商品混凝土的广泛运用和推广, 极大的提高了建设速度及建筑质量,促进了商品混凝土技术的蓬勃发展。但由此带来的商品混凝土早期开裂问题,却至始至终未能得到有效解决,是近年建筑工程质量争议与投诉的焦点,引起了业内和社会的极大关注。
造成商品混凝土裂缝的原因固然是复杂的、多方面的,但对商品商品混凝土使用认识的不足及养护不当,是造成商品商品混凝土裂缝普遍存在的主要原因,本文就商品混凝土的开裂与养护问题谈谈看法。
01目前商品混凝土养护的现状
1、商品混凝土裂缝是普遍存在,而且难以解决的问题。因为传统观念阻碍了对混凝土水化硬化初期裂缝形成和发展过程的研究。
2、目前大多数的施工单位都存在一种这样的思想,也就是说,使用了搅拌站的商品混凝土,那么所有与混凝土有关的质量问题都由搅拌站来负责,与己无关。
因此,对商品混凝土的使用经常是既不按规范施工,也不按规范进行养护。几乎没有施工单位按照规范要求对商品混凝土进行养护,也不配备相关的人员、材料和设施,这是造成目前商品混凝土开裂多、投诉多、争议多的主要因素,也严重影响了工程质量及项目形象。
3、国家标准对商品混凝土提出的养护要求。
根据国家标准《GB50164混凝土质量控制标准》第四章第六节 第39-40页,明确提出:浇筑后的混凝土是混凝土施工中的一个重要环节,养护的好坏直接影响到混凝土的强度与质量,因此,施工(生产)单位在施工(生产)前,应对其施工(生产)对象,根据所采用的原材料以及混凝土性能要求,提出切实可行而又能保证混凝土强度与质量的养护方案,并将其列为质量管理制度的内容,并应随时检查其执行情况。
02起始养护时间对控制商品混凝土早期收缩的重要性
1、 对不掺用减水剂的普通混凝土而言,早期收缩很小,早期的洒水养护主要是使水泥充分水化,保证混凝土强度的发展,因此,我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定,混凝土的起始养护时间是浇筑后12小时以内。
2、对大量掺用减水剂的现代商品混凝土,经相关试验证明,初凝后8小时内的收缩急剧增加,而在实际工程中最大量、大体积的楼板裂缝也主要出现在混凝土初凝后几小时以内,因此,掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键。
如果继续按照浇筑后等12小时再进行洒水养护,就失去了控制早期收缩裂缝的产生最佳时间,从早期收缩裂缝控制来讲,将失去了任何的作用。但目前大部分的施工单位仍然习惯于传统的施工养护经验,没能根据现在商品混凝土的特点,即在混凝土刚初凝时(表面失水前),就采取合理养护措施,有效降低收缩,减少开裂。
03商品混凝土需要及时而充分的湿养护
1、所谓及时养护,主要是:在混凝土的表面没有失水前,就进行养护。
在实际操作过程中,要掌握及时养护有一定的困难,往往需要根据混凝土拌合物性能、气候等情况来确定(一般在混凝土刚初凝时,就要进行湿养护),如果在养护时表面已出现失水现象,则需要在养护前,就对表面因失水造成的缺陷先行进行处理,再养护,以保证养护的效果。
2、所谓充分养护,主要是:要保证在整个规定的养护期间,混凝土都不能失水,不失水就是养护充分的;否则,失水就是养护不充分的。
混凝土养护越充分,那么混凝土存在的缺陷就少;混凝土养护不充分,那么混凝土存在的缺陷就多。但目前大部分的施工单位对混凝土的养护都是在浇筑后第二天开始洒水,每天2—5次,这样,养护既不及时也不充分,造成裂缝就很多。
04湿养护7天期间内,各阶段对商品混凝土养护的影响
1、根据试验数据和生产经验总结, 商品混凝土的7d强度大概是28d强度的(65%~85%) , 因此规范要求湿养护7天是合理的,最好能保持7天都不失水。
根据我们的生产经验,在这7天中, 时间越靠前, 混凝土越容易失水, 越容易形成缺陷, 防止失水也越重要。
