工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫處理技術(shù)

井 威

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫處理技術(shù)

井 威

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

以某工民建工程為例，在了解該工程施工背景概況的前提下，深入研討了該工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理的方法，就結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算、混凝土配合比及拌制、澆筑、養(yǎng)護(hù)等事項(xiàng)作了闡述，以避免結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生。

工民建，混凝土，結(jié)構(gòu)，裂縫

0 引言

在工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程施工時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的裂縫，而裂縫產(chǎn)生的原因極為復(fù)雜，給裂縫處理工作帶來諸多的難度，溫度變化、施工不當(dāng)、材料質(zhì)量問題、養(yǎng)護(hù)工作不到位等，都有可能產(chǎn)生裂縫，而不同類型的裂縫，具有差異性的影響，譬如表面性影響、破壞性影響和貫穿性影響。對(duì)此，筆者認(rèn)為有必要以實(shí)際工程入手，從結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算、混凝土配合比及拌制、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)幾個(gè)方面，圍繞案例研討施工裂縫的處理方法。

1 古城小區(qū)B4號(hào)住宅樓混凝土結(jié)構(gòu)工程背景概況

B4號(hào)住宅樓建筑主體地下3層，地上32層。地下-3層～-1層平時(shí)為儲(chǔ)藏室，戰(zhàn)時(shí)為二等人員掩蔽所。住宅地下部分設(shè)備層層高為2.1 m。地下-3層～-2層層高為3.3 m，-1層層高為3.4 m。B4號(hào)住宅樓總建筑面積26 941.85 m2，其中地上建筑面積24 624.26 m2，地下建筑面積2 317.59 m2。建筑分類為高層民用建筑一類居住建筑。B4號(hào)住宅樓結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度98.1 m。工程底板最大厚度1 600 mm，采用分段流水循環(huán)澆筑的施工方式，每個(gè)流水段的工程量相同，混凝土澆筑總量為10 550 m3。工程所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，C35，C30，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高、體積大和鋼筋密，負(fù)責(zé)的施工條件，要求保證澆筑和振搗的連續(xù)性，并且不留下任何施工縫，方可滿足工程對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耐久性要求。但由于本工程在荷載環(huán)境中進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工，混凝土存在非彈性變形現(xiàn)象，即“徐變變形”，相比于彈性變形，徐變變形的變形程度更大，大約為前者的3倍。徐變變形發(fā)生時(shí)混凝土內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生粘性滑移運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)部的約束應(yīng)力削弱，從而形成“應(yīng)力松弛”現(xiàn)象，長(zhǎng)期的徐變變形，混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力水平逐漸下降，使得混凝土預(yù)應(yīng)力損失情況嚴(yán)重，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。從案例工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程的背景概況中，可看出混凝土結(jié)構(gòu)施工的復(fù)雜性，并可看出在結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制方面，存在一定的薄弱點(diǎn)，至于材料、施工和養(yǎng)護(hù)等常規(guī)施工技術(shù)，應(yīng)用時(shí)也可能存在一定的難度。

2 工民建工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理方法

在明確案例工程混凝土結(jié)構(gòu)施工背景概況的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步把關(guān)工程的質(zhì)量，有效處理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，需要在混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過混凝土配合比、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工序，把控混凝土結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。筆者結(jié)合相關(guān)的施工管理經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾方面的裂縫處理措施。

