鄧西鋒
(四川省建筑機械化工程公司 四川成都 610000)
現階段我國房屋建筑施工中,混凝土存在強度、適用性以及價格等方面的優勢,大多數的建筑結構均采用鋼筋混凝土形式。但與之相對應的,鋼筋混凝土結構也有其自身的缺點,例如此種結構的自身重量較大,不利于應用在跨度較大、層數較高的房屋建筑,而且不利于抗震性能。另外鋼筋混凝土結構中常常存在裂縫的問題,造成混凝土整體結構的剛度下降較多,增大結構的變形量,嚴重影響混凝土的耐久性等。本文對混凝土存在裂縫的原因進行相關的分析,同時對存在的問題提出解決方案,以增強混凝土結構的性能,進而提升房屋整體結構性能。
混凝土屬于一種抗拉強度較低的脆性材料,在實際使用過程中較易受到相關因素的影響,例如材料本身的質量、實際的施工工藝、施工環境等。當施工環境發生變化或者由于地基的沉降等問題都可能會造成混凝土結構出現裂縫。房屋建筑施工中混凝土出現裂縫主要由以下幾方面原因造成:
(1)混凝土材料自身出現問題的主要原因就是其主要組成材料(水泥、砂石)質量不合格,直接會造成工程質量問題,可能出現蜂窩、麻面、露筋、狗洞等現象,甚至嚴重影響工程質量,造成豆腐渣工程。
(2)混凝土是由多種物質組成,當施工環境溫度發生較大變化時,因其熱脹冷縮現象使其產生附加的內應力,當混凝土內外溫差較大,造成的內應力超過了混凝土的抗拉強度時造成裂縫。此種情況的裂縫經常出現在大體積的混凝土中以及梁、板、柱等形式的小塊體構件中,對于暴露在空氣中的建筑物影響較大。
(3)混凝土組成材料的配合比不當也會嚴重影響混凝土自身的性能,如降低抗拉強度等,這也是造成混凝土開裂的原因。由于混凝土配合比不當造成的房屋建筑出現裂縫主要包括:
①水泥標號及用量不適,采用收縮量較大的礦渣硅酸鹽水泥;
②水泥的等級問題。水泥等級越高、細度越細、早強越高越會影響混凝土的開裂性;
③粗細集料含泥量較大造成混凝土的收縮量增大,導致裂縫的發生;
④混凝土由于加水量或者是加灰量較多造成混凝土的收縮量增大,導致裂縫的發生;
⑤混凝土的外加劑不合適造成混凝土的收縮量增大,導致裂縫的發生。
(1)混凝土從本質上來說是一種混合材料,其質量好壞在于混凝土成型后的均勻性以及密實程度。在施工現場進行混凝土澆搗時,由于振搗不當(包括漏振、過振等)在很大程度上會影響混凝土的密實程度以及均勻性,進而造成裂縫的產生。所以在混凝土的形成過程中,其攪拌、運輸、澆灌、以及振搗等相關工序的缺陷都可能造成裂縫的產生。
(2)混凝土澆筑模板結構有缺陷,造成漏水、漏漿、支撐剛度降低、支撐地基不均勻沉降以及模板拆除過早等都會造成混凝土出現裂縫。另外,在施工過程中,鋼筋表面受到污染,同時混凝土的保護層過小或者過大,在澆筑過程中碰撞鋼筋使得鋼筋移位等均可能造成混凝土出現裂縫。
(3)混凝土的養護不當造成其水分蒸發、水泥出現結石以及混凝土干縮等問題造成混凝土表面干燥、混凝土內外溫差較大,進而造成混凝土出現裂縫。
另一個造成混凝土出現裂縫的主要原因在于建筑結構的地基不均勻沉降。地基沉降造成的變形應力較大,使得所形成的裂縫都是貫穿性質的。地基變形情況決定了出現裂縫的大小、形狀以及方向等。
當房屋結構受到外加載荷時可能會出現裂縫,例如受到較大震動、相關構件運輸以及吊裝時吊點位置不當、施工過程載荷過大、預應力較大等都可能會造成混凝土出現裂縫。一般情況下,普通的鋼筋混凝土構件受到30%左右的設計載荷時就會出現微弱的裂縫,但是在此種情況下肉眼不易察覺。但外加載荷在設計載荷的1.5倍以上時就會出現較大的裂縫。在相關的混凝土設計規范中,規定混凝土出現裂縫的最大寬度為0.2~0.3mm,所以正常情況下鋼筋混凝土構件可以帶有裂縫工作。
房屋建筑設計方面的不成熟是造成混凝土出現裂縫的主要原因之一。
(1)建筑結構的相關結構縫布置不合理造成裂縫出現;
(2)建筑結構由于開洞、留槽以及斷面突變等原因造成應力集中,出現裂縫;
(3)結構設計不當,例如在主次梁的交接處沒有設置附加筋,抗裂鋼筋設置不合理。
較好的施工方案可以很好的控制以及預防混凝土出現裂縫。施工方案重點關注混凝土的澆筑量、混凝土的運輸以及振搗、澆筑的時間、施工縫的間距、位置以及構造等。對于一次澆筑長度來說,應由垂直施工縫進行分割,其最佳的位置應設置在變截面處或者是所承受的拉、剪、彎應力較小的位置;對于一次澆筑的厚度來說,要重點關注水平施工縫的留設位置。施工縫要盡可能設置在變截面位置,或者設置在遠離受拉鋼筋的位置,當進行混凝土澆筑時要盡可能避免在炎熱的天氣進行,避免在溫差較大的時候進行施工。若不可避免的要在夏季等溫度較高的季節施工,應采取相關的降溫措施等來控制混凝土入模溫度。
