高強彈簧鋼絲網(wǎng)在大面積混凝土表面防裂的應(yīng)用

一、混凝土常見裂縫類型

1、干縮裂縫：混凝土硬化過程中的收縮裂縫叫做塑性收縮裂縫，干縮主要針對硬化后的混凝土。收縮是漿體的特性，骨料對漿體中發(fā)生的體積變化有抑制作用。在整個混凝土構(gòu)件水份的蒸發(fā)是非均勻的，失去水份是干燥收縮的基本原因。新拌混凝土內(nèi)部空隙中是充滿著水的，只有一少部份起到水泥水化作用是必須的，多數(shù)是為了混凝土有足夠的坍落度而使得能夠澆筑，這部份水中大部份是要從混凝土逸出的，在混凝土硬化后失水，由于空隙毛細管力（大空隙不產(chǎn)生毛細管力）的作用，水泥受壓收縮產(chǎn)生收縮變形，變形受到集料或邊界約束使得混凝土開裂。相反，在潮濕的環(huán)境中混凝土吸收水份，會產(chǎn)生濕脹。

2、溫度裂縫：混凝土溫度裂縫與溫度有關(guān)，溫度可以是外界大氣環(huán)境的溫度，也可以是混凝土中水泥水化產(chǎn)生的溫度。溫度裂縫通常是由溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度，致使混凝土開裂，與混凝土本身的抗拉強度、密實性有關(guān)。大體積混凝土溫度裂縫是由于內(nèi)外溫差的存在，混凝土體積變化不均勻造成。另一種情況是來自約束，約束包括外部約束、內(nèi)部約束，構(gòu)件或構(gòu)件的某一部份不能夠自由變形（就算是沒有外部約束，混凝土的非均質(zhì)性也使得變形不均勻），在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而開裂，可以作為荷載考慮。

3、結(jié)構(gòu)變形裂縫：混凝土結(jié)構(gòu)在承受外力（或自身收縮徐變）時，會產(chǎn)生變形，當變形量超過截面允許最大變形量時，則會產(chǎn)生裂縫。例如勘察設(shè)計時對基礎(chǔ)地質(zhì)情況認識不清，或者施工時對基礎(chǔ)的處理不恰當，造成施工后超載或地基下沉引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度或結(jié)構(gòu)受力不均勻而局部產(chǎn)生沉降出現(xiàn)裂縫；房屋或擋土墻、混凝土路面長度過長而未考慮設(shè)置伸縮縫、沉降縫、膨脹縫，或者是雖有考慮但設(shè)計的長度間距不合理，當混凝土的自由伸縮達到應(yīng)該設(shè)置仲縮縫、膨脹縫、沉降縫所需要的間距的時候就要引起裂縫的產(chǎn)生。

4、施工裂縫：施工配合比不當，造成混凝土水灰比偏大，振搗時過振等使混凝土離析，造成局部過稀過濕，拆模和起吊及加載過早都容易使混凝土出現(xiàn)裂縫。房屋建筑施工過程中由于施工工藝不合理，使現(xiàn)澆板支座處負筋下陷、保護層過大，固定支座變成塑性鉸支座，使現(xiàn)澆板上部沿梁支座處鋼筋正上方與其周圍發(fā)生不同的收縮沉陷而產(chǎn)生裂縫。另外，道路施工、橋梁鋪裝層中鋼筋網(wǎng)擺放位置靠下也容易使鋪裝層產(chǎn)生裂縫。

5、原材料裂縫：活性砂石料的含泥量超過規(guī)定標準以及水泥安定性不良降低了混凝土強度而產(chǎn)生裂縫�；炷�土和水泥中含堿量過高，集料發(fā)生“堿集料反應(yīng)”等化學腐蝕，以及鋼筋銹蝕都可導致鋼筋內(nèi)部膨脹引起開裂。

6、表面腐蝕：混凝土結(jié)構(gòu)長期處于具有腐蝕作用的環(huán)境中，混凝土表面會產(chǎn)生剝落、開裂。

二、混凝土表面開裂的主要原因

（1）材料本身的原因引起

干縮裂縫、施工裂縫、原材料裂縫均屬于由于材料本身的性質(zhì)所引起的裂縫，主要由于材料在施工過程中施工工藝不當所致。后兩種屬于非正常裂縫，在施工過程中都會非常注意，一般不允許出現(xiàn)，這里我們主要討論干縮裂縫。

干縮裂縫在工程中較為常見。施工中養(yǎng)護不良，表面干燥過快，而內(nèi)部濕度變化小，表面收縮變形，受到收縮慢的內(nèi)部混凝土的約束，因此，在構(gòu)件表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，即產(chǎn)生干縮裂縫。此外，尺寸較大的壁板式結(jié)構(gòu)，長的現(xiàn)澆梁，以及框架等，也經(jīng)常出現(xiàn)干縮裂縫。而砂石級配差、砂太細、砂率太高、粗骨料中石粉含量高、配合比不良、用水量或水泥用量太多、混凝土中摻氯化鈣等，都會增大混凝土的干縮率�；炷�土干縮裂縫為表面性裂縫，形狀很不規(guī)則，而且長短不一，互不連貫，這種裂縫在混凝土露天養(yǎng)護完畢，經(jīng)一段時間后，出現(xiàn)于混凝土表層或側(cè)面，并隨溫度和濕度的變化而逐漸發(fā)展。

