鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件裂紋產(chǎn)生原因及防治建議
引言
住宅產(chǎn)業(yè)化最顯著特征就是構(gòu)件生產(chǎn)的工廠化。預(yù)制構(gòu)件從工廠流轉(zhuǎn)到工地的過程,也是構(gòu)件裂紋產(chǎn)生、發(fā)展的過程。
混凝土裂紋的產(chǎn)生不僅影響構(gòu)件的觀感質(zhì)量,而且更加嚴(yán)重的是危害建筑物的整體性、水密性,為水、空氣和其他侵蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土提供了通道,從而加速混凝土劣化,降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
混凝土裂紋是砼的體積變化、不同類型和不同程度的約束以及環(huán)境條件等綜合因素所導(dǎo)致的。從材料本身來看,混凝土是一種非勻質(zhì)的復(fù)雜多相脆性材料,抗拉強(qiáng)度低,易于開裂,且本身存在孔縫等諸多缺陷。從能量角度看,從原有裂縫的擴(kuò)展比新生成裂縫容易。因此混凝土內(nèi)部存在的早期顯性與隱性裂紋是裂縫擴(kuò)展的源頭,宏觀裂紋亦是由微觀裂紋擴(kuò)展而來的。
裂紋產(chǎn)生原因主要有三種,一是由外荷載引起的;二是設(shè)計(jì)原因即所謂結(jié)構(gòu)次應(yīng)力裂紋造成,結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)和計(jì)算假設(shè)模型存在差異引起;三是變形應(yīng)力引起的裂縫,這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降、徐變等因素引起結(jié)構(gòu)變形,當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂紋。
下面沿預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)到裝配的流程簡要分析裂紋產(chǎn)生原因及防治建議。
1、原材料質(zhì)量控制
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含泥量增加,在骨料和水泥漿體粘合面產(chǎn)生粘合微裂紋,特別是降低混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度,增加水泥砂漿收縮率,同時(shí)消耗減水劑有效組分,構(gòu)件易于產(chǎn)生塑性干縮裂紋。
?、拼旨?xì)骨料級配應(yīng)合理。
如果骨料的級配合理則混凝土內(nèi)空隙率小,密實(shí)度大,混凝土的收縮自然少,另一方面,混凝土中隨骨料含量的增加,混凝土的自縮值減少。減少收縮裂紋。
?、强刂其摻钿P蝕與油類污染。
在自然環(huán)境中,鋼筋表面接觸到水和空氣,就會在表面結(jié)成一層氧化鐵,這就是鐵銹。生銹、沾有油污的鋼筋不能與混凝土很好粘結(jié),從而影響鋼筋與混凝土共同受力工作。致使混凝土受到破壞而造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力降低,最終混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能下降。
2、生產(chǎn)工序質(zhì)量控制
?、拍0遄狼謇砼c脫模劑噴涂
模板桌清理不干凈、或是脫模劑噴涂不勻,均會形成構(gòu)件脫模時(shí)局部應(yīng)力集中點(diǎn),嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生構(gòu)件與鋼模接觸面產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象,造成顯性或隱性裂紋缺陷。
?、其摻顢[放與卡扣
鋼筋保護(hù)層厚度過薄,容易造成鋼筋露筋或表面混凝土脫落,從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕,斷面減小,結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體性受到破壞。反之,當(dāng)鋼筋保護(hù)層過厚會造成:1、構(gòu)件易橫向開裂。工程實(shí)踐證明,當(dāng)混凝土構(gòu)件縱向主筋保護(hù)層厚度大于40mm時(shí),其表面極易出現(xiàn)垂直主筋方向的多處規(guī)劃性橫向裂紋,大大消弱了保護(hù)層的作用,加速主筋的銹蝕,最終導(dǎo)致構(gòu)件提前破壞。2、降低構(gòu)件承載力。如果保護(hù)層厚度從標(biāo)準(zhǔn)15mm增大至25mm時(shí),其承載能力將降低26%左右。
⑶混凝土澆筑
a、合理的水灰比控制:水灰比是影響混凝土收縮的重要因素?;炷脸跄俺霈F(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā),引起失水收縮,此時(shí)骨料和水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形,而混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小,此時(shí)混凝士強(qiáng)度無法抵抗其本身的收縮,因此產(chǎn)生裂縫。
b、合理的振搗方式控制:混凝土過振混凝土澆注的時(shí)候要正確掌握振搗的時(shí)間。振搗時(shí)間短了,拌和物難以密實(shí),振搗時(shí)間長了,一是生產(chǎn)的效率就不高;二是拌合物會出現(xiàn)離析和泌水分層現(xiàn)象;三是鋼筋和予埋件容易走形變位;四是脫模劑會被分散,造成脫模困難。一般的控制標(biāo)準(zhǔn)由以下四方面來判斷。粗骨料不再下沉;水泥砂漿泛上到表面;被振的部位大致被振成水平狀;拌和物中的氣泡不再冒出來。
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⑷養(yǎng)護(hù)
a、混凝土的養(yǎng)護(hù)基本要求
混凝土澆搗后,之所以能逐漸凝結(jié)硬化,主要是因?yàn)樗嗨饔玫慕Y(jié)果,而水化作用則需要適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件,因此為了保證混凝土有適宜的硬化條件,使其強(qiáng)度不斷增長,必須對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。砼養(yǎng)護(hù)目的,一是創(chuàng)造各種條件使水泥充分水化,加速砼硬化:二是防止砼成型后暴曬、風(fēng)吹、寒冷等條件而出現(xiàn)的不正常收縮、裂縫等破損現(xiàn)象。砼養(yǎng)護(hù)法分為自然養(yǎng)護(hù)和加熱養(yǎng)護(hù)兩種:現(xiàn)澆砼在正常條件下通常采用自然養(yǎng)護(hù)。自然養(yǎng)護(hù)基本要求:在澆筑完成后,12h以內(nèi)應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù);砼強(qiáng)度未達(dá)到C12以前,嚴(yán)禁任何人在上面行走、安裝模板支架,更不得作沖擊性或上面任何劈打的操作。
b、養(yǎng)護(hù)工序
覆蓋養(yǎng)護(hù)是最常用的保溫保濕養(yǎng)護(hù)方法。主要措施是:1.應(yīng)在初凝以后開始覆蓋養(yǎng)護(hù),在終凝后開始澆水(12小時(shí)后)覆蓋物、麥桿、爛草席、竹簾、麻袋片、編制布等片狀物。養(yǎng)護(hù)時(shí)間,常用的五種水泥正溫條件下應(yīng)不少與7天。
?、善鸬?
