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        工程施工混凝土裂縫成因分析及控制措施研究

        2022-12-20 06:47:34
        中國建筑裝飾裝修 2022年23期
        關鍵詞:模板工程施工裂縫

        耿 春

        受多方面不合理因素干擾,建筑工程施工過程中可能會出現(xiàn)一些質量問題,如混凝土裂縫問題等。這就需要按照工程項目混凝土施工情況增強裂縫控制力度,從優(yōu)化材料選擇、優(yōu)化混凝土配合比以及優(yōu)化混凝土施工等方面入手,對混凝土裂縫加以控制處理,降低工程施工過程中出現(xiàn)裂縫問題的可能性,保證建筑工程混凝土結構質量和施工安全。另外,在混凝土施工過程中需要考慮的基礎項目比較多,因此必須在全面落實各項施工要求的情況下相應調(diào)控質量安全問題,增強混凝土施工與工程項目整體規(guī)劃建設之間的協(xié)調(diào)配合力度,確?;炷潦┕ばЧ驼w質量,進而延長建筑結構的整體使用壽命。

        1 工程概況

        混凝土結構是工程結構中最重要的組成部分之一,其開裂原因和形式比較復雜。黑龍江省牡丹江市林口南站站房及相關配套工程具有施工規(guī)模大、施工標準高的特點,主要包括林口南站站房(建筑面積2 998 m2)、站臺及雨棚(建筑面積7 200 m2)等。該工程中含有大量的混凝土結構澆筑施工及養(yǎng)護施工,主要結構形式為鋼筋混凝土框架結構?,F(xiàn)以其為案例研究工程施工混凝土裂縫問題的成因,并探討相關控制措施。

        2 工程施工混凝土裂縫成因

        2.1 材料原因

        混凝土是由多種原材料拌和而成的建筑材料,屬于典型的混合物,其中任何一種原材料的質量存在問題或配比不合理,都會導致混凝土材料出現(xiàn)開裂風險。首先,如果粗細集料存在質量問題或含泥量超過標準數(shù)據(jù),那么混凝土材料的收縮應力會比設計值更大,此時開裂概率也會有所提升[1]。集料顆粒級配不良也可能導致混凝土出現(xiàn)收縮增大的問題,從而造成混凝土結構開裂。其次,骨料的粒徑不符合施工要求且含有大量的針片,會導致混凝土拌和過程中的水泥用量和用水量驟增,更容易發(fā)生開裂問題。最后,水泥材料的種類不合理,也會導致工程施工混凝土出現(xiàn)裂縫。例如,礦渣硅酸鹽水泥和快硬水泥等都具有收縮大的特點,使用這些水泥進行施工,必然會導致混凝土開裂。

        2.2 混凝土配合比原因

        混凝土材料是混合物,各種原材料的使用數(shù)量和配合比直接決定了混凝土材料的最終性能,在配合比不合理的情況下,出現(xiàn)開裂的概率會大幅度增長。根據(jù)實際工程經(jīng)驗來看,在混凝土配合比設計中,單方混凝土的水泥用量越大、用水量越高,開裂的可能性越大。這主要是因為,在工作人員未能合理控制水灰比的情況下,混凝土的水灰比數(shù)據(jù)會遠超正常指標,其坍落度、流動性等都比較高,在脫水干縮時就可能產(chǎn)生塑性裂縫,進而導致混凝土開裂。

        2.3 施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因

        混凝土結構開裂的原因非常復雜,而施工及養(yǎng)護不到位是導致開裂現(xiàn)象的主要原因之一。

        (1)在混凝土澆筑施工過程中,工作人員未能合理控制混凝土的澆筑速度,未能按照有關施工要求進行振搗,導致混凝土出現(xiàn)分層、漏振、過振等問題,很難按照預計情況順利成型,發(fā)生開裂問題的概率比較高[2]。

        (2)在混凝土材料中使用摻和料的情況下,工作人員未能按照施工要求進行操作,攪拌時間不充足、攪拌后未及時進行澆筑,可能導致混凝土結構開裂。

        (3)在建筑工程施工中,大體積混凝土澆筑施工并不少見,在連續(xù)澆筑時間過長、不同層次混凝土銜接不合理的情況下,很難順利凝結成型。同時,在大體積混凝土澆筑施工中,工作人員未能準確把控水化熱情況,未能及時做好混凝土結構保溫降溫處理,導致混凝土結構內(nèi)外溫度差超過標準值,致使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

        (4)在進行混凝土結構養(yǎng)護的過程中,工作人員未能提前確定養(yǎng)護工作方案,導致出現(xiàn)初期灑水不到位、早期脫水等問題,混凝土表面的溫度和內(nèi)部溫度差異巨大,就可能會出現(xiàn)開裂問題。

        (5)在混凝土結構初步成型的情況下,需要拆除外部模板,以保證后續(xù)施工的正常進行。但是在實際工作中,很多施工人員未能控制好拆模時間,導致混凝土結構在未成型的情況下失去支撐,其開裂的概率必然會成倍增長。