（2）外部因素引起

溫度裂縫、結(jié)構(gòu)變形裂縫均屬于外因引起的。結(jié)構(gòu)變形裂縫在工程上等于是事故，這里不討論，我們主要討論溫度裂縫。

混凝土溫度裂縫多出現(xiàn)于大體積中，溫度應(yīng)力的形成過程可分為早期、中期、晚期三個階段。早期一般為30天，自混凝土澆筑開始至水泥放熱基本結(jié)束為止。水泥水化熱大量積聚，造成混凝土內(nèi)部溫度升高，表面溫度降低，形成內(nèi)外溫差（在沒有拆模時，正確的內(nèi)外溫差值是混凝土的中心溫度與拆模前混凝土的表面溫度之差）；中期自水泥放熱基本結(jié)束時開始至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時為止；晚期是混凝土完全冷卻后的運轉(zhuǎn)時期，混凝土在拆模前后或受寒潮襲擊，使表面溫度降低很快，造成了溫度陡降（驟冷）。由溫度所引起混凝土的應(yīng)力又可分為自生應(yīng)力和約束應(yīng)力兩種，這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮應(yīng)力共同產(chǎn)生作用。施工中混凝土最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度往往內(nèi)部產(chǎn)生相當大的應(yīng)力，有時溫度應(yīng)力可超過其它荷載所引起的應(yīng)力產(chǎn)生裂縫（全部裂開時內(nèi)部溫差僅為12～19℃）。

三、混凝土防裂設(shè)計原理

抗裂性能好的混凝土應(yīng)具有較高的抗拉強度、較大的極限拉伸值、較低的彈性模量、較小的干縮率、較低的絕熱溫升以及較小的溫度變形系數(shù)和自生體積收縮變形等。規(guī)范中規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)帶裂縫工作最大允許裂縫為0.2mm，而從以上分析可以看出，減少或消除裂縫，因此如何限制預(yù)防混凝土表面裂縫是設(shè)計上必須重視及考慮的問題。

要防止混凝土開裂，一方面要在設(shè)計中使結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，以抵抗外力，減少變形，這可以依靠增加結(jié)構(gòu)尺寸及材料強度達到；另一方面要防止混凝土表面由于水化熱、溫縮、腐蝕等因素產(chǎn)生的細小裂縫，這就需要增加表面混凝土的粘合力和耐久性，而由于目前材料本身的限制，若要達到這個目的，除了在材料配合比及施工工藝上注意外，必要時還需添加輔助材料，例如在混凝土中添加鋼纖維、碳纖維、環(huán)氧樹脂等外加劑，但這些添加劑價格昂貴，不利于大面積使用，目前主要的手段是在混凝土表層增加防裂鋼筋網(wǎng)。

一般人認為鋼筋越粗，與混凝土的粘結(jié)力越大，防裂效果越好，這種想法過于片面。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7～15倍，當混凝土內(nèi)應(yīng)力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應(yīng)力將不超過100～200kg/cm2，因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止微小裂縫的出現(xiàn)較為困難，但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了，所以鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果非常好。這就是防裂鋼筋設(shè)置的原則：“密而細”，即鋼筋間距盡量要小，而鋼筋的直徑盡量要細。

但是鋼筋加密勢必造成鋼筋間混凝土骨料的缺失，從而降低混凝土強度，同時，我們既要減小鋼筋直徑，還要增加單位面積鋼筋的抗拉強度，另一方面還不能降低混凝土強度，同時還要節(jié)約成本。

四、防裂鋼絲網(wǎng)特點簡介

防裂鋼絲網(wǎng)依據(jù)防裂鋼筋 “細而密”的設(shè)置原則而設(shè)計開發(fā)，采用直徑2.5~4mm高強度合金彈簧鋼絲為主材，在工廠經(jīng)特殊焊接工藝加工成型，它可廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、市政、碼頭、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。它主要的特點是：

（1）強度高，節(jié)約材料

目前普通鋼材的設(shè)計抗拉強度為350mpa，而合金彈簧鋼絲最高可達1600mpa以上，因此同樣的抗拉力可以節(jié)約材料約80%，同時減少自重。

（2）工廠加工，質(zhì)量可靠

所有節(jié)點均采用特殊工藝焊接，節(jié)點強度達到200kgl，整體性強，；由于是工廠生產(chǎn)，網(wǎng)孔間距誤差在0.3mm以內(nèi)，遠遠大于施工精度。

（3）施工方便

目前采用常規(guī)鋼材例如直徑8mm或10mm的R235鋼筋作為主材的鋼筋網(wǎng)均為片狀，最長的長度12米，寬度2.2米，運輸、安裝均較為復雜，由于運輸長度限制，造成搭接較多，鋼材浪費較大。而防裂鋼絲網(wǎng)由于可成卷運輸，長度在理論上可以不受限制，寬度1.8~2.3米變化，甚至可以做成異形尺寸，為施工提供很大便利，同時可以減少搭接次數(shù)，減少材料浪費。另外，由于是成卷運輸，因此方便吊裝及現(xiàn)場安裝，同時節(jié)約大量人力物力，減少檢測工作量。

（4）適用性強

它在軟基路段混凝土路面、橋面鋪裝層、橋墩表面防裂、收費廣場混凝土地面、隧道內(nèi)拱形襯砌、市政廣場的混凝土地面、混凝土管、護欄、護坡、站臺、車站廣場和貨場混凝土地面、機場跑道、停機坪、水庫壩基、防洪設(shè)施、邊坡加固、崩塌防護等工程領(lǐng)域都有著廣泛的用途。

五、施工中應(yīng)該注意的問題

1、制定合適的允許溫差。在一般的大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中，如基礎(chǔ)的約束不大，內(nèi)外溫差可控制在不超過25℃。

2、合理選用原材料，減少水化熱；選用級配良好的骨料，并嚴格控制砂、石的含泥量，采用低水灰比，加強振搗，以提高混凝土的密實性和抗拉強度。

3、避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土。

4、采取分塊、分層間隔澆筑。

5、冬季施工應(yīng)加強養(yǎng)護。

6、規(guī)定合理的拆模時間。