按照相關(guān)規(guī)范,預(yù)制構(gòu)件脫模起吊時(shí),應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或具體生產(chǎn)條件確定所需的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。起吊強(qiáng)度:小構(gòu)件不應(yīng)小于15Mpa,大構(gòu)件不應(yīng)小于20Mpa,特大構(gòu)件不應(yīng)小于25Mpa。對于脫模后需要移動的構(gòu)件,脫模時(shí)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度不宜小于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級值的75%。
吊點(diǎn)的選擇講究構(gòu)件起吊時(shí)力的平衡。
3、堆放、堆垛轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)量控制
成垛堆放裝配式構(gòu)件時(shí),應(yīng)注意下列事項(xiàng):(1)堆放構(gòu)件的場地,應(yīng)整平壓實(shí),不積水;(2)構(gòu)件應(yīng)按吊運(yùn)及安裝次序順號堆放,并有適當(dāng)通道,防止越堆吊運(yùn); (3)堆放構(gòu)件時(shí),應(yīng)按構(gòu)件剛度及受力情況平放或豎放并保持穩(wěn)定;小型構(gòu)件及塊件的堆放,如有折斷可能時(shí),應(yīng)以其剛度較大的方向作為豎直方向;(4)構(gòu)件堆垛時(shí),應(yīng)放置在墊木上,吊環(huán)向上,標(biāo)志向外,混凝土養(yǎng)護(hù)期未滿的應(yīng)繼續(xù)灑水養(yǎng)護(hù);(5)水平分層堆放構(gòu)件時(shí),其堆垛高度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件強(qiáng)度,地面耐壓力、墊木強(qiáng)度以及垛椎的穩(wěn)定性而確定,但大型構(gòu)件一般以兩層為宜,不宜超過3層;層與層之間應(yīng)以墊木隔開,各層墊木的位置應(yīng)在吊點(diǎn)處,上下層墊木必須在一條垂直線上;(6)雨季應(yīng)注意防止地面軟化下沉而造成構(gòu)件折裂破壞;⑺構(gòu)件運(yùn)輸應(yīng)由具有專業(yè)運(yùn)輸能力的運(yùn)輸方承擔(dān)。
4、結(jié)語
抑制因材料產(chǎn)生混凝土不密實(shí)、不勻質(zhì)及養(yǎng)護(hù)制度不善造成的內(nèi)部隱性結(jié)構(gòu)缺陷;防止外部應(yīng)力造成的裂紋;優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如采取縮小鋼筋直徑增大配筋率等措施是防治預(yù)制構(gòu)件裂紋的必由之路。具體需要解決的是下列幾點(diǎn):
?、偶訌?qiáng)養(yǎng)護(hù)措施,在滿足生產(chǎn)節(jié)奏的前提下,使構(gòu)件起吊時(shí)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%的要求;
⑵足夠剛度的預(yù)制構(gòu)件如鋼梁、靠架等支撐系統(tǒng)。
防止使用過程的支撐系統(tǒng)的扭曲變形造成對構(gòu)件損傷,減少構(gòu)件堆垛的轉(zhuǎn)運(yùn)、倒堆次數(shù);
堆場地面需作硬化處理;
對鋼筋工廠應(yīng)建專門堆放區(qū);
防止堆垛每層間構(gòu)件的鋼筋成為傳力通道;
?、蕛?yōu)化配筋率設(shè)計(jì)方案。在考慮《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》脫模時(shí)吸附力等效載荷系數(shù),吊裝、運(yùn)輸及安裝時(shí)動力等效載荷系數(shù)時(shí)取較大值;
?、藨?yīng)優(yōu)化構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場的運(yùn)輸路線。
參考文獻(xiàn):
?、攀Y正武 龍廣成 孫振平 編著.混凝土修補(bǔ)原理、技術(shù)與材料.化工出版社
?、漂B合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.DB34 810-2008
編輯:王欣欣
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