朱葉強
(福州建工(集團)總公司, 福建 福州 350001)
現澆混凝土施工技術是現代大多數建筑工程建設施工中都會用到的主要工藝。尤該工藝所構筑的剪力墻、樓板是建筑結構的主要構成部分,承擔著重要的荷載、抗剪任務。在現代社會持續發展、城市化進程不斷加快的背景下,大量高層建筑項目的出現,對混凝土澆筑工藝施工質量的提出了更高的要求。而剪力墻、樓板裂縫是比較常見的施工質量問題,影響著建筑的穩定性和安全性。因此,針對現澆混凝土剪力墻及樓板裂縫防治策略的深入研究,十分有必要。
聯發·君領壹號商品房工程項目位于漳州市高新區橫四路(園夢路)以北、龍江南路以西,為九棟高層樓房的商品樓小區項目。總規劃用地面積 54455.69 平方米,總建筑面積 27419.64 ㎡。其中地上建筑面積 216471.64 ㎡,地下室建筑面積 59248 ㎡。本工程包括 1 號、2 號商業樓、3 號樓(3-1、3-2、3-3)高層住宅及物業管理用房、5 號~20 號樓高層住宅樓、21 號樓(21-1、21-2)高層住宅、商業、生鮮超市一類高層組合樓、22 號樓幼兒園、23 號樓大門及 25 號~27 號樓配電房公共計量間等。
裂縫是混凝土結構施工中邊角常見的質量問題,影響著構筑物的整體性以及物理穩定性。在建筑工程中,剪力墻、樓板裂縫比較常見,同時這些地方的裂縫對建筑結構的危害性也比較大,因此要重點研究和防治[1]。總體來說,建筑剪力墻、樓板混凝土結構體的裂縫的特征如下:
其一,多數裂縫都時呈縱向走勢的,裂縫具有連續性,大部分裂縫的長度都接近墻的高度,中間較寬、兩端逐步變窄。其二,部分結構表面分布著寬度普遍小于0.2mm 的裂縫,這些裂縫熟練較多,并且往往出現在混凝土拆模之后。
在建筑混凝土澆筑的樓板上,裂縫普遍較短,為1m 以下,且絕大多數裂縫長度在350-700mm 之間。同時,裂縫寬度較小,約為0.5-0.25mm,部分位置數量較多。樓按的裂縫一般比較集中于次梁附近,并且沿著板筋分布。樓板的角落位置有時會產生貫穿裂縫,和縱墻形成45°夾角。部分樓板的后澆帶、施工縫位置也經常出現長度較大的穿慣性裂縫。
在混凝土的凝固過程當中,其內部水分逐步蒸發,整體體積變小,進而引發收縮變形。而混凝土本身在收縮過程當中如果受到限制,內部會產生較大的拉應力。拉應力的存在,會導致樓板很容易產生和主要拉應力方向垂直的裂縫,并且往往會貫穿樓板[2]。通常情況下,建筑的后澆帶以及施工縫等位置比較薄弱,在混凝土收縮時,很容易產生裂縫。
和任何工程材料都一樣,混凝土也具有熱脹冷縮的特性。由于水泥水熱化現象的影響,現澆混凝土的內部溫度比較高,混凝土內外溫度的不對等,也會導致混凝土拉應力的產生,進而導致混凝土開裂。而在建筑施工中,如果是晴朗的天氣,長時間被太陽直射的部分溫度較高,而其他位置溫度較低,也會因溫度不同導致混凝土的凝結速度不一致,進而導致形變過程不一致而產生拉應力,導致裂縫的產生。再比如,在混凝土澆筑完成之后,如果不對其表面進行保護,太陽暴曬時表面水分快速蒸發,會導致混凝土表面產生大量密集的裂縫。
