大的高差。3：配合比设计的措施如下：A：禁止使用具有碱活性的骨料，尽量使用吸水率低•粒形良好.级配优良的粗骨料。粗骨料的最大粒径宜尽量小一些，这样不但易于施工，会使在混凝土的浇筑时的钢筋通过性提高，使混凝土浇筑质量均匀。而且当粗骨料的粒径最大粒径较小时，混凝土的抗渗性能也会提高。B:使用碱含量较低的胶凝材料，尽量不要使用早期强度过高的水泥，尽量使用C3A含量低的水泥（＜8%）。C:尽量采用较低的水胶比，减少单方水泥用量。使用优质的掺和料减少水化热过快对高性能混凝土抗裂性能的影响。D:提高水泥浆与粗骨料的粘结力。尽量采用粒形级配良好・紧密空隙率小.吸水率低.球形粒形.表面粗糙的碎石E:采用质量稳定■高效减水.适量引气•能细化混凝土内部结构.能满足混凝土耐久性能的产品。4、高性能混凝土在施工中和施工后的防止措施如下：A:在高性能混凝土的拌和过程中严格控制原材料质量，。当水泥或者外加剂批号改变时试验室应该在开盘前拌制混凝土小样，当满足要求后方可进行混凝土的生产。B：在高性能混凝土施工前应制定详细的高性能混凝土作业指导书。并由安置部门组织现场操作人员进行相关知识的培训，防止出现利用插入式振动棒驱赶高性能混凝土往前流动的现象，规范高性能混凝土的施工，避免高性能混凝土在模板内产生分离现象，防止出现高性能混凝土的过振现象。加强高性能混凝土的振捣技术和施工工艺，提高高性能混凝土的密实性和均匀性。C：高性能混凝土振捣完毕后，应及时采取适当的保温保湿措施对高性能混凝土进行养护。前期养护通常是带模养护方式，此时应该注意保证模板接缝处混凝土不失水干燥。当满足要求需松开模板时应及时浇水养护7d以上。D:高性能混凝土施工完毕后应合理把握拆模时机,对于承重模板拆模时强度应满足要求且芯部混凝土与表层混凝土之间的温差•表层混凝土与环境温度之间的温差不大于20°C时方可进行拆模。非承重模板拆模时间的选择应以保证早期混凝土不损坏或不开裂为准。拆模时间的选择尽可能不要错过混凝土水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机。E拆模完毕后立即对结构物进行养护，可采用麻布.土工布.或者草帘等覆盖或包裹露面混凝土，再用塑料布或帆布等将麻布.草帘等保湿材料包裹完好，养护龄期应尽量延长（一般不少于28d）拆模后应派专人对结构物表面温度.环境温度.养护