施工質量問題在混凝土出現裂縫的原因中占到95%以上。若在施工階段嚴格控制了混凝土裂縫的產生就會在很大程度上降低使用階段出現裂縫的可能性。所以施工階段是防止裂縫產生的重要階段。施工階段加強質量控制的相關措施包括:
(1)確保正確的混凝土配合比。具體施工混凝土配合比的選擇,除了要滿足強度以及施工方面的要求之外,還要重點關注怎樣降低混凝土裂縫的出現。另一方面,在滿足強度要求的前提下,要選擇適當的水灰比,盡量減少水泥的用量。
(2)要嚴格控制鋼筋的成型準確性、模板安裝位置的準確性以及牢固性,這樣可以嚴格控制施工變形的情況。同時要清除掉鋼筋上的污染物以及氧化鐵皮等,防止影響與混凝土的粘結力。
(3)要控制澆筑以及振搗工序的合理性,尤其是振搗方面的技術要控制嚴格,以便保證混凝土應有的密實程度。不夠以及過度的振搗都會對混凝土均勻性有較大影響。
之所以要進行混凝土養護目的在于確保混凝土具有正常的硬化,強度等相關指標不會或很少受到外界環境的影響。對于混凝土養護的關鍵問題在于通過相關的措施確保混凝土的溫度緩慢降低到外界的溫度,減小在降溫過程的溫差,以降低溫差所產生的應力,降低產生裂縫的可能性。
常用的混凝土養護方法是淋水的方式,這種方式對于一般的混凝土是合適的,可以降低表面的收縮程度,防止裂縫的出現。但是對于大體積的混凝土來說,由于其體內外的溫差較大,單單通過淋水的方式不足以降低內部應力,常常會在強度變化較慢的位置出現裂縫的現象,所以對于大體積混凝土來說不能只采用常規的方式進行養護。對于此類型的混凝土來說,要盡量晚的拆除模板,同時,拆模后要及時進行覆蓋或者及時回填,降低由于外部溫度的影響。混凝土養護時間要以混凝土強度增長最快的階段為準,一般在7~28d為好,有條件的可適當延長。
(1)保證勘察報告的真實性和可靠性。地質勘察報告是設計人員的主要設計依據,是一門專門的科學,來不得半點虛假,因此必須提高地質勘測人員的業務水平、政治素質和職業道德素質,加強其責任感,使其結合實際情況,按規定進行勘察,這樣才能使勘察報告具有真實性和可靠性。
(2)房屋體型力求簡單。在軟弱地基上建造的房屋,其平面應力求簡單,避免凹凸轉角,因為其主要部位基礎交叉、應力集中,若結構復雜則易產生較大沉降。
(3)設置沉降縫。在平面的轉折部位、高度或荷載差異較大處、地基土的壓縮性有顯著差異處、房屋長高比過大時在房屋的適當部位均設置沉降縫。沉降縫應從基礎至屋面將房屋垂直斷開,并有一定的縫寬,以防止不均勻沉降時引起房屋碰撞。
(4)控制建筑物的標高。各建筑單元、地下管線、工業設備等原有標高,會隨著地基的不斷沉降而改變。因此,預先可采取一定措施給以提高,即根據預估的沉降量,提高室內地面和地下設施的標高。
(1)建筑物的體型應力求簡單,縱橫向結構構件的布置均勻對稱,沿平面不錯位,沿豎向應上下連續,力求結構平面及體型規整,避免結構平面上的突然變化。
(2)增大構造柱截面和圈梁截面尺寸,以增強抵抗附加載荷的作用,但增大構造柱截面尺寸起的作用比較有限,而增大圈梁截面尺寸有較明顯的作用。
(3)適當提高砌體砂漿強度等級,對抵抗溫度裂縫的發生和發展有較明顯的作用。墻體增設水平配筋后,使墻體的抗拉強度提高,對抵抗溫度裂縫的效果較為明顯。
設計上防治混凝土裂縫主要要注意容易出現裂縫的位置,例如高低跨處、深基與淺基交界處等位置,同時在設計中要重點注意地基差異沉降以及結構自身等原因造成的薄弱環節。在滿足構件的截面尺寸要求、保持不變的配筋率以及確保澆筑方便的情況下,應盡量降低鋼筋的直徑以及鋼筋的間距,這樣有利于防止混凝土開裂。
由于混凝土本身的特性很適合進行建筑施工方面的應用,同時價格相對便宜,所以大多數的建筑結構都是采用的鋼筋混凝土形式。但從另一方面來說,鋼筋混凝土結構也有其自身的缺點,鋼筋混凝土結構中常常存在裂縫的問題。通過對混凝土存在裂縫的原因進行相關的分析,采取合理的設計方式、先進的施工工藝、制定完善的施工方案、嚴格控制施工質量、加強混凝土的養護等相關措施來加強混凝土的施工,以增強混凝土結構的性能,進而提升房屋整體結構性能。
[1]孫中輝.房屋施工混凝土裂縫防治措施探討[J].科技創新導報,2014(31):25~26.
[2]李偉強.房屋施工中遇到的裂縫及處理方法探討[J].沿海企業與科技,2012(10):13~14.
[3]吳雙雙.房屋施工過程中混凝土裂縫的處理方法探討[J].江西建材,2014(09):22~23.