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        大體積混凝土施工裂縫成因及其防治措施的探討

        2016-12-31 00:00:00張云通李晴
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年19期

        摘 要:隨著我國工業(yè)化進程的推進和建筑業(yè)的快速發(fā)展,在建筑結(jié)構(gòu)的施工中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用愈來愈普及?;炷劣伤?、砂石骨料、水以及添加劑等混合形成的一種非均質(zhì)脆性材料。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和類型眾多,如果要降低大體積混凝土裂縫發(fā)生的頻率,需要從大體積混凝土裂縫的成因入手,從而提出有效的防治措施,這對于有效地降低和控制裂縫的產(chǎn)生,提高施工質(zhì)量有著深遠的意義。文章在對大體積混凝土施工裂縫的成因詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,并提出了一系列防治措施。

        關(guān)鍵詞:大體積混凝土;裂縫;成因;防治措施

        隨著我國工業(yè)化進程的推進和建筑業(yè)的快速發(fā)展,在建筑結(jié)構(gòu)的施工中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用愈來愈普及。混凝土由水泥、砂石骨料、水以及添加劑等混合形成的一種非均質(zhì)脆性材料。大體積混凝土在施工中由于表面積大、厚度較厚、一次澆注體積大等特征,極容易在施工過程中出現(xiàn)各種裂縫,嚴(yán)重影響到建筑物的安全使用,甚至和廣大群眾的生命和財產(chǎn)安全密切相關(guān)。文章對大體積混凝土施工中裂縫產(chǎn)生的原因進行了探討,并提出了一系列防治措施,這對于加強施工質(zhì)量的控制有著極其重要的作用。

        1 大體積混凝土施工裂縫形成原因

        1.1 荷載裂縫

        大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和類型眾多,如果要降低大體積混凝土裂縫發(fā)生的頻率,需要首先分析大體積混凝土裂縫的成因。一般來講,導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)荷載裂縫的原因主要有兩個:第一,直接應(yīng)力裂縫;第二,次應(yīng)力裂縫。

        直接應(yīng)力裂縫是由于外部荷載引起的直接應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。在設(shè)計計算階段,如果計算模型的選用不合理,結(jié)構(gòu)受力的假設(shè)不科學(xué),荷載計算得不正確,結(jié)構(gòu)剛度的處理不恰當(dāng),構(gòu)件的設(shè)計斷面不足;在施工階段,如果設(shè)計交底不清楚,機械設(shè)備選用不合理,材料選用不當(dāng),施工順序不合理;在交付使用階段,如果實際荷載超出計算荷載,結(jié)構(gòu)受力模式發(fā)生改變,發(fā)生不可抗力等原因,均可能導(dǎo)致直接應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。

        次應(yīng)力裂縫是由于外部荷載引起的次生應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。在混凝土的使用過程中,如果混凝土的實際工作狀態(tài)與原先的設(shè)計假設(shè)存在較大的差異,容易使混凝土構(gòu)件的某些部位引起次應(yīng)力從而使混凝土構(gòu)件的開裂。

        1.2 溫度裂縫

        大體積混凝土在澆筑過程中,由于其表面積較大,同時澆筑的厚度較厚,會導(dǎo)致大體積混凝土的構(gòu)件內(nèi)部和外部表面的散熱速度存在較大的差異。一般來講,大體積混凝土的外部散熱較快,內(nèi)部散熱較慢,會使得構(gòu)件的內(nèi)部混凝土溫度遠遠高于表面混凝土的溫度,這就使得大體積混凝土內(nèi)部和外部之間存在較大的溫差。由于大體積混凝土在澆筑過程中,先是由于水泥水化熱引起的高溫,繼而是逐漸地降溫,與此同時,大體積混凝土構(gòu)件隨之發(fā)生熱膨脹和冷收縮,從而在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生由于溫度應(yīng)力不同導(dǎo)致的變形。

