混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制的技術(shù)措施初探

劉杰

前言

建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題較為常見，其主要原因在于混凝土構(gòu)件在較大結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響下，導(dǎo)致承載力不足，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，其主要類型包括表面裂縫、中等裂縫與貫穿裂縫，結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，為此就需要采取有效措施實(shí)現(xiàn)對(duì)于結(jié)構(gòu)裂縫的控制，避免結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

1 混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的成因

1.1 混凝土質(zhì)量因素

混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，很大程度上是由于混凝土材料自身質(zhì)量的因素。事實(shí)證明，盡管水泥拌和之后，發(fā)生了一定的體積變化，材料內(nèi)部水分的存在，會(huì)增加水泥材料的內(nèi)部壓力，導(dǎo)致混凝土體積干燥收縮。一般情況下，混凝土干燥收縮比例為0.05～0.07%，混凝土的干燥收縮，會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)受力情況，導(dǎo)致混凝土問題。另外，混凝土的使用中，水與水泥之間反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，即水化熱，正常情況下，水化熱應(yīng)當(dāng)維持在170～255J/g之間，如果水泥占比過高，則水化熱也會(huì)有所提升，水泥材料在散熱的同時(shí)，其內(nèi)部熱量與外部熱量的交換，會(huì)形成溫度應(yīng)力，改變混凝土的冷縮值，當(dāng)冷縮值變化過大，超出混凝土的拉伸強(qiáng)度的最大值，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)

建筑工程施工中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，影響混凝土建筑質(zhì)量與使用壽命，例如，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)不合理、混凝土梁跨度過高等?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致混凝土受力鋼筋截面較小，當(dāng)高度不足的情況下，截面板厚度不合理、配筋不當(dāng)、節(jié)點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩?，都?huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量，加快混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成，影響建筑安全。

2 混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的控制

2.1 控制混凝土材料質(zhì)量

混凝土建筑材料的選用，需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，禁止采用質(zhì)量不合格的建筑材料，以避免產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。混凝土工程所使用的鋼筋材料，需要選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，進(jìn)行抽樣檢測(cè)，禁止不合格的材料進(jìn)場(chǎng)。水泥材料的選用，需要做好材料質(zhì)量控制，控制好水化熱的程度，避免由于溫度應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生?；炷敛牧瞎橇系倪x用，要盡量采用堿含量在0.6%左右的材料，避免由于骨料質(zhì)量導(dǎo)致混凝土材料整體質(zhì)量受到影響。

強(qiáng)度較高的水泥材料，可以減少混凝土配比中的水泥含量，并且更好地發(fā)揮混凝土膨脹劑及減水劑的效果，可以結(jié)合復(fù)合型外加劑，提高材料性能。同時(shí)，從混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)格泵送效果的角度考量，選用粒徑合理的碎石材料，減少裂縫問題，并提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力?；炷敛牧鲜┕ぜ夹g(shù)是否規(guī)范合理，會(huì)影響混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)建筑工程的實(shí)際需求，了解具體工程概況，包括混凝土構(gòu)件環(huán)境、結(jié)構(gòu)類型與鋼筋布置等，合理采用普通混凝土或高性能混凝土，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的配合比。

2.2 優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，房屋建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用較為常見，針對(duì)這類混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要采取更加有效的裂縫控制技術(shù)。這類構(gòu)件如果產(chǎn)生表面裂縫則并不會(huì)形成較大危害，但如果產(chǎn)生深層裂縫及貫穿裂縫，則會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的部分?jǐn)嗝姹磺袛啵斐山Y(jié)構(gòu)性危害，影響建筑安全。

①可以設(shè)置伸縮縫、雙柱變形縫及誘導(dǎo)溝，以此減少混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束，需要基于工程實(shí)際情況保證設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。例如，某機(jī)場(chǎng)航站樓，其底層樓面為無縫設(shè)計(jì)，出于減少裂縫的需要，對(duì)混凝土配比加以優(yōu)化，適當(dāng)摻入添加劑，每間隔80m設(shè)置于地下室貫穿的誘導(dǎo)溝，中間增設(shè)后澆帶，通過預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)于溫度應(yīng)力的有效控制，避免溫度裂縫的產(chǎn)生；②可設(shè)置后澆帶及膨脹加強(qiáng)帶，減少混凝土干燥收縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)于收縮裂縫的控制。后澆帶設(shè)計(jì)可采用分段澆筑方法，減少混凝土一次性澆筑長度，分段硬化以減少收縮裂縫的產(chǎn)生。可采用強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的微膨脹混凝土進(jìn)行封閉處理，強(qiáng)化后澆帶鋼筋配比，在溫度更低的時(shí)刻進(jìn)行澆筑，以減少混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差，減少溫度應(yīng)力?；蛉∠鬂矌?，采用UEA膨脹加強(qiáng)帶，采用超長結(jié)構(gòu)的連續(xù)澆筑方法，給混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件賦予較大的膨脹應(yīng)力，先進(jìn)行低膨脹混凝土澆筑，在加強(qiáng)帶澆筑高膨脹混凝土，進(jìn)行無縫施工。

