混凝土墙体开裂是一种常见而又难以彻底根治的工程质量通病,尤其在夏季施工的混凝土墙体较其他季节施工的更易出现裂缝。
(一)混凝土早期开裂的原因
混凝土结构的裂缝约80%是由变形(温度、收缩、沉降变形)引起的,约20%是由外荷载作用引起的。混凝土变形引起的裂缝主要有以下几种:
(1)塑性收缩开裂
混凝土塑性收缩引起的裂缝一般有两种:一种是混凝土表面蒸发速率过快,蒸发量大于混凝土泌水量造成混凝土收缩,产生裂缝,这种裂缝可以通过采取及时保湿措施减少或避免;另一种是混凝土坍落度过大,在浇筑、振捣过程中造成混凝土离析,产生不均匀沉降,当钢筋保护层过薄时,常变现为顺筋裂缝,一般可以在混凝土充分沉降后,采取二次振捣或抹压避免。
(2)温差开裂
混凝土水化造成温度较高,天气突变造成混凝土降温过快引起的温度应力导致混凝土开裂。一般应采取适当保温措施,确保降温速度不大于2℃/d,适当延长拆模时间,必要时需采取保温措施。
(3)干燥收缩开裂
混凝土水化硬化过程中,发生收缩变形,由于周围存在约束,内部产生应力,这个应力超过混凝土材料的抗拉应力时,混凝土就产生收缩开裂。混凝土强度等级日趋提高、养护方法不当也是引起混凝土墙体早期开裂的主要原因。
(二)预防混凝土墙体裂缝的措施
(1)结构设计措施
1.在结构设计时,应充分考虑当地的气候特征,留置足够的伸缩余地。当采用后浇带分段施工时,间距应不大于30m,浇灌混凝土的间隔时间通常应在两个月以上。但应注意,虽然合理设置后浇带可适当增大伸缩缝间距,但不能用后浇带代替伸缩缝。
2.由于墙体受施工和环境等因素影响较大,容易出现纵向收缩裂缝,混凝土强度等级越高,开裂机率越大。因此,混凝土墙体应增配用于承受因水泥化热引起的温度应力、干缩应力及控制裂缝开展的水平构造钢筋,配筋应采取细而密的原则。采用钢筋直径8~14mm,间距100~150mm,配筋率宜在0.3%~0.6%之间。
3.对于墙体与柱子(或梁)相连的结构,由于柱(梁)与墙的配筋率相差较大,墙体周边受到的约束较大,而混凝土变形与限制条件有关,且因应力集中原因,易产生墙体纵向裂缝。因此,宜在墙体中部和距柱边1~2m范围内的墙体增设水平构造加强钢筋,水平构造筋宜放在竖向受力筋的外侧,以利于控制墙体裂缝的出现。
4.加强结构的薄弱环节,以提高其抗裂性能。如在结构突变、断面突变、转角、孔洞及预埋管盒处应适当增设构造加强筋。
5.对于上部自由边的结构,如水池、游泳池、女儿墙等这类容易从上部因边缘效应出现裂缝的结构应予以加强,如加梁、加肋,增配构造钢筋等,增强结构的抗裂性。
6.在混凝土中掺入聚合纤维或钢纤维,可提高抗裂性2~4倍。
(2)配合比设计
1.适当增加矿物掺合料用量,降低水泥用量,降低水化热;
2.使用缓凝型外加剂,推迟水化峰值出现时间,减小温度应力及干缩应力对混凝土的不利影响,有利于控制混凝土有害裂缝的出现;
3.在满足混凝土工作性的情况下,采用低水胶比、低用水量、低砂率、坍落度,采用60d或90d强度作为验收强度。
(3)施工措施
1.分层浇筑,每层高度不宜超过500mm,振捣必须密实,不得漏振,欠振和过振。后浇带中杂物必须清除干净,凿除软弱混凝土层及松动的石子,并均匀露出粗骨料,充分预湿,然后以填充用膨胀混凝土灌缝。
2.夏季炎热,混凝土墙体在日照吸热后温度很高,如遇暴雨,在风的作用下,墙面易造成温度骤降,容易形成有害裂缝。因此,对因施工长期外露的混凝土结构,应及时加以覆盖。
3.混凝土浇筑后3~4天内温升达到峰值,对外露面积较大的混凝土墙体,一般不宜采用钢模,宜采用木模,以利用保湿保温,减小墙体内外温差。不应过早拆模(一般不少于5天),模板拆除后继续养护至14天,这对增加强度和减少收缩是十分有利的。
4.处于风速较大的施工场所,如山口、高空、高对流处,应特别注意风速对混凝土收缩的影响。风速的增大加速了混凝土水分蒸发速度,即增加了干缩速度,容易引起早期表面裂缝。因此,做好防风抗风工作,使混凝土在养护过程中保持良好的湿度尤为重要。