混凝土裂缝产生的原因及防治专项措施.doc

汉峪金融商务中心A1地块
综合楼及隶属设施项目
混凝土裂缝产生原因及防治方法
专题施工方案

天元建设集团济南分企业

8月24日

一、编制依据：
1、集团《质量手册》、《质量体系程序文件》
2、汉峪金融商务中心A1地块综合楼及隶属设施项目施工图纸及相关图集
3、国家及山东省现行相关技术规范、规程及相关行政法规。
二、工程概况：
汉峪金融商务中心A1地块综合楼及隶属设施项目在济南汉峪片区关键区， A1地块共有3栋超高层塔楼，2栋高层塔楼，总建筑面积379061.01m2，其中地上建筑面积241113.04 m2，地下建筑面积137947.97 m2，划分为一、二两个标段，二标段包含：A1-2#楼、A1-4#楼、A1-5#楼、地下室及相关配套隶属设施，总建筑面积231996.36m2。
三、混凝土裂缝产生原因及防治方法
1. 混凝土裂缝产生原因及预防思绪
混凝土裂缝按引发裂缝产生原因把混凝土裂缝分为二大类：第一大类，由第一类外荷载引发裂缝，包含根据常规计算关键应力引发“荷载裂缝”，和由结构次应力引发“荷载次应力裂缝”，二者通称为结构性裂缝、受力裂缝。第二大类，由第二类荷载即变形改变引发裂缝，包含温度、湿度、收缩和膨胀、不均匀沉降等原因引发裂缝，也称非结构性裂缝。
1.1 混凝土骨料塑性沉落引发裂缝
形成原因：混凝土在浇注时，因为振动棒和重力作用，骨料下沉、水泥浆上升，这种沉落直到混凝土硬化时方停止，当这种塑性沉落受到模板、钢筋及预埋件抑制(或模板沉陷、移动时)就会出现裂缝，这种裂缝大多出现在混凝土浇注后半小时至3 小时之间，混凝土尚处于塑性状态，混凝土表面消失水光时，立即产生，沿着梁及板上面钢筋走向出现，关键是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中假如模板绑扎不好、模板沉陷、移动时也会出现这类裂缝。
预防方法：在满足泵送和施工前提下尽可能减小混凝土塌落度，施工过程中应常常观察模板位移和混凝土浇捣密实情况，不能漏振、过振，且在第一次振捣后间隔20～30mm 后，进行第二次复振。假如产生这种裂缝，在混凝土终凝前将混凝土裂面用木抹子重新抹平搓毛，可使裂缝愈合。
1.2 塑性收缩裂缝
形成原因：混凝土浇注后仍处于塑性状态时，因为表面水分蒸发过快而产生裂缝，这类裂缝隙多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，裂缝通常是中间宽两头窄，深度通常不超出50mm，但薄板结构假如混凝土中掺有含泥量大粉砂则可能被穿透。产生原因关键是混凝土浇注后3～4 小时左右表面没有被覆盖，尤其是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或是被基础、模板吸水过快，和混凝土本身水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，到此时混凝土强度趋近于零，不能抵御这种变形应力而造成开裂，从混凝土中蒸发和吸收水分速度越快，塑性收缩裂缝越易产生，而商品混凝土因为为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土塌落度和砂率比一般混凝土大很多， 再加上夏季施工中及大致积混凝土中掺加缓凝剂，早期强度低所以其水分尤其轻易散失，表面轻易形成裂缝。
预防方法：施工单位在混凝土初凝前进行二次抹光，然后立即覆盖养护。通常塑性沉落裂缝和塑性收缩裂缝全部属于非结构性裂缝，对结构性能无大影响，GB50164-92《混凝土质量控制标准》中也有明确要求。塑性沉落和收缩有时没有显著区分，交织在一起。
1.3 大致积混凝土温度裂缝
形成原因：水泥水化过程产生一定水化热，而且其大部分热量是在3天以内放出，混凝土是热不良导体，尤其是大致积混凝土，产生大量水化热不轻易散发，内部温度不停上升，而混凝土表面散热较快，使内外截面产生温度梯度，尤其是昼夜温差大时，内外温度差异更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形，产生拉应力，因为此时混凝土抗拉强度较低，当混凝土内部拉应力超出混凝土抗拉强度时，混凝土便产生裂缝，这种裂缝隙通常较深，有时是贯穿性。
预防方法：配制大致积混凝土宜使用低水化热水泥，如很好一般硅酸盐水泥、矿渣水泥，降低水灰比，同时设置测温装置，采取保温方法，确保混凝土内外温差小于25℃。
1.4 混凝土初凝时受到扰动而出现裂缝
砼在未凝结前，受到外力，砼能够有恢复作用，但初凝后，砼逐步失去本身流动性，出现了裂缝就不可能恢复了。
扰动起源有以下多个方面：
（1）原因：
