大體積混凝土施工方法及裂縫處理控制措施

王國(guó)柱

摘要:大體積混凝土施工中的裂縫問題,是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題。文章通過工程實(shí)踐深入分析了大體積混凝土的施工方法,并總結(jié)了裂縫出現(xiàn)的原因及其控制處理措施,從而可以延長(zhǎng)建筑物的正常使用壽命,提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土;施工方法;裂縫處理;澆注

中圖分類號(hào):TU528

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-2374(2009)18-0154-02

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步及我國(guó)各城市的基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展,混凝土在工程建設(shè)中占有重要地位,現(xiàn)代建筑中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如房屋建筑工程、公路工程、橋梁工程、市政工程、水利工程等。盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施,小心謹(jǐn)慎,但裂縫幾乎無所不在,仍然時(shí)有出現(xiàn),并困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員,是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題。所以必須從根本上加以分析、處理、控制,來保證施工的質(zhì)量。下面重點(diǎn)闡述大體積混凝土的施工工藝和技術(shù)要求以及施工裂縫的處理控制措施。

一、大體積混凝土的澆筑方法

目前,大體積混凝土澆筑的混凝土,絕大部分是采用泵送混凝土,避免了現(xiàn)場(chǎng)攪拌速度慢,跟不上的缺點(diǎn)?；炷猎谶\(yùn)輸?shù)倪^程中不得產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象,如有離析現(xiàn)象,必須在澆筑前進(jìn)行第二次攪拌。在大體積的混凝土在澆筑時(shí),為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和施工的連續(xù)性,采用分層澆筑時(shí),應(yīng)保證在下層混凝土初凝前將上層的混凝土澆筑完畢。分層澆筑主要有以下三種形式:

1.全面分層:在整個(gè)模板內(nèi),將結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)厚度相等的澆筑層,澆筑區(qū)的面積即為基礎(chǔ)平面面積。澆筑混凝土?xí)r從短邊開始,沿長(zhǎng)邊的方向進(jìn)行澆筑,要求在逐層澆筑過程中,第二層混凝土必須要在第一層混凝土初凝前澆筑完畢。由于全面分層澆筑,不需要進(jìn)行分段,不需要支模分隔,而且一般情況下攪拌站的混凝土都能及時(shí)的跟上現(xiàn)成的澆筑,所以全面分層是目前大體積混凝土澆筑采用的最多的形式。

2.分段分層:當(dāng)采用全面分層方案時(shí)澆筑強(qiáng)度很大,現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌機(jī)、運(yùn)輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求時(shí),可采用分段分層澆筑的方案。澆筑混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)沿長(zhǎng)邊方向分成若干段,澆筑工作從底層開始,當(dāng)?shù)谝粚踊炷翝仓欢伍L(zhǎng)度后,便回頭澆筑第二層,當(dāng)?shù)诙訚仓欢伍L(zhǎng)度后,回頭澆筑第三層,如此向前呈階梯形推進(jìn)。分段分層方案適用于結(jié)構(gòu)厚度不大,但面積或長(zhǎng)度較大時(shí)采用。

3.斜面分層:采用斜面分層方案時(shí),混凝土一次澆筑到頂,由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土振搗工作從澆筑層下端開始逐漸上移。斜面分層方案多用于長(zhǎng)度較大的結(jié)構(gòu)。由于斜面分層的方案在施工過程中不易控制,因此在我們平時(shí)的施工中極少采用這種方案進(jìn)行混凝土。

二、大體積混凝土的振搗

1.混凝土應(yīng)采取振動(dòng)棒振搗。對(duì)于一次性混凝土澆筑體量較大的,可以同時(shí)采用多個(gè)振動(dòng)棒,從不同的方位同時(shí)振搗。堅(jiān)決避免漏振、過振的現(xiàn)象發(fā)生。

2.在振動(dòng)界限以前對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗,排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋的下部生成的水分和空隙,提高混凝土與鋼筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫,減少內(nèi)部微裂,增加混凝土的密實(shí)度,使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高,從而提高抗裂性。

三、大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

1.養(yǎng)護(hù)方法分為保濕法和保溫法兩種。保濕法是常見的養(yǎng)護(hù)方法,澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土具有足夠的濕潤(rùn)狀態(tài)為準(zhǔn),養(yǎng)護(hù)初期,水泥水化作用進(jìn)行較快。

2.養(yǎng)護(hù)時(shí)間。為了確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件,防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫,大體積混凝土澆筑完畢后,應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水。普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d;礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21d。對(duì)于有抗?jié)B要求的大體積混凝土,其養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)提高一個(gè)檔次,普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21d;礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28d。

四、大體積混凝土裂縫的原因

近年來大量裂縫的出現(xiàn),并非與荷載作用有直接關(guān)系,通過大量的調(diào)查與實(shí)測(cè)研究證明這種裂縫是由于變形作用引起,包括溫度變形(水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱),收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)及地基不均勻沉降(膨脹)變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致裂縫,統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,一方面是混凝土內(nèi)部因素:由內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的;另一方面是混凝土的外部因素:結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強(qiáng)度較大,但抗拉能力卻很小,所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi),一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,但卻對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響,因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾點(diǎn)造成:(1)材料不良引起的裂縫;(2)施工不當(dāng)引起的裂縫;(3)溫差引起的裂縫;(4)混凝土收縮引起的裂縫;(5)荷載引起的裂縫;(6)非荷載原因(如溫度、收縮、不均勻沉降、凍脹等因素)引起的裂縫。