在建筑工程的建設中,一般使用商品混凝土,這類混凝土都是用各種材料配制而成,具有含砂量大、水泥占比高、坍落度大等特點。即使內部加入了一些外加劑,但是水泥及水的用量依然很大,因此而產生的水熱化現象以及收縮現象都很可能引起裂縫問題[3]。當然,如果混凝土材料本身的質量不達標,也會因質量問題而產生裂縫。
如今建筑工程規模越來越大,混凝土結構越來越復雜,各個結構體之間的受力關系需要設計人員科學分析,做到科學設計、合理設計。設計方面的不合理,也是導致后續混凝土澆筑施工后出現裂縫的主要原因。
1.樓面結構問題
當下多數建筑工程的混凝土現澆樓面以多跨結構為主,每個結構都處于相應的約束狀態。在單塊面積的現澆板中,材料、工藝以及現場環境中不同因素的存在,導致其面臨復雜的受力影響。通常情況下,這類結構的收縮形變能力較弱,如果設計人員僅僅處于經濟方面的考慮,對樓板厚度取下限值,很容易導致樓板的抗裂能力受到嚴重影響。
2.施工縫和伸縮縫問題
在房屋建筑工程混凝土施工中,需要按照相關結構設計規范合理設置伸縮縫,伸縮縫的間距也有比較明確的規范要求。但是,伸縮縫的存在并不能對混凝土屋蓋溫度變形、砌體干縮引起的裂縫進行有效防范[4]。但是,如果設計人員沒有認識到這一點,將伸縮縫間距設置得過寬。甚至有些設計方案直接讓后澆帶來代替伸縮縫,然而后澆帶無法有效應對長期存在的周期性循環溫度變形而引起的裂縫問題。
3.鋼筋設置問題
在建筑混凝土施工中,鋼筋是不可或缺的重要材料,也是混凝土結構體中各類拉力、應力、預應力產生的主體。目前,很多建筑樓板配筋都是基于正負彎矩和分離的形式進行布置的,這無法對混凝土樓板收縮產生的拉應力產生應有效果。因為鋼筋的設計強度普遍較高,那么鋼筋間距的擴大,其對樓板內應力的調節能力會減弱,進而無法有效控制樓板裂縫。
在建筑工程施工中,無論是鋼筋施工還是混凝土澆筑施工,施工工藝以及質量控制水平,都將可能影響裂縫的防治效果。比如,商品混凝土的坍落度過高,放置的時間過長,都可能導致其出現裂縫[5]。在混凝土澆搗時,如果振搗不均勻,導致內部粗細骨料分離,會導致較粗的骨料下沉,細料浮于上層,導致混凝土結構密實度、均勻性不佳,進而導致裂縫的產生。在施工過程中,如果工藝不到位、質量不達標,都是引起裂縫問題的主要因素。在混凝土澆筑完成之后,如果沒有對混凝土進行必要的保護、養護及降溫處理,也會因水泥水熱化現象、收縮現象而產生裂縫。
從工程設計層面提升墻體剛度,是避免墻體開裂的重要方法。在本文案例聯發·君領壹號項目工程中,設計單位根據實際情況,適當增加了核心架構墻體的配筋率和厚度。為了避免豎向裂縫的產生,還適當配置了橫向的分布筋。同時,在設計中,利用BIM 軟件,對建筑物設計模型的重心和形心進行模擬,通過優化設計和調整,使之重合,減少建筑的偏心傾斜。在墻體筋工藝設計方面,采用的是細徑密排的方式,并且針對性設計了雙層雙向鋼筋,在墻體腳步位置設置了放射筋,在比較薄弱的位置配置加強筋。針對樓板的鋼筋配置,設計人員適當加密了鋼筋布置密度,并且對單塊面積較大的樓板外角采用了雙層雙向配筋模式[6]。
在本工程中,施工單位選用了水熱化程度較低、強度較高的優質水泥材料,在配制過程中加入了減水劑和膨脹劑,進一步降低混凝土的水熱化現象。因為本工程幾乎都是采用的泵送混凝土,所以施工人員在其中加入了緩凝劑。在砂石骨料的選擇方面,確保含砂量小于3%。針對本工程的實際情況,設計人員除了選用高性能混凝土以外,還將水灰比控制在了0.5 以下。這將有助于提升混凝土彈性模量,進而提高混凝土構筑體的抗裂能力。