2.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算

混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控，要考慮不同齡期的溫度和溫差變化態(tài)勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)筆者從0 h～30 h內(nèi)，通過縝密分析計(jì)算，確定不同齡期混凝土的絕熱溫升和溫差，由于施工時(shí)間點(diǎn)為冬季，因此將澆筑溫度控制在10 ℃，其分析計(jì)算結(jié)果如下：齡期3 d時(shí)，絕熱溫升51 ℃；齡期6 d時(shí)，絕熱溫升49 ℃，溫差2.8 ℃；齡期9 d時(shí)，絕熱溫升45.3 ℃，溫差4.7 ℃；齡期12 d時(shí)，絕熱溫升36 ℃，溫差9.3 ℃；齡期15 d，絕熱溫升28 ℃，溫差8.4 ℃；齡期18 d時(shí)，絕熱溫升21 ℃，溫差7.4 ℃；齡期21 d時(shí)，絕熱溫升17 ℃，溫差3.6 ℃；齡期24 d時(shí)，絕熱溫升13 ℃，溫差3.6 ℃；齡期27 d時(shí)，絕熱溫升11 ℃，溫差2.6 ℃；齡期30 d時(shí)，絕熱溫升9.3 ℃，溫差1 ℃。我們根據(jù)不同齡期的混凝土絕熱溫升和溫差情況，對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行初步判斷，分別確定混凝土的收縮當(dāng)量、膨脹當(dāng)量、應(yīng)力松弛等，這些因素均是預(yù)控計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力的重要基礎(chǔ)。其中混凝土收縮當(dāng)量，應(yīng)重點(diǎn)考慮混凝土各個(gè)齡期的收縮變形值，以及考慮所使用水泥的級(jí)別、細(xì)度和混凝土的水灰比、水泥漿量等因素，計(jì)算出水力半徑和配筋率；混凝土膨脹當(dāng)量是在摻入膨脹劑之后，混凝土膨脹當(dāng)量溫度在齡期增加的同時(shí)，也隨著同步上升，直至齡期達(dá)到30 d膨脹當(dāng)量溫度才停止上升；混凝土應(yīng)力松弛系數(shù)，是表現(xiàn)混凝土徐變特性的系數(shù)，系數(shù)大小，同樣與混凝土的齡期有關(guān)，原則上成正比，但期間必須對(duì)基礎(chǔ)拉應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，所涉及的計(jì)算參數(shù)，包括混凝土的外約束系數(shù)、收縮應(yīng)力、膨脹應(yīng)力等。以上結(jié)構(gòu)應(yīng)力的預(yù)控計(jì)算，是在整個(gè)工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理的基礎(chǔ)上，計(jì)算結(jié)果均視為混凝土結(jié)構(gòu)施工的參數(shù)，但具體還必須結(jié)合實(shí)際施工情況，予以靈活調(diào)整。

2.2 混凝土配合比及拌制

根據(jù)以上混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的混凝土配合比控制，對(duì)于水、水泥、砂子、石子、UEA、粉煤灰、LPS用量控制，是在混凝土配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C40，工程現(xiàn)場(chǎng)決定按照以下標(biāo)準(zhǔn)控制各種材料用量：每立方米混凝土的制備，水用量200 kg，水泥用量343 kg，石子用量1 120 kg，砂子用量711 kg，UEA用量49 kg，粉煤灰用量97 kg，LPS用量4.8 kg。按照該標(biāo)準(zhǔn)的材料用量標(biāo)準(zhǔn)配置混凝土，水泥盡量選擇低強(qiáng)度等級(jí)，且活性比較低的類型，至于減水劑等，細(xì)度和活性都不能太高，譬如外加劑的吸水性太強(qiáng)，同時(shí)應(yīng)該在90 d內(nèi)，將混凝土干縮率控制在0.06%范圍內(nèi)。與此同時(shí)，混凝土配合比的設(shè)計(jì)，還必須考慮水泥水化反應(yīng)的影響，為避免水化反應(yīng)的數(shù)據(jù)絕對(duì)化，在此針對(duì)本工程混凝土配合比的詳情，繪制了混凝土的絕熱升溫曲線，如圖1所示。

從曲線反映的數(shù)據(jù)看出，我們?cè)趯?duì)混凝土配合比控制的同時(shí)，除了要選擇合適的混凝土原料，譬如摻用混合材料，以達(dá)到降低混凝土絕熱溫升的效果，還需要根據(jù)絕熱溫升情況，考慮結(jié)構(gòu)形式的形象，尤其是混凝土澆筑塊尺寸的大小，主要是因?yàn)榛炷翝仓K大小與溫度應(yīng)力成正比關(guān)系，越大的混凝土澆筑塊，裂縫的控制難度越大，因此根據(jù)絕熱溫升情況控制澆筑塊的平面尺寸，并進(jìn)行合理分縫，對(duì)本工程混凝土的防裂處理，具有很大的意義。

在確保準(zhǔn)備工作無誤后，將混凝土申請(qǐng)單提前3 d遞交給混凝土攪拌站，由攪拌站進(jìn)行備料，攪拌站應(yīng)允提供混凝土不足量時(shí)，則安排現(xiàn)場(chǎng)拌制。混凝土灌注前，應(yīng)對(duì)其拌制、輸送是否能夠正常、持續(xù)進(jìn)行加以確認(rèn)。由于相當(dāng)一部分樁的質(zhì)量問題是由導(dǎo)管穿孔引起的，所以在灌注開始前，工作人員應(yīng)對(duì)導(dǎo)管的水密性、承壓和接頭抗拉性能進(jìn)行檢查，但不得進(jìn)行氣壓試驗(yàn)。同時(shí)考慮混凝土和易性，所選用的混凝土必須具備較高的和易性，灌注時(shí)間應(yīng)小于首批混凝土的初凝時(shí)間。攪拌作業(yè)應(yīng)在涼爽的溫度環(huán)境下進(jìn)行，若灌注所需時(shí)間較長(zhǎng)，則需使用適量的緩凝劑。