2、 3d强度大概是28d强度的(45%~60% ), 所以前3天防止失水尤为关键。前3天如果不失水, 那么之后继续浇水保湿至7天, 从工程实际来看, 效果都不错。
3、第一天是非常关键,如果第一天失水过多, 所造成的缺陷可能以后都很难弥补。
4、我们发现有的工地,第一天不注意保养, 第二天才开始蓄水养护, 养护结束以后, 板面还是有很多的裂缝,分析其原因:是因为第一天已经有了裂缝的产生,这说明第一天的不养护导致比较粗大的毛细孔已经形成,很难愈合。
所以,湿养护7天, 关键在于前3天, 最关键的是第1天,因此,我们不管用什么方式保养, 都要保证第1天不出现失水的现象
05混凝土二次抹压的重要性
1、一次抹平。马上用木抹子将表面抹平, 称为“一次抹平”。
2、二次抹压。一次抹平后, 如果不立即进行混凝土的养护措施, 那么到混凝土初凝前, 必须至少再抹一次, 这次不只是抹平,还要“压”, 将混凝土表面抹压密实(将混凝土内部的泌水通道、毛细管道,进行抹压、消除掉。), 称为“二次抹压”。
二次抹压的主要作用有3点:
(1)消除混凝土的表面缺陷、混凝土内部的泌水通道(即毛细管道)及早期的塑性裂缝。
(2)提高混凝土表层的密实度。
(3)表层密实度提高后, 减缓了混凝土内部水分迁移、蒸发的速度, 提高了混凝土的抗裂能力。
3、从一次抹平到二次抹压,是混凝土逐渐初凝的过程。
4、裂缝的形成。在较长的一段时间,只要环境相对湿度低于100%, 混凝土表面就会失水, 内部形成缺陷-毛细管道。这些缺陷不消除, 在混凝土表面继续失水的情况下, 孔道就会进一步加深, 裂缝进一步扩展,出现开裂,严重者会造成贯穿性裂缝,导致楼层漏水。
5、我们发现, 在湿养护不够及时、不够充分的情况下(例如传统湿养护) , 只有一次抹平而没有二次抹压, 混凝土的开裂将很严重。
实施二次抹压后, 开裂程度大大减轻。因此, 除非实施即时养护, 使混凝土表面不能生成失水缺陷, 否则二次抹压工艺是必须的。
6、传统的抹刀手工抹压。在二次抹压工艺中, 现在往往习惯于抹刀手工抹压, 不仅效率低, 力度也不够,当缺陷由表及里发展较深时, 将很难消除。
7、圆盘式抹光机。二次抹压最好采用圆盘式抹光机, 消除表面缺陷(及混凝土内部的泌水通道)与密实表层的作用比抹刀好, 效率也高。
8、二次抹压后,必须立即对混凝土进行充分的湿养护, 以避免混凝土再次失水,只有这样, 才能保证混凝土早期水化良好, 提高硬化混凝土的质量, 为混凝土耐久性的提高打下早期质量基础。
06早期覆膜养护是非常必要的
实践证明,混凝土浇筑过后采用覆膜养护,是简单有效的养护方式。特别是在广大北方地区,气温高、风速大、空气干燥失水快,采用覆膜养护之后,可以迅速将混凝土水分封堵在内部,并在薄膜与混凝土表面形成长期的湿养护环境,终凝后混凝土表面无温度裂纹,成活整洁美观。
覆膜养护施工需要注意及时性,一定要在混凝土初凝前完成覆膜。薄膜与混凝土面要紧密粘结无气泡,膜与膜之间无间隙覆盖,无大面积重叠,并做好后期表面淋水养护,保持膜面湿润。
在覆膜养护方面,渭南宏基达公司在紫御观邸等项目施工过程中做的比较到位,做到了混凝土浇筑全面覆膜养护,未出现结构混凝土开裂现象,确保了混凝土结构质量安全与形象美观。
综上所述,只要按照施工规范严格施工,对混凝土表面进行二次抹压工艺,实施及时而充分的覆膜保湿养护,可以很大程度上减少混凝土裂缝的产生,从而使混凝土裂缝得到有效的控制。
混凝土养护认识的8个误区!施工、监理、甲方要注意
混凝土养护
在建筑工地上,对浇筑成型的混凝土覆盖浇水养护是一件很平常的事。现对其覆盖浇水养护的机理及作用进行分析,以便走出对其认识的几个误区。
误区之一混凝土浇水养护的目的只是为了水泥水化的需要
