王鳳
(江蘇黑駿馬建設有限公司,江蘇 宿遷223900)
所謂房屋大體積混凝土是指結構中實體最小尺寸大于或等于1米的部位所用的混凝土。它具有體形復雜、施工技術和施工組織較復雜,加之混凝土強度較高,水泥單方用量多,水化熱作用影響大等特點,除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性的要求外,還必須控制溫度變形等因素。
近年來,筆者一直從事著房屋大體積混凝土施工的工作,通過對房屋大體積混凝土建筑結構施工不斷發現,大多數建筑都存在著不同程度的裂縫,這無疑會影響混凝土的強度和耐久性,對房屋結構產生有害影響,縮短了它的使用壽命。如何解決大體積混凝土房屋裂縫問題,引起了房屋建筑施工人員和諸多業主的普遍關注。文章就此展開討論,并結合筆者實際工作,談談房屋大體積混凝土施工裂縫產生的原因及解決措施。
眾所周知,混凝土是由水泥石、砂石組成的混合材料。在水泥石結硬過程中,存在氣穴、微孔和微裂縫多種結合體。它具有脆性結構特點,抗拉強度只有抗壓強度的1/10左右。實際施工中大體積混凝土的斷面尺寸較大,由于水泥的水化熱會使混凝土內部溫度急劇上升,以及在以后的降溫過程中,在一定的約束條件下會產生相當大的拉應力,一旦拉應力超過混凝土所能承受的抗拉強度時就會出現裂縫。根據混凝土結構特點,其裂縫的原因也較為復雜,筆者現總結幾點如下。
1.1 不均勻沉陷造成的。這一點比較好理解。在房屋具體施工之前,地基的結構、構件下面的地基未經夯實和必要的加固處理,而在混凝土澆筑后,地基因沒水引起不均勻沉降,這樣就會造成裂縫。除此還有模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動,以及過早拆模也會導致不均勻沉陷裂縫出現。
1.2 溫度變化引起的。上文已經闡述過,因混凝土具有熱脹冷縮性質,房屋建筑不分季節的施工,當外部環境或結構內部溫度發生一定的變化時候,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫,這也是造成房屋大體積混凝土裂縫的原因之一。
1.3 荷載作用引起的。房屋施工中,當混凝土的荷載與構件截面產生的拉應力達到一定強度時,就會引起構件拉伸變形,而當拉應力超過構件本身的抗拉強度設計值時將產生裂縫。像這樣的裂縫,由于在最初的房屋設計規范里有明確規定,設計人員一般都會采取措施加以控制。
以上只是筆者羅列的幾個原因,僅供大家參考,還有別的裂縫原因在這就不一一闡述了。
房屋大體積混凝土裂縫的出現,會給業主帶來房屋使用年限減少和給施工方帶來聲譽影響。為此,筆者整理幾點處理這方面的措施。
2.1 優化大體積混凝土設計。施工人員可以在裂縫易發生部位,如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋,讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力,這樣可以有效控制裂縫進一步開裂。為了避免裂縫的出現,在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。
2.2 控制澆筑溫度。在這一點上,我們知道當大體積混凝土的澆筑溫度越低時,對大體積混凝土內外溫差越好。在控制澆筑溫度方面,我國規范中提出不得超過25℃,否則必須采取特殊技術措施來處理。如采用水管冷卻;在混凝土內埋設水管,通低溫水以降低混凝土溫度;盡量利用低溫季節澆筑基礎部分混凝土。
2.3 改善澆筑施工工藝。澆筑施工工藝在房屋施工中很重要。施工人員在澆筑墻體混凝土前,鋼筋綁扎好后在立模前預先在混凝土內按1米的層距布設降溫冷卻水管,混凝土澆注完成后,就可在該層水管內通水。通過水循環,帶走砼內部的熱量,使混凝土內部的溫度降低到要求的限度。
在攪拌工藝方面,我們可以采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大,從而節約水泥并進一步減少水化熱和裂縫。
2.4 控制施工措施。施工人員可以采取降低大體積混凝土入模溫度,控制混凝土內外的溫差,當設計沒有具體要求時,控制在25℃以下,降低拌和水溫度,拌和水中加冰屑或用地下水,骨料用水沖洗降溫,避免曝曬,混凝土泵送時,可在水平及垂直泵管上加蓋草墊并澆冷卻水。在加強混凝土的澆灌振搗,提高密實度時,盡量采用兩次振搗技術來改善混凝土強度,提高抗裂性。盡可能晚拆模,拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上。
2.5 加強后期養護。這是在房屋建筑施工后加強保護措施的重要一步。在目前的大體積混凝土施工養護,不僅要滿足強度增長的需要,還應通過溫度控制,防止因溫度變形引起混凝土的開裂。在此筆者建議在混凝土養護階段的溫度控制應遵循混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20℃,在實際中當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時,不大于25℃-30℃。當施工結束后,在混凝土拆模時混凝土的溫差不超過20℃。
由于大體積混凝土工程條件較復雜,施工情況各異,再加上混凝土原材料差異較大,研究控制溫度變形裂縫就不單純是結構問題,而且涉及結構計算、構造設計、材料組成和物理力學性質以及施工工藝等多學科的綜合問題。
經過上文的論述,在實際施工中要想控制混凝土的裂縫,說簡單也簡單,說復雜也復雜,但不管是何種原因引起的都應加強混凝土的施工質量。筆者建議在選擇施工材料時要選擇低水化熱的水泥,與水泥相溶性好的外加劑,無堿硅酸鹽反應的、級配良好的骨料和較低的水膠比配制出良好工作性能的混凝土。加強混凝土攪拌、澆筑、養護等施工工藝,一定確保得到質量均勻、體積穩定、耐久的滿足設計強度的混凝土。做好這些具體的工作在施工中還是可以避免混凝土裂縫的產生的。
[1]徐艷華.大體積混凝土溫度裂縫原因分析及控制措施[J].四川建筑,2011(4).
[2]白中輝.談大體積混凝土結構裂縫控制措施[J].工程建設與設計,2011(s1)
[3]林和.高層建筑中混凝土結構裂縫成因與控制措施的探討[J].經營管理者,2010(13).
[4]程康澤.房屋建筑中裂縫的成因與控制[J].山西建筑.2010(04).