2.3 混凝土澆筑

在混凝土配合比和拌制后，開始進(jìn)行混凝土的澆筑，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，決定采用分層連續(xù)澆筑的方法。按照順序分層連續(xù)澆筑混凝土，首先根據(jù)混凝土的和易性情況，以及所選用振搗器的作用深度，確定混凝土的攤鋪厚度為0.6 m；其次為縮短層間的間隔時(shí)間，在前一層混凝土初凝之前，按施工縫處理層面，并控制每層的澆筑厚度，原則上在3 m內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)澆筑能力不足，可采用推移式連續(xù)澆筑方法輔助；再次是水平施工縫的處理，需將澆筑表面的浮漿、松動(dòng)石子、軟弱混凝土層清除干凈，再以壓力水沖洗干凈混凝土表面的雜物，使得混凝土表面充分濕潤(rùn)，便于下層混凝土的澆筑，如果發(fā)現(xiàn)混凝土表面存在泌水現(xiàn)象，要將表面泌水清除干凈，同時(shí)調(diào)整混凝土的水灰比；最后是在振搗時(shí)，為避免混凝土出現(xiàn)分層、離析、空洞等問題，應(yīng)同步密切觀察混凝土表面狀態(tài)，如果其表面不會(huì)下沉、沒有出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象，且能夠泌出灰漿，表示振搗質(zhì)量達(dá)標(biāo)。除此之外，蜂窩、露筋、麻面、孔洞，同樣都是混凝土澆筑施工必須嚴(yán)加把控的質(zhì)量管理對(duì)象，通過一系列的施工管理控制，所澆筑和振搗混凝土質(zhì)量基本符合案例工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

由于本工程混凝土施工部分時(shí)間在冬季進(jìn)行，因此混凝土的養(yǎng)護(hù)，建議采用綜合蓄熱法，即在混凝土之內(nèi)摻入抗凍劑。如果在澆筑4 h～6 h時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土表面出現(xiàn)塑性裂縫，可進(jìn)行二次壓光或者二次處理澆灌層，直至混凝土初凝，才能夠?qū)⑺芰媳∧ず妥枞嫉静菀来胃采w其上，柱子需要利用鉛絲將稻草被嚴(yán)密綁扎，進(jìn)行為時(shí)14 d的養(yǎng)護(hù)工作，期間模板與保溫層需要達(dá)到5 ℃，并且高于受凍臨界強(qiáng)度時(shí)才能夠拆除。關(guān)于保溫養(yǎng)護(hù)，要兼顧混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差和降溫速度，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化情況，加以控制混凝土的收縮應(yīng)力，筆者建議在養(yǎng)護(hù)過程中，定時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差和降溫速度，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，作為保溫養(yǎng)護(hù)的溫控指標(biāo)，期間不得存在任何強(qiáng)制性的降溫行為，否則更容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

3 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，是工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫病害現(xiàn)象，對(duì)其科學(xué)控制，要通過縝密的結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)控計(jì)算，考慮不同齡期的溫度和溫差變化態(tài)勢(shì)，形成混凝土結(jié)構(gòu)施工的參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行混凝土配合比控制、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等一系列工序，有效預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。文章通過研究，基本明確了工民建施工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分析和處理方法，但考慮到不同工民建混凝土工程結(jié)構(gòu)施工要求和條件的差異性，以上方法在其他工民建混凝土結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用時(shí)，還需要結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，予以因地制宜地參考借鑒。

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The crack treatment technology of civil engineering concrete structure construction

Jing Wei

(ShanxiHongxiaConstructionEngineeringLimitedCompany,Yangquan045000,China)

Taking a civil engineering engineering as an example, based on understanding of the engineering construction background, in-depth discussed the treatment method of concrete structure cracks of the engineering, elaborated the structure stress pre-control calculation, concrete mix ratio and mixing, pouring, maintenance and other matters, in order to avoid the occurrence of structural cracks.

civil engineering, concrete, structure, crack

2015-02-12

井 威(1970- )，男，工程師

1009-6825(2015)12-0091-03

TU755.7

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