在本工程混凝土現澆剪力墻及樓板澆筑完成之后,現場施工人員根據天氣及環境狀況,需要對混凝土使用必要的養護策略。普遍情況下,在澆筑完成的混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜,將有助于避免外部雜質對混凝土造成不利影響,并且還能減緩混凝土表面水分蒸發,進而有效控制混凝土內外的熱平衡,避免因內外收縮不均而產生的裂縫。
在本工程施工中,施工單位建立了嚴謹的質量控制機制,通過大量的專業化培訓和嚴謹的監督機制,確保每個環節施工符合工藝要求[7]。在鋼筋配置方面,嚴格要求鋼筋配置的方式合理,將板底筋墊塊間距控制在800mm 左右,并且將板邊的第一道墊塊設置于第二到底筋下部。在樓板鋼筋的施工方面,幾字形馬凳筋上部及底部水平段的長度都控制在200mm 左右??紤]到本工程部分板厚小于150mm,所以施工人員采用了φ10 的三級鋼筋制作幾字形馬凳筋。在混凝土澆筑環節,現場在保證安全的情況下配置了鋼筋工,對出現變形移位的鋼筋進行復位處理。
在混凝土澆筑施工完成之后,技術人員對混凝土強度進行了監測,現場管理人員確?;炷翉姸仍谖催_到1.2MPa 時不得有人員在上部走動,也不能堆積材料施加荷載。拆模方面,施工單位確保混凝土完全硬化且強度達標時,再按照結構體受力由小到大的順序進行超模,通常在混凝土澆筑12h 之后,再根據實際情況安排拆模工作。
事實上,在建筑工程施工中,受到各種因素的影響,剪力墻、樓板出現裂縫是比較常見的問題。但是,也需要對這些裂縫問題引起足夠的重視,查明原因之后采取合理的方法進行有效處理,避免對結構體產生更為嚴重的影響[8]。在本工程項目的施工中,施工單位根據剪力墻、樓板裂縫制定了一系列的處理措施。
針對出現裂縫的位置,先對混凝土表面進行清理,去除各類雜物。然后使用測定儀對寬度進行測量。然后,用紅藥水浸泡裂縫,待吹干之后,鑿開裂縫的一邊,測量紅藥水的浸入深度。根據檢測結果和裂縫形態觀察,分析裂縫產生的原因,再制定合適的后續處理方案,同時對相應的混凝土澆筑施工工藝進行優化。
沿著裂縫的痕跡和走向,開V 型槽,通常情況下將深度和寬度分別控制在20mm 和10mm,并且開槽時要超出裂縫兩端約50mm。再將開鑿好的V型槽清理干凈,避免表面存在灰塵、油污以及其他雜質,為后續修補做好準備。
在本工程中,施工人員使用的是ZG-13 型高強修補砂漿材料,在用清水濕潤V 型槽并不留有明水之后,按照水料配比0.15:1 的比例配制修補劑。將修補劑均勻涂抹在V 型槽內,確保涂抹均勻,抹平,再覆蓋塑料薄膜做好養護。
綜上所述,在現代社會飛速發展的背景下,大量高層建筑的出現,對混凝土澆筑施工質量提出了更高的要求。面對比較常見的剪力墻、樓板裂縫問題,施工單位應當基于嚴謹的專業態度,制定一系列的防治措施。優化工程結構設計方案,選用優質材料,并對鋼筋、混凝土施工過程進行嚴格的質量控制,確保施工質量達到設計要求。針對已經出現的裂縫,還應當做好原因分析,并采用合適的方法進行修補。只有這樣,才能進一步提高工程建設質量,推動社會的穩定發展。