土木工程中混凝土施工技術(shù)分析

謝弘

摘?要隨著社會(huì)知識(shí)化、科技信息化和經(jīng)濟(jì)全球化的不斷推進(jìn)，人類世界將進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展綜合國(guó)力激烈競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代。人民生活離不開與混凝土打交道，它給人民帶來(lái)巨大的財(cái)富以及生活水平的提高。建筑物和構(gòu)筑物建造、使用中出現(xiàn)的質(zhì)量、維護(hù)問(wèn)題，及其老齡化問(wèn)題，引起人們的高度關(guān)注和重視，各種修補(bǔ)加固方法也不斷出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞土木工程；混凝土施工技術(shù)

中圖分類號(hào)TU文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2011)071-0142-01

隨著我國(guó)土木工程建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑物和構(gòu)筑物已進(jìn)入或即將進(jìn)入老齡化階段，應(yīng)該關(guān)心已有建筑的維護(hù)問(wèn)題，已有建筑物及構(gòu)筑物常因設(shè)計(jì)或施工的缺陷以及長(zhǎng)期使用過(guò)程中的老化、破壞，甚至自然災(zāi)害，造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力不足、開裂以及抗震性能不良等，影響建筑物及構(gòu)筑物的安全和使用功能?；炷两Y(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物因設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)、材料質(zhì)量不符要求、使用功能改變、遭受災(zāi)害以及耐久性等原因，出現(xiàn)增加荷載、配筋不足、混凝土強(qiáng)度不夠等情況，都需要對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及素混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

1混凝土加固工程方案的選擇

混凝土加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把是否具有施工作業(yè)方便作為必要條件，有的加固方案雖然具有解決問(wèn)題的可行性，但是，由于其方案在施工過(guò)程中增加了一定的施工難度，而造成施工工期長(zhǎng)，勞動(dòng)用工量大，安全系數(shù)低的弊端，結(jié)果影響到加固質(zhì)量。例如，某單位辦公樓因冬季施工，摻加不合格防凍劑，超標(biāo)的氯離子破壞了鋼筋鈍化膜，致使十根鋼筋混凝土梁產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，需要進(jìn)行加固?；炷良庸淘O(shè)計(jì)方案有三種：方案之一是采取簡(jiǎn)易修補(bǔ)法，即將梁裂縫處出現(xiàn)的酥松混凝土鑿除，露出鋼筋后，將銹蝕的鋼筋周圈進(jìn)行除銹后，用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉，達(dá)到加固目的；方案二是采取加大截面加固法，即通過(guò)增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、鋼度、穩(wěn)定性和抗裂性，并達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的；方案三是采用先進(jìn)的外包鋼加固施工方法，應(yīng)用QR型建筑工程結(jié)構(gòu)膠粘錨技術(shù)，對(duì)這十根鋼筋混凝土梁進(jìn)行加固。

2不同類型混凝土加固工程與加固方案分析

混凝土加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包型鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、玻璃鋼加固法、增加支點(diǎn)加固法等，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝進(jìn)行工程加固的方法。

1）對(duì)于框架梁的加固，較為合理、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)的加固方案當(dāng)屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法，前者以造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，占用空間小，加固效果好，明顯優(yōu)于加大截面法和預(yù)應(yīng)力加固法，后者除材料費(fèi)用高外，則各種優(yōu)勢(shì)盡顯其中，重要表現(xiàn)在自重輕，材料自身幾乎不增加重量；強(qiáng)度高，固化后的碳纖維強(qiáng)度比鋼材高達(dá)十幾倍；勞動(dòng)強(qiáng)度小。但是，應(yīng)用其在負(fù)彎矩部位進(jìn)行加固效果不如鋼板性能好。

2）對(duì)于框架柱的加固，常見的方法有外包型鋼加固法，即在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式；干式加固法是將型鋼直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型鋼與混凝土之間無(wú)連接，由于與混凝土沒(méi)有形成一個(gè)整體，所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。濕式加固法：一是用乳膠水泥漿或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等材料，將角鋼粘貼在混凝土柱上；二是角鋼與混凝土之間留一定間距，中間澆筑混凝土，達(dá)到外包鋼材與混凝土相結(jié)合。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡(jiǎn)單，價(jià)格低，施工時(shí)間短，但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況，合理挑選適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。