五、大體積混凝土裂縫分析

混凝土是一種脆性材料,抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右,短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有(0.6～1.0)×104,長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有(1.2～2.0)×104。裂縫深度h與結(jié)構(gòu)厚度H的關(guān)系如下:h≤0.1H表面裂縫;0.1H

混凝土的裂縫有害程度的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)使用條件決定的。目前世界各國(guó)的規(guī)定不完全一致,但大致相同。如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求,最嚴(yán)格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來,許多國(guó)家已根據(jù)大量試驗(yàn)與泵送混凝土的經(jīng)驗(yàn)將其放寬到0.2mm。當(dāng)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常,保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求,無侵蝕介質(zhì),鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm;在濕氣及土中為0.3mm;在海水及干濕交替中為0.15mm。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高,必須處理。

由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴(kuò)展開始的,因此人們對(duì)裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感是可以理解的。

在采用泵送條件下,其收縮與水化熱大大增加,約束應(yīng)力裂縫很難避免,張拉前開裂,張拉后又不閉合,裂縫控制的難度更加困難。

六、大體積混凝土裂縫的控制

1.在選擇水泥原料的時(shí)候,應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥,優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥或低強(qiáng)度水泥拌制混凝土。

2.采用改善骨料級(jí)配,砂選用中粗砂,含泥量小于3%,清除泥土和石粉,級(jí)配要好,從而可能提高混凝土自身的強(qiáng)度,相對(duì)可以減少水泥用量,對(duì)克服溫度裂縫有好處。

3.采用冰水配制混凝土或混凝土攪拌站廠址配置有深水井,采用冰涼的井水配制,粗細(xì)骨料均搭設(shè)遮陽(yáng)棚,避免日光曝曬,用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。

4.在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下,使用適當(dāng)?shù)木從郎p水劑,減少水泥用量、降低水灰比,以減小水化熱。

5.摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性、和易性好,表面易抹平,形成微膜?？捎行У馗纳扑酀{與骨料的粘結(jié)力,提高混凝土抗裂性能、抗碳化性,減少混凝土泌水、水分蒸發(fā)、干燥收縮、碳化收縮、沉縮變形。

6.減小混凝土澆注的分層厚度,在條件允許時(shí)減緩混凝土澆注速度,以不出現(xiàn)冷縫為原則。熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。

7.在混凝土增加預(yù)留孔降溫,澆注完畢養(yǎng)護(hù)時(shí)期,預(yù)留孔內(nèi)通入冷卻水,養(yǎng)護(hù)水由于水泥水化熱而造成溫度升高,每隔2～3小時(shí)孔內(nèi)換一次水,孔內(nèi)熱水沿管內(nèi)流下,即可以降低混凝土內(nèi)部的溫度,減少混凝土內(nèi)約束作用。

8.混凝土初凝后,上表面立即覆蓋保溫材料(如泡沫海棉、養(yǎng)護(hù)液、草袋、鋸木、濕砂等)并澆水養(yǎng)護(hù),不宜澆水過多,保持混凝土的濕潤(rùn)即可。厚板側(cè)面及底面采用保留模板的方法養(yǎng)護(hù),在寒冷季節(jié)采取外包塑料薄膜和干草袋的方法保溫措施。規(guī)定合理的拆模時(shí)間,在緩慢的散熱過程中,以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度,使混凝土獲得必要的強(qiáng)度。

七、大體積混凝土裂縫的處理

1.表面處理法:包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法。涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫,深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫,不漏水的縫,不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏

2.填充法:用修補(bǔ)材料直接填充裂縫,一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫,作業(yè)簡(jiǎn)單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

3.注漿法:此法應(yīng)用范圍廣,從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。

4.化學(xué)灌漿法:其方法為采取環(huán)氧類的化學(xué)漿液或水泥漿液對(duì)裂縫進(jìn)行灌注填充,既提高了結(jié)構(gòu)的整體性,又能有效阻止鋼筋的進(jìn)一步銹蝕;我們常常在實(shí)際中,在樓板受拉區(qū)裂縫兩側(cè)粘貼碳纖維布或鋼板,阻止樓板繼續(xù)開裂,提高安全性能。

5.迭合層法:對(duì)原有混疑土樓面鑿毛清理,鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),重新澆筑一層細(xì)石混凝土整澆層,從力學(xué)角度來提高樓板的剛度和整體抗變形性能。

6.整體處理法:通過增設(shè)構(gòu)件、改變傳力途徑、地基處理、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等整體方法提高現(xiàn)澆樓板的抗裂性能;針對(duì)已出現(xiàn)的裂縫,視具體情況對(duì)其采取封堵或約束的方案。

7.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法:因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。

八、結(jié)語(yǔ)

隨著建筑施工技術(shù)飛速發(fā)展,大體積混凝土的施工都比以前有了很大的提高。同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的,在施工實(shí)踐中有待于進(jìn)一步要靠我們多觀察、多比較、積累經(jīng)驗(yàn),出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié),結(jié)合多種預(yù)防處理措施,使大體積混凝土出現(xiàn)的裂縫問題能夠在施工中得到更好的解決。

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