混凝土浇筑成型后,必须对其进行覆盖浇水,以满足混凝土表面在一定时间内保持湿润状态的要求。与此同时,为防止养护水的急剧蒸发,还应用塑料薄膜、麻袋片或草袋等材料加以覆盖。然而,混凝土的养护不仅只是浇水,还包含有广泛而深刻的内容,概括起来主要有以下两点:一是为使混凝土在一定时间内保持足够充分的湿润状态,以满足水泥水化的需要;二是要保证混凝土在不同的环境温度条件下,能保持有合适的最高温度、合适的内外温差及其合适的表面与环境大气的温差,同时还要有适当的降温速率和升温速率。
误区之二混凝土浇水养护的最迟开始时间是浇筑成型后的12h
《混凝土结构工程质量验收规范》(以下简称《质量规范》)规定,应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。然而,有许多施工人员误解为,混凝土浇筑完毕后的浇水养护的最迟开始时间是其后的12h,也就是说,只要是在混凝土浇筑完毕后的12h前进行浇水养护就满足规范要求。因此,在工地上常会遇到技术人员催促养护浇水,可是有人会说,混凝土浇筑完毕才几小时,离12h还远呢!不着急。
由于水泥及混凝土技术的不断进步和发展,尤其是近年来,高性能混凝土、早强混凝土、高强混凝土及预拌混凝土等的广泛应用,其所用混凝土强度等级及水泥强度等级较高、水泥用量较大、早期强度高、水灰比小等原因,使其混凝土的温度变形、干缩变形和自收缩变形都较大,混凝土开裂时有发生,其中混凝土的浇水养护时间的过迟成为早期开裂的重要原因之一,必须引起施工人员的重视。
多年前,工地上经常遇到的是流动性很大的塑性混凝土,其浇筑体积也不大、混凝土强度等级及水泥强度等级都较低、水泥用量小,早期水化程度不高、干缩小,又没有自收缩,在这种情况下,要求这样的塑性混凝土在浇筑完毕后12h以内浇水养护可能是适宜的,但对于现代混凝土来说,过迟浇水养护则会造成开裂并对潜在质量带来不利影响。
误区之三混凝土的浇水养护时间越长越好
《质量规范》规定,对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,浇水养护时间不得少于7d,对于掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d。这里需要指出,规范所规定的只是浇水养护的最少时间,而没有给出浇水养护的最佳持续时间和最长时间。然而,浇水养护时间越长,水泥水化程度越高,水泥的不可逆收缩也越大,水泥颗粒如果全部水化,其所生成的水泥凝胶不只使混凝土强度提高,与此同时还会产生很大的收缩,严重时可引起混凝土开裂。像混凝土中骨料所起的稳定体积作用一样,水泥石中需有一定数量的未水化的水泥颗粒,或其他惰性物质来稳定体积,因此,浇水养护时间并不是越长越好。以盲目延长浇水养护时间作为“加强养护”的做法,显然是错误的。现代水泥和混凝土技术的进步和发展,要求做到的是“恰到适时”的浇水养护。
试验证明,标准养护7d和标准养护14d的混凝土,其各龄期的干缩基本相同,如表1所示,而过长时间的养护并不能进一步减小收缩,这时如果进行长时间的浇水养护,由于混凝土内部生成的水化物增多,反而在一定程度上增加了混凝土的收缩。长时间的湿润养护不能有效地减小混凝土的干缩,而虽然可以推迟收缩的开始时间,但影响也甚微。
表1:初期养护与养护后时间对混凝土干缩的影响
“恰到适时”养护时间的长短与组成材料的选择、混凝土配合比、环境温度和湿度、风速及养护方法等诸多因素有关。混凝土水胶比越低,越需及时加强外部补充水的供给,但浇水养护的时间可适当短些;水胶比大时,混凝土中的自由水多,如果混凝土处于相对湿度较大地区,湿养护的影响不大,但其养护时间相对要长些,才能使其渗透性稳定;如果水胶比较大,但处于相对湿度较小地区,湿养护也不可轻视,养护时间不可缩短;掺有粉煤灰等矿物掺合料的混凝土,因其水胶比较小,如果外部补充水供给不足,表面的吸附水很容易蒸发,反应很慢的粉煤灰等掺合料,其抗裂作用和强度增长一样,在低水胶比的条件下,只有加强浇水养护才能有效地发挥出来,浇水养护不但要充分而且时间也要长些。对于掺有缓凝型外加剂及对抗渗有要求的混凝土,正如《质量规范》所要求的那样,浇水养护时间应予适当延长。目前关于该方面的科研资料甚少,有待今后加强研究和总结,以便指导混凝土施工。现从渗透性角度所要求的保湿养护时间列于表2。