        3 工程施工混凝土的裂縫控制措施

        在混凝土施工期間,裂縫問題的形成會受到多種因素的影響,林口南站工程地處低山丘陵區(qū)和沖洪積平原,沿線水文屬于松花江和烏蘇里江水系,地表水對混凝土結構沒有侵蝕性。該混凝土工程結構建設應用的材料類型較多,規(guī)模較大,混凝土材料配合比、施工程序以及施工質量優(yōu)化都是裂縫控制的關注重點,下面結合案例工程進行具體分析。

        3.1 材料選擇

        林口南站工程應用的混凝土強度等級包括C15、C25、C30 和C40,還有幾種細石混凝土材料,站臺雨棚則采用仿清水混凝土涂料。結合實際工程,在材料選擇期間需要注重以下幾點。

        第一,要分析混凝土結構的特點,控制好混凝土的強度等級,優(yōu)化水泥品種和等級的選擇方案,盡可能選擇低水化熱的水泥,從根本上降低混凝土結構開裂的概率。本工程基礎墊層采用C15混凝土,而主體結構由于跨度偏大、耐久性要求高,采用C30 混凝土,預應力鋼筋混凝土構件則選擇C40 混凝土,以滿足建設質量要求。

        第二,要保證砂石材料的質量,不能為了節(jié)省成本而選擇含泥量過高的砂石骨料。

        第三,工作人員可進行外加劑和膠凝材料的適應性試驗,選用適應性最好的外加劑,從而達到降低水膠比、減少水泥用量以及降低水化熱的目的,避免混凝土結構因溫差而發(fā)生開裂問題[3]。

        第四,要對膨脹劑進行相關試驗,測試膨脹率、泌水率等關鍵參數(shù),選用適當?shù)呐蛎泟┭a償混凝土的收縮量,控制收縮裂縫的產(chǎn)生。

        3.2 優(yōu)化混凝土配合比

        混凝土材料能否順利成型,很大程度上取決于其配合比是否科學合理。在工作中,首先應嚴格遵守《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ 55-2011)的有關內(nèi)容,確?;炷敛牧吓浔鹊目茖W性。其次,需要對混凝土材料的干縮率、坍落度等進行實驗,并結合工程施工需求進行適當調(diào)整,在不影響建筑工程施工質量的基礎上,盡可能減小混凝土的坍落度。再次,要控制混凝土材料的用水量、水灰比和砂率等,盡可能降低水膠比,保證最佳砂率值,優(yōu)化混凝土材料的整體性可采用粉煤灰或礦粉替代部分水泥以達到優(yōu)化配合比的效果。最后,在確定混凝土材料配合比之前,工作人員要真正深入一線施工場所,根據(jù)施工單位的澆搗工藝以及操作水平等,適當調(diào)整混凝土的設計坍落度等參數(shù),為后續(xù)混凝土材料順利成型打下堅實的基礎。

        3.3 合理規(guī)劃混凝土施工程序

        混凝土施工過程中包含多項程序,各項之間需要保持有效銜接,按照施工流程有序開展施工作業(yè),能夠大大降低裂縫發(fā)生的概率。施工程序運行期間還要做好作業(yè)規(guī)范監(jiān)管和質量控制工作,主要包括幾個方面。第一,根據(jù)設計圖紙確定混凝土各項參數(shù),包括型號、強度、數(shù)量和應用部位;然后對混凝土澆筑施工方案進行完全交底,并對原材料進行質檢。第二,開展混凝土拌制、運輸、澆筑與振搗施工程序。第三,合理留置混凝土試塊,及時開展養(yǎng)護處理。第四,開展混凝土各項結構的檢驗,包括現(xiàn)澆結構、結構實體以及混凝土子分部等,完成工程驗收。

        3.4 其他控制措施

        第一,做好模板的安裝及拆除工作,避免工程施工混凝土裂縫病害。在安裝模板時,應確保模板邊界連接緊密,避免出現(xiàn)漏漿、滲水等問題。同時,還需要確保混凝土墊塊、鋼筋定位器等零部件的安裝位置符合設計要求,避免鋼筋移位以及混凝土結構偏斜等問題,提升混凝土結構的施工質量。在安裝模板支撐立柱前,先要檢查安裝位置的承載力,確認該位置地面穩(wěn)定性、剛度和強度等,才能開始安裝模板結構,否則可能會導致支撐立柱沉降、模板松動變形等問題,不利于混凝土結構順利成型。在混凝土結構成型后,工作人員應分析其拆模強度要求(表1),在此基礎上嚴格遵守拆除順序和安全管理要求,逐層拆除模板結構。拆除下來的模板材料、支架材料應第一時間清理并運輸?shù)教囟ㄎ恢茫苊庑纬杉泻奢d給混凝土結構造成不必要的損傷[4]。另外,考慮到拆模時部分混凝土結構可能尚未形成穩(wěn)定的受力體系,必要情況下可增加臨時支撐結構。