        1.3 收縮裂縫

        大體積混凝土在施工的澆筑過程中,由于體積的收縮會致使大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土在施工過程中收縮幅度和水泥的種類、水泥用量、水量等有著直接的關(guān)系。一般來講,大體積混凝土拌合物中水泥和水的用量越多,可能導(dǎo)致大體積混凝土發(fā)生收縮裂縫的概率越高。在大體積混凝土的施工過程中,拌合物在澆筑的過程中,由于水泥的水化熱,隨著混凝土溫度的降低,大體積混凝土?xí)饾u收縮,在混凝土澆筑結(jié)構(gòu)后的散熱和大體積混凝土收縮的過程中,內(nèi)部會產(chǎn)生不同的收縮應(yīng)力。一旦大體積混凝土內(nèi)部的收縮應(yīng)力大于大體積混凝土的抗拉強度時,就會使大體積混凝土的表面和內(nèi)部出現(xiàn)收縮裂縫。

        1.4 鋼筋腐蝕裂縫

        如果在大體積混凝土的澆筑過程中,混凝土的質(zhì)量不合格或者混凝土的保護層的厚度一旦不能滿足結(jié)構(gòu)需要,混凝土的保護層極容易受到二氧化碳的侵蝕,使鋼筋周邊的混凝土堿性大幅度降低,導(dǎo)致鋼筋表面的氧化膜遭到破壞。與此同時,鋼筋中的鐵離子即會和入侵到混凝土中的水分和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生的氫氧化鐵體積為原來的兩倍甚至更多,這時鋼筋周邊的大體積混凝土?xí)a(chǎn)生膨脹應(yīng)力,致使大體積混凝土沿著鋼筋表面產(chǎn)生裂縫,和周邊大體積混凝土逐漸剝離。這時鋼筋和周邊混凝土的握裹力大幅度降低,混凝土構(gòu)件的承載力大幅度下降,加速鋼筋的腐蝕和結(jié)構(gòu)的破壞,并可能誘發(fā)其他裂縫的發(fā)生。

        1.5 其他裂縫

        大體積混凝土在施工過程中,會受到基礎(chǔ)部分巖土的約束力,這會對大體積混凝土構(gòu)件帶來相應(yīng)的影響,在混凝土構(gòu)件內(nèi)部形成大范圍的拉應(yīng)力區(qū),致使大體積混凝土形成表面裂縫甚至貫穿裂縫。除此之外,原有混凝土的約束力,施工材料的不合格,施工工藝的不合理等因素,也可能使大體積混凝土強度降低,大幅度降低大體積混凝土的抗裂性能,從而產(chǎn)生裂縫。

        2 大體積混凝土施工裂縫的防治措施

        通過以上對大體積混凝土裂縫的成因分析,我們應(yīng)選擇合理的大體積混凝土施工裂縫的防治措施,這種事前控制的效果遠遠好于事后控制的效果。一般來講,大體積混凝土施工裂縫的防治措施可從以下幾個方面著手。

        2.1 重視設(shè)計計算過程

        在設(shè)計階段進行方案假設(shè)和計算時,應(yīng)對建筑物的荷載進行詳細(xì)的分析和計算,充分考慮到各種恒荷載和可能發(fā)生的活荷載,不能漏算或計算錯誤。對混凝土容易開裂的重點部位,如建筑物的深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)的交接處,建筑物的高跨和低跨的連接處等部位,應(yīng)進行重點處理,充分考慮由于地基和基礎(chǔ)差異出現(xiàn)的不均勻沉降而導(dǎo)致混凝土的應(yīng)力。同時在進行鋼筋的配置時,在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面允許和配筋率不變的前提下,應(yīng)盡量選擇較小直徑和較小間距的間距,這對預(yù)防開裂特別有利。

        2.2 選擇合理的施工方案

        合理的施工方案是有效地預(yù)防和控制大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的重要前提。在施工方案的選擇時,應(yīng)把控好大體積混凝土的一次性澆筑量、施工時間、振搗時間、運輸時間、施工縫的位置和間距等。對于較長部位的澆筑長度,最好按照垂直施工縫分割,盡量將分割縫設(shè)置在截面變化位置或受拉、受剪、受彎較小的位置。另外,大體積混凝土的澆筑厚度應(yīng)控制好,分層位置應(yīng)盡量設(shè)置在構(gòu)建的變截面處,或混凝土構(gòu)件受壓較小處。在高溫或高寒季節(jié),應(yīng)采取各種輔助措施,控制好混凝土的入模溫度。