表2:渗透性稳定所需混凝土的养护时间
误区之四混凝土才终凝,表面还湿湿的,不着急浇水养护
众所周知,混凝土的早期开裂是水泥和混凝土技术的进步和发展所带来的新问题,而自收缩与温度收缩又是高性能混凝土、高强混凝土及高早强混凝土等早期开裂的主要原因。
混凝土自收缩的大小取决于水泥石内部自干燥程度、水泥石弹性模量及徐变系数。混凝土浇筑后的早期,特别是初凝后的前24h,其弹性模量低、徐变系数大,因此,自干燥程度成为决定自收缩的主要因素。混凝土初凝时对其表面进行湿养护可使养护水与混凝土中的毛细管孔内的水分连为一体,以供给混凝土内部胶凝材料使之水化。胶凝材料的进一步水化,又促使毛细孔细化,当毛细孔壁的阻力超过水的表面张力而不能继续向混凝土内部迁移时,这种水分的补给才停止。由此可见,早期浇水养护的补水作用可很好地抑制混凝土的早期收缩。
混凝土的自收缩从其初凝时就已经开始,早期发展特别快,24h之内可完成大部分,以后则迅速衰减,其值可达(0.025~0.050)×10-3,同时还随水胶比的减小而增大,并随温度的提高而增加。与此同时,随着混凝土强度的逐渐增长,其极限拉应变也由成型后2h的4.0×10-3急剧下降,6~12h可下降至0.04×10-3,达到混凝土开裂的风险期。如果按《质量规范》的规定,以传统塑性混凝土的要求,误以浇筑完毕后12h以内的最迟开始时间才开始浇水养护,其时间显然已大大滞后于混凝土开裂的危险期,规范所规定的最迟开始浇水养护时间已不适用于现代混凝土的养护要求。有许多人错误地认为,混凝土的浇水养护,只要是在混凝土浇筑完毕后的12h以内的任何时间开始都行,也就是说,在此12h的时间范围内浇水养护可早可晚,时间的可塑性很大,这种认识和做法,显然是错误的。
如果把混凝土的早高强认作为其早期开裂的内因,那么,其浇水养护滞后于表面水快速蒸发后的外部补水及补水中断,是混凝土引起早期开裂的外因。因此,很有必要将混凝土开始浇水养护的时间大大提前,使混凝土表面的向外蒸发水得以及时补给,做到“尽早及时”浇水养护。具体一点讲,就是在混凝土浇筑完毕,于其初凝开始,就以浇水养护不致人为冲坏混凝土表面为限“尽早及时”,这里要特别强调“尽早”二字,以保证混凝土早期及时具备充足的补水条件,以免发生混凝土塑性收缩、自收缩和干缩的共同作用。
误区之五混凝土的浇水养护最好是大水猛浇,这样补水才能充分彻底
混凝土浇筑成型后的覆盖,一是防止养护水的急剧蒸发以利节约用水;二是为了防止降温阶段水泥水化热的急剧散失,以保证混凝土断面上具有合适的温度梯度。有的人为了节省覆盖材料,对混凝土不加覆盖并用大压力水猛浇,这样做不但浪费水,而且极易冲坏混凝土表面,更主要的是压力水流过混凝土表面,将其热量迅速带走,导致混凝土表面温度骤降,如果正遇混凝土水化热高峰期,养护水如果与混凝土表面温差又较大,可能因混凝土温度骤降,而使其内外温差及混凝土表面与环境温差过大而产生“热震”,致使混凝土表面开裂;同时,要切记养护浇水不可时断时续,中断多次反复“热震”则有加剧混凝土开裂的可能。适宜的浇水养护方法应是小水漫淋。
误区之六为了加速混凝土的硬化,养护阶段只保温而不进行冷却降温处理
混凝土的初始浇筑温度是混凝土最高温度的重要组成部分,对于处于塑性状态的混凝土进行冷却降温处理,则在降低最高温度的同时,也相应降低了混凝土的致裂温度。因此,对处于塑性状态的混凝土进行冷却降温处理是一种有效的防止混凝土开裂的方法之一。