泵送管道支撑对楼板冲击和振动。楼板面积比较大时，泵送管道通常架设在模板上，因为泵送管道部署弯头较多，使泵送阻力增加，泵管输送砼时往返运动，影响到钢筋周期振动，这种振动，对初凝后砼影响很大，只要有足够时间，在砼中会形成裂缝，裂缝方向性很强，和钢筋走向相同，呈方格状或等距离分布。
防治方法：合理地搭设泵送管，输送管支架杆支撑在模板上，不得直接支承在钢筋骨架上，避免对已浇注混凝土震动
（2） 原因：
底板模板刚度不足，受力变形亦会造成裂缝。此种情况，常见于胶合板模板，下部支撑杆部署较稀时，未浇筑前上人就能够感到模板刚度不够，脚抬起来模板就反弹：假如浇砼以后砼即使凝固，但未能达成足够强度时，此时上人作抹平，浇水或养护作业时，受上述荷载作用。就会出现裂缝，此种裂缝呈不计划放射网状，裂缝集中处即是受外力集中地方。
防治方法：砼抹平后最少24 小时严禁上人，在砼表面走动或搬动物品，在采取复合木模板部位应加密支撑。
1.5 施工组织方面原因造成裂缝
形成原因：为赶进度，浇注混凝土未达成设计强度，甚至在浇注后不到24 小时即开始上人，堆放荷载，常常造成板开裂。
预防方法：关键是现场所理安排施工工序，要求砼留置试块，待砼强度达成1.2MPa以上时才许可在楼面放线施工,施工物料不准集中堆放。
1.6 结构板厚度不足造成楼板使用过程中开裂。
形成原因：结构板厚度不足是工程中较为普遍现象，也是造成楼板使用过程中开裂原因之一，这个问题需要在现场严格控制。
控制方法：在浇注板面拉水平标高线，拉线不方便地方，做钎插检验。
2.2 混凝土工作性能要求（其它方法）
1) 混凝土坍落度选择
a) 对于多层住宅，混凝土坍落度应控制在 14cm 之内。
b) 对于高层地下室，底板混凝土坍落度在10～12cm 之内；外墙
混凝土坍落度控制在14cm 之内。
c) 对于高层建筑 20 层左右，坍落度控制在16cm 之内；再往上，
坍落度逐步放大，以确保能顺利泵送即可。
2) 混凝土坍落流动度
只用表征一般混凝土拌合物流动性坍落度是不能正确地反应高性能混凝土工作性能，评价高性能混凝土工作性能时，国外多用坍落度结合坍落流动度，所谓坍落流动度就是用拌合物坍落稳定时所铺展直径表示。在进行工程质量控制时，对已确定原材料和配合比混凝土拌合物.
3) 初凝终凝时间
a) 对于地下室混凝土或大致积混凝土，为了错开水化热高峰期，
初凝时间相对长一点好，通常控制在10～13h 之间，终凝时间
控制12～15h 之间。
b) 对于建筑物地上部分，初凝时间要降低，通常控制在 7～8h。
2.3 混凝土配合比要求
1) 水泥
a) 水泥成份。最好采取一般硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其对应标准为GB175-92《一般硅酸盐水泥》、GB1344-92《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》；水泥矿物成份和细度能够提升混凝土强度，通常来说，矿物成份中铝酸三钙C3A 含量应该尽可能低，水泥中游离氧化钙、氧化镁和三氧化硫等尽可能少；水泥细度能够提升砼强度，但同时也能够增大混凝土收缩，细度应尽可能低部分，最好不要以提升细度方法来提升混凝土强度；为了降低水化热，可选择矿渣水泥。
b) 水泥用量。水泥用量尽可能降低，C80 混凝土水灰比0.26～0.28；C60 混凝土水泥用量在400～450kg 之间，水灰比控制在0.30～0.34 之间；C40～C50 混凝土，通常水泥用量全部在450～500kg，水灰比控制在0.35～0.40 之间[2]；C30 混凝土用量在270KG，水灰比在0.50～0.55 之间；使用高效减水剂，降低水灰比，降低水泥用量；混凝土最大水泥用量不宜大于550kg/m3,混凝土最小水泥用量宜为250kg/m3 [18]；水泥和矿物掺合料总量不应大于600kg/m3。水用量要严格控制在170kg/m3 以下。
c) 到搅拌站抽检水泥时，需要检验水泥质量证实书，证实书中各项品质指标应符合水泥标准中要求，品质指标包含：氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、抗压和抗折强度。2) 外加剂
a) 地下室混凝土选择和水泥相配比复合防水剂，兼有缓凝、减水、防水、微膨胀等四种功效。
b) 地上部分混凝土选择和水泥配比泵送减水剂。
3) 粉煤灰
a) 中国外大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质粉煤灰后，不仅能替换部分水泥，而且因为粉煤灰颗粒呈球状含有滚球效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物流动性、粘聚性和保水性，而且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm 以下细骨料达成15％要求，从而改善可泵性。