圖1 膨脹加強(qiáng)帶的澆筑示意圖

2.3 控制混凝土施工質(zhì)量

2.3.1 混凝土攪拌

在混凝土攪拌階段，需基于工程需要，合理選用攪拌機(jī)?？蛇x擇強(qiáng)制式攪拌機(jī)，保證混凝土的拌和效果，可以將裝料容積控制在攪拌機(jī)物理容積的～之間。需要根據(jù)混凝土類型來控制攪拌時(shí)間，如果為輕骨料混凝土，則需要較長的攪拌時(shí)間；如果混凝土的坍落度較大，則攪拌時(shí)間較短。攪拌時(shí)，如果選用自落式攪拌機(jī)，會(huì)導(dǎo)致混凝土材料在重力影響下產(chǎn)生離析現(xiàn)象，而強(qiáng)制式攪拌機(jī)則有效避免這一缺陷，且混凝土材料攪拌所需時(shí)間更短。

2.3.2 混凝土運(yùn)輸

混凝土攪拌完成之后，需要及時(shí)運(yùn)輸，并保證混凝土均勻，避免混凝土離析現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免混凝土水泥漿流失或混凝土初凝。如果在運(yùn)輸過程中已經(jīng)出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象，則需要進(jìn)行二次攪拌；如果在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)了混凝土初凝，則禁止將該混凝土材料應(yīng)用于工程施工中?；炷列读蠒r(shí)，要求控制好自由落差，將其限制在2m的范圍內(nèi)；做好溜槽運(yùn)輸?shù)钠露瓤刂?，避免溜槽坡度超過30°；控制混凝土材料移動(dòng)速度，限定在1m/s的范圍內(nèi)。

2.3.3 混凝土振搗

混凝土的振搗工作，需要明確具體的振搗范圍，并保證振搗的均勻性與密實(shí)度，避免出現(xiàn)過振及漏振現(xiàn)象。振搗時(shí)，要保證混凝土無下沉、無氣泡，并開始泛漿。振搗棒的使用，要按照垂直振搗、快插慢拔的方式，避免混凝土振搗中留下空隙，振搗時(shí)間限定在30s左右，避免由于振搗時(shí)間過長混凝土分層離析現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量受到影響?；炷琳駬v時(shí)，要禁止振搗棒與模板、鋼筋及預(yù)埋件相接觸，模板附近的混凝土振搗，應(yīng)在振搗同時(shí)在模板上用木錘輕輕敲擊；存在密集鋼筋與預(yù)埋件的位置，可以采用鐵釬進(jìn)行搗實(shí)。通過混凝土振搗工作，避免混凝土材料分層離析而導(dǎo)致的混凝土構(gòu)件斷裂或者裂縫問題的產(chǎn)生。

2.3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

完成混凝土澆筑之后，要做好混凝土養(yǎng)護(hù)與拆模工作。養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在混凝土澆筑后的12h之內(nèi)，將混凝土覆蓋密實(shí)，并灑水保濕，可根據(jù)不同的混凝土養(yǎng)護(hù)要求進(jìn)行。一般拌和有硅酸鹽水泥的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在1周以上；摻入緩凝性外加劑，養(yǎng)護(hù)路時(shí)間在2周以上，采用與混凝土拌和階段相同的水，在混凝土材料表面覆蓋塑料布。如果是地下室混凝土結(jié)構(gòu)，可以對(duì)混凝土進(jìn)行柔性防水保護(hù)，并回填三七灰土；如果為地上混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)做好混凝土保溫，避免由于溫度差過大導(dǎo)致的溫度應(yīng)力及溫度裂縫。

3 結(jié)語

混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的控制，可以從混凝土材料質(zhì)量控制、混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與混凝土施工三個(gè)層面入手進(jìn)行討論，并且在實(shí)際的混凝土建筑設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；在混凝土工程施工中，也需要基于建筑工程的實(shí)際情況，按照技術(shù)應(yīng)用規(guī)程進(jìn)行施工作業(yè)，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作。