        在材料的選用上,應(yīng)盡量選用低熱水泥或收縮量較小的水泥,如粉煤灰水泥或礦渣水泥等;盡量減少水泥的用量,一般應(yīng)控制在450公斤/立方米以下;降低水灰比,最好嚴(yán)格控制在0.6以下;在混凝土中添加一定的添加劑,可以大幅度改善大體積混凝土的流動性和易和性;在大體積混凝土澆筑過程中可以摻入少量的纖維材料或設(shè)置少量鋼筋,可以增強混凝土的抗拉性能。

        2.3 嚴(yán)格質(zhì)量控制

        在施工過程中,做好施工質(zhì)量的控制可以大大降低裂縫發(fā)生率。在施工項目中,施工單位作為施工質(zhì)量的自控主體,應(yīng)做到從施工作業(yè)人員、施工班組、施工項目部的層層質(zhì)量控制;業(yè)主作為項目管理的主體,應(yīng)對施工質(zhì)量的控制起到相應(yīng)的監(jiān)督和管理作用;監(jiān)理單位作為建筑市場獨立的第三方,應(yīng)按照業(yè)主的委托和要求對施工質(zhì)量進行監(jiān)理,一旦發(fā)生質(zhì)量問題,及時提出整改意見和建議;建設(shè)項目的主管部門應(yīng)當(dāng)對項目的所有利益相關(guān)方,具體包括施工單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位等,同時進行監(jiān)督和管理。

        2.4 做好混凝土的養(yǎng)護

        混凝土養(yǎng)護的目的是保證混凝土的正常硬化和強度增長,盡量不受或者少受外界環(huán)境的影響。加強大體積混凝土養(yǎng)護的關(guān)鍵技術(shù)問題是,盡量使大體積混凝土的溫度緩緩下降至外界的氣溫,避免在降溫過程中出現(xiàn)較大的溫差而產(chǎn)生溫度裂縫。

        加強大體積混凝土的養(yǎng)護,應(yīng)盡量推延混凝土的拆模時間,保證混凝土構(gòu)件拆模前具有足夠的強度。在混凝土澆筑完成后,應(yīng)及時采取措施,用濕麻片或草簾覆蓋,在養(yǎng)護過程中應(yīng)及時灑水,保證足夠的混凝土養(yǎng)護時間,一般以混凝土強度增長最快的階段為佳,以7-28天為宜。

        3 結(jié)束語

        實際上,大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生在施工過程中是普遍存在的。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和類型眾多,裂縫的產(chǎn)生不僅會降低混凝土構(gòu)件的強度,同時能影響構(gòu)件的抗?jié)B性能,甚至導(dǎo)致鋼筋的侵蝕,從而影響整個建筑物的承載能力。因而,如果要降低大體積混凝土裂縫的發(fā)生頻率,需要對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行詳細(xì)分析,并采取合理有效的防范措施預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,這對于有效地保障施工質(zhì)量有著深遠的意義。

        綜上所述,通過對大體積混凝土施工裂縫的成因進行分析,并采取相應(yīng)的防范措施,可以將大體積混凝土裂縫減少到一定的合理范圍。然而,由于大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因眾多,要完全避免大體積混凝土裂縫的發(fā)生尚有一定的難度,這需要我們作大量的研究和探討。

        參考文獻

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        作者簡介:張云通(1973,1-),男,籍貫:河南省魯山縣,魯山縣興華建筑有限公司工程師,1996年畢業(yè)于河南省投資管理學(xué)校建筑經(jīng)濟專業(yè),本科,研究方向:建筑施工。

        李晴(1979,10-),男,籍貫:河南省正陽縣,河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司工程師,2012年畢業(yè)于西南交通大學(xué),碩士,研究方向:巖土工程。

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