同时，依据大致积混凝土所含有强度特点，早期处于较高温度条件下，强度增加较快，不过后期强度增加缓慢，掺入粉煤灰后，其中活性Al2O3、SiO2 和水泥水化析出CaO 作用，形成新水化产物，填充孔隙增加密实度，从而改善了混凝土后期强度。但值得注意是，掺入粉煤灰混凝土早期强度较低，对28 天强度试块和验收回弹可能会有影响，对粉煤灰掺量较大混凝土，提议多做一组试块。
b) 现在用于混凝土掺合料粉煤灰分为Ⅰ和Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰细度小，能够增加混凝土粘性和稠度；
4) 粗骨料
a) 粗骨料宜选择花岗岩为好。其它石灰岩、砂岩、页岩、或其它水成岩必需取样做石材强度检定；同时，应依据混凝土在建筑物或构筑物使用情况和强度要求，选择粗骨料。来自采集场（生产厂）骨料应附有质量证实书。
b) 粗骨料最大粒径应满足结构钢筋净间距和混凝土泵送管径要求。粗骨料最大粒径不得大于结构截面尺寸1/4，同时不得大于钢筋间距最小净距3/4；混凝土实心板骨料最大粒径不宜超出板厚1/2，且不得超出50mm；为了确保泵送要求，泵送高度在50m 以下，粗骨料和管道直径比为1：2.5（卵石）、1：3（碎石），泵送高度在50～100m 之间，粗骨料和管道直径比为1：3～1：4，泵送高度在100m 以上，粗骨料和管道直径比为1：4～1：5。[7] [10]通常，选择0～25mm 连续级配石子，尤其是高强混凝土，粗骨料粒径不得大于31.5mm。
c) 粒径增大，能够降低用水量、水泥用量，从而能够降低混凝土本身收缩，避免泌水现象。
5) 细骨料
a) 细度模数控制在 2.7～3.1 之间。
b) 砂率控制在 40％左右。
c) 细骨料级配合理，采取中砂比细砂可降低用水量，从而降低混凝土收缩值。
6) 骨料含泥量要求
a) 粗细骨料含泥量必需控制在标准内，含泥量增大，不仅增加混
凝土收缩，还会降低混凝土抗拉强度，对混凝土抗裂十分有害。
b) 粗骨料含泥量具体要求：粗骨料含泥量不得大于 0.8％，泥
块含量不得大于0.5％。
c) 细骨料含泥量具体要求：细骨料含泥量不得大于 2.0％，
泥块含量不得大于1.0％。
d) 对于高强混凝土(即C60 及以上)含泥量要求更高，具体要求：粗骨料含泥量不得大于0.5％，泥块含量不得大于0.2％，针片状颗粒含量小于5％（控制针片状含量指标，不仅能提升混凝土可原性，还能够降低砂率及细粉料含量，达成降低混凝土本身收缩目标）；细骨料含泥量不得大于2.0％，泥块含量不得大于0.5％。
2.4 混凝土施工现场方法
1) 混凝土浇注过程中坍落度检测要求
混凝土浇注过程中，对混凝土坍落度每台班最少检测二次，对入泵口和出泵口混凝土坍落度全部需检测。如检测坍落度偏小，可加入适量一般减水剂（具体掺量由搅拌站依据经验确定），快速搅拌3min，使其达成施工要求，但严禁掺水。
经过上述处理仍然无效，则需要检讨混凝土质量，查找原因。检测混凝土坍落度同时，要求检验混凝土坍落流动度，流动不好，一样要求搅拌站调整配合比。
2) 混凝土浇注要求
a) 混凝土自高处倾落自由高度，不应超出2m；当浇注高度超
过3m 时，应采取串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。
b) 楼板负筋在施工过程中轻易被踩塌，施工单位应专员在混凝土
浇灌过程中进行调正.
3) 混凝土楼板厚度控制
加大管理力度，要求班组拉水平标高线或做钎插检验。
4) 混凝土二次抹压技术
a) 混凝土入模振捣，表层刮平抹压1～2h 后，即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩、沉缩和早期塑性收缩产生表面裂缝，增加表面混凝土密实度。
b) 二次抹压时间必需掌握合适，过早抹压没有效果；过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面出现裂缝。
5) 混凝土养护
a) 保湿养护。混凝土表面经过二次抹压后，立即覆盖塑料薄膜，防水表面水份蒸发，对混凝土进行保湿养护；接缝处搭接盖严，避免混凝土水份蒸发，保持混凝土表面处于湿润状态下养护。在炎热夏季和大风天气，为防水水份猛烈蒸发，形成内外硬化不均匀和异常收缩引发裂缝，应采取缓凝和覆盖方法。
b) 保温养护。依据混凝土绝热温升计算，确定混凝土中心最高温度，按温控技术方法，确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温养护目标：降低混凝土表面热扩散，降低内外温差；延缓散热时间，控制降温速率，有利于混凝土强度增加和应力松弛，避免出现贯穿裂缝，通常养护时间不少于15 天。
c) 在常温季节，混凝土终凝后也能够采取蓄水养护方法，替换前两种保湿保温养护方法。依据混凝土内外温差数据，立即调整蓄水高度，也能收到预期效果。