        表1 模板拆除時的混凝土強度要求

        第二,做好混凝土的拌制工作,降低混凝土結構開裂的可能性?;炷敛牧系闹苽渌?jīng)Q定了其在成型過程中的性能,因此必須保證拌制工作的有效性,采取有效措施保證整體性能。要根據(jù)實際情況確定混凝土類型,在條件允許的情況下優(yōu)先采用預拌混凝土,并確?;炷敛牧系馁|量符合《預拌混凝土》(GB/T 14902-2012)的有關要求。為避免混凝土材料的批次差異,一般應在同一供貨商處購進同一批次的原材料,并在此基礎上按照統(tǒng)一的配合比進行混凝土材料配置,保證混凝土的拌制水平。

        第三,做好混凝土的運輸工作。在運輸混凝土的過程中,需要保證混凝土材料的穩(wěn)定性和均勻性,采取措施避免其分層、離析。同時,應完善運輸車輛的防曬、防風以及防雨雪設施,從根本上降低混凝土運輸質量風險,并根據(jù)現(xiàn)場施工需求確定運輸頻率,確?;炷潦┕つ軌蜻B續(xù)不間斷地進行,降低開裂風險[5]。另外,還需要檢查運輸?shù)绞┕さ攸c混凝土的坍落度,在出現(xiàn)混凝土離析等問題的情況下,第一時間進行二次拌和,保證混凝土材料的性能符合施工要求。

        第四,做好混凝土的澆筑工作。為確保混凝土結構質量,工作人員應根據(jù)構件種類、鋼筋數(shù)量等,確定最佳的混凝土澆筑施工方案。林口南站工程混凝土澆筑分為基礎、柱和梁板3 部分,其中在基礎混凝土澆筑中,應沿縱向進行連續(xù)澆筑,使混凝土能夠流淌成斜坡狀,并通過提高泵送效率來優(yōu)化接縫的及時性,從而有效預防冷縫問題。在柱混凝土澆筑施工期間,需要根據(jù)實際情況合理控制振搗、澆筑方式以及間隔時間等。例如,對于小于3 m 的柱,采用柱頂直接下灰的澆筑方法;對于大于3 m 的柱,采用模板側面開門子洞安裝斜溜槽分段的澆筑方式。而墻體混凝土澆筑要保持連續(xù)性,每層澆筑完成后間隔時間應控制在2 h 內(nèi)。梁與板混凝土澆筑施工需同步進行,但梁要稍早于板,即應用趕漿法將梁分層澆筑形成階梯狀,澆筑至底板區(qū)域后再與板混凝土澆筑共同進行。

        在各項混凝土澆筑期間要有效配合振搗處理,控制振搗頻率、時間和深度,保證振搗密實性,全面防控裂縫問題。林口南站工程在混凝土振搗施工期間按照《混凝土泵送施工技術規(guī)程》(JGJ/T 10—2011)的要求,一次振搗完成后間隔20 ~30 min 進行復振。為了針對性防控收縮裂縫,在混凝土水平面應用木抹子搓平搓毛至少兩遍,觀察樓板面混凝土結構是否存在裂縫的可能性,若存在則應用鐵滾子進行壓實處理,同樣壓實至少兩次。

        第五,混凝土施工縫處理。林口南站工程混凝土施工縫包含墻頂部和柱底部兩部分。對于墻頂部,應將澆筑結構設置高出頂板(梁)底20 mm 的狀態(tài),模板拆除后彈出頂板(梁)底線,應用云石機切割出1 道深度為5 mm 的水平縫,切割位置設置在墨線上5 mm 區(qū)域。對于柱底部,在剔除浮漿的同時向下凹陷2 cm,在柱外側尺寸線位置應用砂輪切割機向內(nèi)切割處理。施工縫設置完成后均要進行清潔處理,保證施工縫整齊、干凈,不能積水,避免水滲透導致內(nèi)部結構遭受侵害,進而引發(fā)裂縫。

        第六,做好混凝土的養(yǎng)護工作,降低開裂概率。在混凝土結構澆筑結束后,工作人員應根據(jù)事先制訂好的養(yǎng)護工作方案,第一時間執(zhí)行養(yǎng)護措施。根據(jù)周邊的環(huán)境條件和氣溫條件等確定保溫保濕措施,且在混凝土成型前避免外力擾動[6]。在溫度比較高、相對濕度比較低的情況下,工作人員可定期向混凝土表面灑水以保持濕度;同時,利用塑料薄膜進行覆蓋,避免其表面水分大量蒸發(fā)導致開裂問題,從根本上提升混凝土結構的施工質量。

        4 結語

        混凝土材料是建筑工程施工過程中必不可少的重要材料之一,為建筑結構提供了足夠的支撐力。開裂問題是混凝土結構施工中常見的質量病害之一,在原材料選擇不合理、混凝土砂漿配比不科學、混凝土澆筑及養(yǎng)護不到位的情況下,均可能發(fā)生開裂。因此,只有優(yōu)化材料選擇、優(yōu)化混凝土配合比、保證混凝土結構施工質量和養(yǎng)護水平,才能規(guī)避混凝土結構的開裂問題。

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