3）碳纖維加固方法也可用于局部的修復(fù)加固。某住宅工程業(yè)主對(duì)室內(nèi)部分格局改動(dòng)，使得原來(lái)預(yù)留的廚房、衛(wèi)生間的上下水暖管道和排煙風(fēng)洞移位，需要根據(jù)新的洞口位置用水鉆開洞，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要補(bǔ)強(qiáng)加固。對(duì)已按原設(shè)計(jì)預(yù)留的孔洞需要封堵，封堵采用在洞口處植筋用比原樓板砼高一強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹細(xì)石混凝土。因?yàn)闃I(yè)主對(duì)加固方案的要求是在滿足工藝要求的前提下，盡可能縮短工期，提早交付工程。

3混凝土裂縫形成的主要原因

首先溫度和濕度的變化是引起混凝土裂縫的主要原因?；炷猎谟不陂g，水泥會(huì)放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力；在后期降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束叉會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；同時(shí)氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫，即混凝土裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，往往也會(huì)導(dǎo)致裂縫。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

4大體積混凝土裂縫形成的主要防治措施

1）水泥的品種及用量選擇，水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）。另外，水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少水泥的用量。

2）控制溫度。①減少混凝土中的水泥用量，改善骨料級(jí)配，優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B能力，利用粉煤灰作混凝土的摻合料，降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，提高混凝土的后期強(qiáng)度及其抗裂能力；②降低混凝土的澆筑溫度，拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻；③減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；④埋設(shè)水管，冷水降溫；⑤規(guī)定合理拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)做好混凝土表面保溫措施，避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度；⑥在寒冷季節(jié)，對(duì)在施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，采取保溫措施。

3）添加外加劑，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，防止開裂，提高混凝土的耐久性?；炷林写嬖诖罅康拿?xì)孔道，水蒸發(fā)后會(huì)使毛細(xì)管中產(chǎn)生張力，導(dǎo)致混凝土干縮變形。若增大毛細(xì)孔徑可降低表面張力，但會(huì)影響混凝土強(qiáng)度，這就是表面張力理論；水灰比也是影響混凝土收縮的重要因素之一，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25％；此外，水泥用量也嚴(yán)重影響了混凝土收縮率，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充，用減水防裂劑改善水泥漿稠度，控制混凝土泌水，以減少沉縮變形。

4）混凝土養(yǎng)護(hù)的核心是防止混凝土早期表面失水，同時(shí)養(yǎng)護(hù)可以補(bǔ)充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的進(jìn)行。混凝土路面、橋面或地面施工，塑性收縮裂縫是長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題。過(guò)去混凝土泌水量大，一般采用二次收漿，然后開始養(yǎng)護(hù)，防止塑性收縮裂縫?，F(xiàn)代高性能混凝土基本沒(méi)有泌水，如果風(fēng)大或溫度高，水分蒸發(fā)量大，混凝土表面很快就會(huì)出現(xiàn)裂縫，必須在終凝前再次抹面閉合裂縫。

5結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)土木工程技術(shù)發(fā)展研究方向主要包括工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性、土木工程與可持續(xù)發(fā)展、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體制改革、土木工程計(jì)算機(jī)技術(shù)新進(jìn)展、材料科學(xué)與工程新進(jìn)展、現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)的減震技術(shù)。但是，工程建設(shè)的核心問(wèn)題永遠(yuǎn)是安全性與耐久性，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性和結(jié)構(gòu)的耐久性等方面的安全設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，總體上均低于國(guó)外相關(guān)規(guī)范。在調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題上有著不同的理解?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性是建筑類工程中的核心問(wèn)題同時(shí)也是一項(xiàng)世界性難題，應(yīng)當(dāng)引起我國(guó)有關(guān)主管部門和設(shè)計(jì)施工單位的足夠重視。

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