混凝土塑性收缩开裂
混凝土供应商与施工队之间最容易发生推诿扯皮的质量问题之一是混凝土的塑性收缩开裂,那么这个问题究竟该有谁承担主要责任呢?让我们从塑性收缩开裂的机理谈起。
一、何为塑性收缩开裂
塑性收缩开裂出现于混凝土浇筑后数小时内,通常在表面收光前。正如它的名字暗示的那样,这类开裂发生在混凝土尚处于塑性状态时,其原因是混凝土表面收缩引起的。塑性收缩开裂主要发生在混凝土平板结构上,如地坪、楼板、路面等处,也可以发生在其他水平结构的表面,如梁体、基础、和墙体的顶部。
塑性收缩开裂形成的裂缝大部分为相互平行、长短不一,相距0.3米到1米左右。当然也会看到各种各样其他形状的裂缝,通常不会是贯通裂缝。
塑性收缩开裂通常都是表层的浅缝,一般对结构的安全没有影响,很少需要维修。但影响观感。另外,也可能对混凝土的耐久性产生负面影响,特别是对钢筋混凝土,潜在的危害更大。
图1:典型的塑性收缩开裂
图2:墙体顶部的塑性收缩开裂—-裂缝相互平行
图3:其他形状的塑性收缩开裂
图4:塑性收缩开裂一般不会形成贯通裂缝
二、塑性收缩开裂的成因:
大多数情况下,塑性收缩开裂都与在炎热气候条件下进行混凝土施工有关,但如果混凝土表面失水过快导致混凝土表面干燥和收缩,不论气候条件怎样,都会引起塑性开裂。
理论上讲,只要新浇筑的混凝土表面失水速度大于泌水速度,表面混凝土收缩大于内部混凝土收缩,塑性收缩开裂就会发生。因为内部混凝土限制了表面混凝土的收缩,在表面产生张力,当张力大于抗张强度时,表面就会出现开裂。表层开裂逐渐向下蔓延,形成V行裂缝---表面较宽,越往里越细。
典型的塑性收缩开裂发生在混凝土处于塑性状态,同时已经停止泌水的时候。此时的混凝土正处在硬化过程中,抗张强度几乎为零,因此只要有一点张力,就会出现开裂。混凝土固化时间越长,其处在塑性状态的时间就越长,出现塑性收缩开裂的风险就越大。
表面快速失水干燥是导致发生塑性收缩开裂的主要原因。除此之外,任何能够导致表面蒸发速度加快、降低泌水量或延缓混凝土硬化的因素都会增加出现塑性收缩开裂的风险。
导致塑性开裂的环境和施工因素:
1,施工环境和施工条件:风速大于10km/hr,相对湿度较低,环境温度和(或)混凝土温度较高等。
2,养护不正确、不及时、不彻底:养护是避免出现塑性收缩开裂的最为简单有效的手段,正确、及时、彻底的养护是唯一能避免出现塑性收缩开裂的办法。
3,表面抹平和收光的工具和工艺:如果抹平和收光的工具和工艺正确,则可以避免并修复塑性开裂。反之,可能会加剧塑性收缩开裂的严重程度。
4,气候寒冷或基层温度较低,会影响到混凝土的固化时间,从而加大出现塑性收缩开裂的风险。
导致塑性开裂的混凝土本身的因素:
1,硅酸盐水泥的用量和种类会影响到泌水及内部温度,因此也会影响到塑性收缩开裂出现的几率和严重程度。
2,矿物外掺料--如粉煤灰、硅粉等,在提高混凝土密实度的同时,也降低了泌水率,因此此类混凝土更易发生塑性收缩开裂。
3,外加剂的种类和用量,比如缓凝剂延缓了混凝土的固化时间,因此加大了出现塑性收缩开裂的风险。
4,水灰比过高也会延缓混凝土的固化时间,从而加大出现塑性收缩开裂的风险。
事实上,塑性收缩开裂往往是多因素所致,而不是单一因素造成的。但控制混凝土表面水分的蒸发速度是避免塑性收缩开裂的重要手段。对于普通硅酸盐混凝土来说,要控制表面蒸发量小于1kg/m2/hr。但对于掺加了超细矿物外掺料的混凝土,要根据混凝土的配合比和具体情况,尽量降低表面蒸发速度。可供参考的蒸发量包括750g/m2/hr,500g/m2/hr,250g/m2/hr等。
再强调一次,正确、及时、彻底的养护是避免出现塑性收缩开裂最简单、最有效的手段,即使混凝土或施工环境存在先天不足,养护都可以纠正这些不足,即使不能彻底消除塑性收缩开裂,至少可以大大减轻塑性收缩开裂的严重程度。因此,在避免出现塑性收缩开裂这个问题上,施工单位要承担起主要责任,必须加强管理,做到正确、及时、彻底的养护。混凝土供应商要及时将需要特别注意的事项提前通报给施工单位,如是否掺加了可能影响混凝土泌水的外掺料等,并与施工单位共同制定养护方案,督促施工单位按照方案进行养护。
三、预防措施
控制混凝土表面水分蒸发速度是避免出现塑性收缩开裂的重要手段。控制蒸发速度的措施包括:
1,正确、及时、彻底地对混凝土进行养护;
2,设置临时的挡风墙,避免混凝土表面直接受到风吹;
3,设置遮阳棚,避免阳光直射混凝土表面;
4,在混凝土表面喷洒保湿剂;
5,在混凝土表面喷水雾;
6,用保湿膜覆盖混凝土表面等;
其他措施还包括:
1,预湿润模板;
2,通过用凉水和加入碎冰块降低混凝土的温度;
3,在混凝土中掺入适量的纤维;
再次强调,任何预防措施都不能取代“正确、及时、彻底的养护”,养护是最简单、最有效、最便宜的手段。
需要注意的是,保湿剂通常是用一份有效成分加9分水配置而成,含水较多,因此一定要在混凝土表面收光后再使用。否则保湿剂中的水分进入混凝土表面,会改变表面混凝土的水灰比,对混凝土的耐久性产生负面的影响。
喷水雾时也要谨慎,防止混凝土表面积水,这样也会改变表层混凝土的水灰比。
另外,要防止直接向混凝土表面喷水,这样有可能破坏混凝土表面。
图5:直接向表面喷水可能会导致严重的塑性收缩开裂:如果养护水温度比混凝土表面温度低较多,喷在混凝土表面,会使表面发生剧烈收缩,导致出现龟纹状开裂。
最后要提醒的是,不要把塑性收缩裂缝与其他早期裂缝混淆,如塑性沉降裂缝、模板位移裂缝、早期温度裂缝、早期温度梯度裂缝和早期不均沉降裂缝等。本号会有另文对前述的各类早期开裂进行详述,敬请关注。