从混凝土开始硬化产生拉应力至达到最高温度止,虽然在此阶段对混凝土继续进行冷却处理,一般不致于改变整个混凝土断面上的受拉状态,但向混凝土表面浇以低于环境温度过大的冷却水,使混凝土温度骤降,会增加混凝土断面上的温度梯度,可能引起混凝土“热震”,虽然在此阶段,对混凝土冷却处理,也会降低最高温度和致裂温度,但为防止混凝土内外温差骤升引起表面开裂,这一阶段的冷却处理及浇水养护一定要小心谨慎。在混凝土内部产生拉应力之前,应及时进行冷却处理。
误区之七保温覆盖从浇水覆盖时就开始,不知何时开始才对
综述以上几个问题可知,在混凝土达到水泥水化最高温度之前应处于散热阶段,以求获得较低的最高温度和致裂温度,如果把保温提前到从浇水养护覆盖开始,适得其反,反而增加了混凝土的最高温度和致裂温度,正确的保温时间应从混凝土降温开始,不宜提前。
在混凝土降温阶段实施对其保温,其目的之一是减少混凝土内部热量的散失,以减小断面上的温度梯度。目的之二是由于延缓了混凝土的散热时间,使之能够有效地充分发挥其强度增长的潜力,并使混凝土的松弛和徐变得以充分显现,其内部拉应力得以相应减小。与此同时,因混凝土龄期的增长,混凝土的抗拉性能要比其抗压性能提高得快,也可防止和减少混凝土的开裂。
混凝土表层的温度梯度是制约混凝土表面裂缝产生的重要原因之一。大气环境温度的升降,影响着混凝土内部断面上的温度梯度,而其温度变化的陡缓,也必然影响混凝土表面与大气环境温度之间温度变化的陡缓,保温材料的有效覆盖,能减小混凝土断面上的温度梯度。
工程实践证明,温度变化是混凝土结构的一个重要而又非常复杂的荷载,温度梯度的陡缓可以看作是对混凝土“加荷”的快慢,并对混凝土物理力学性能产生重要影响。气温骤降可看作对混凝土的快速加荷,可导致混凝土的拉应力和弹性模量的增加,而使混凝土的极限拉伸减小,抗裂性能减弱,反之气温缓降可看作是对混凝土的慢速加荷,可导致混凝土拉应力和弹性模量比快速加荷有所减少,而混凝土的极限拉伸有所增加。同时,气温的骤降还可导致内外约束度的增加,不论是以外约束为主的结构,还是以内约束为主的结构,通过外部保温和内部缓降都可避免和减少混凝土的开裂。
综上所述可见,不论环境温度的高低,也就是说,不论春夏秋冬的外界气温是高还是低,混凝土的保温养护,不仅提高了混凝土的表面温度,还能使混凝土内部的温度得以缓降,并减小了内外温差和混凝土表面与大气环境的温差,为此,这种“外保温内缓降”的养护方法得以能够防止和减少混凝土的开裂。
误区之八不根据混凝土所处具体实际情况,生搬硬套规范规定
为防止混凝土早期裂缝的产生,人们通常以控制混凝土的最高温度、内外温差及表面与环境温差、升温速率和降温速率等技术指标来实现的,其中混凝土的内外温差一般认为不宜大于25℃;表面与环境大气温差不应大于20℃。但实际工程中的应用此前的规范规定有些出入,有的认为二者都不应大于25℃;有的认为不应大于30℃;有的认为不应大于15℃;还有的着重指出,表面淋水及拆模引起的瞬时温差不宜超过15℃。工程实践证明,有的工程混凝土内外温差大于25℃,但结构并未开裂;而有的工程内外温差小于20℃,但混凝土开裂了。由此也可说明,修订后的《质量规范》对此未做硬性规定的道理了。
与此同时,每天降温速率的控制指标也表现不尽相同,有的认为每天降温不应大于3℃,有的认为不应大于2℃,甚至还有人认为不应大于1.5℃。
上述技术数据之间差异的出现,其实是非常正常的,尽管有的数据是规范规定的,也不能就此对规范提出疑意。由于混凝土材料组成的随机性、多样性、多相性以及混凝土的非均质性、施工质量的差异,所示技术数据出现某些不同不足为怪,这就要求现场技术人员要根据工程实际情况,综合考虑温度控制,不可生搬硬套某些规范条文。
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