東南沿海地區(qū)冬季混凝土施工表面裂紋防治

陳小衛(wèi) 朱偉光 毛代紅 中國水利水電第七工程局有限公司

普通混凝土指以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，必要時(shí)摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材。因其原材料豐富，成本低；良好的可塑性；高強(qiáng)度；耐久性好；可用鋼筋增強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在施工中得到廣泛應(yīng)用。

因混凝土結(jié)構(gòu)本身不受拉，工程上多數(shù)情況下在混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)域增加鋼筋，利用鋼筋網(wǎng)同混凝土共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)。由于受鋼材本身的易氧化的特性，故為確保鋼筋混凝土的耐久性，則混凝土的抗?jié)B性作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)工程施工顯得尤為重要。

《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)不同環(huán)境作用等級(jí)、不同化學(xué)腐蝕環(huán)境對(duì)混凝鋼筋保護(hù)層的最小厚度進(jìn)行了明確。若施工過程中混凝土施工工藝不當(dāng)形成的表面裂紋將直接減少鋼筋保護(hù)厚度影響混凝土的抗?jié)B性能，甚至導(dǎo)致鋼筋直接接觸腐蝕環(huán)境，大大縮減混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

由我方在我國廣東、福建等沿海地區(qū)在冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)表面多次出現(xiàn)的不影響結(jié)構(gòu)性能和使用功能的表面裂紋，裂紋成龜裂狀。經(jīng)查閱施工過程記錄，以及不同部位、不同區(qū)域參與混凝土施工全過程旁站，發(fā)現(xiàn)混凝土施工全過程如下：

混凝土澆筑前，模板內(nèi)的雜物清理干凈，并用水將模板濕潤(rùn)，再鋪2～3cm與混凝土同等級(jí)的水泥砂漿，然后才開始澆筑混凝土。采用1臺(tái)固定混凝土泵或溜槽輸送混凝土入倉?；炷翝仓叨却笥?m時(shí)，采取以下施工方法：利用混凝土泵管或串筒直接伸入模板內(nèi)下料，避免了在模板上開口入混凝土而帶來的施工不便，以及影響混凝土的外觀質(zhì)量。下料點(diǎn)間距不超過1.5m，使混凝土能夠自然攤平。避免堆積下料用振搗棒平倉，以免混凝土分離。分層澆筑時(shí)，分層厚度控制在50cm，振搗時(shí)振搗棒應(yīng)穿越兩層之間的接縫，伸入下一層約5cm，以保證層與層之間的結(jié)合。相鄰兩層混凝土的澆筑時(shí)間間隔不應(yīng)超過2小時(shí)，確保混凝土質(zhì)量符合防水混凝土澆筑的規(guī)范的要求。振搗采用加長(zhǎng)軟軸的插入式振搗器。側(cè)墻振搗要掌握好時(shí)間，振搗時(shí)間在10～30秒，以混凝土表面呈水平不顯著下沉，不出氣泡，表面泛灰漿為準(zhǔn)。振搗棒要在墻中插入，不準(zhǔn)靠墻放置，振搗棒須與模板保持一定距離，一般為5～10cm，防止振跑模板。如縱橫交錯(cuò)處鋼筋很多、很密，在頂部無法下棒，必須從側(cè)面入棒逐層振搗密實(shí)，每棒插點(diǎn)不大于25cm，保證每個(gè)棒點(diǎn)間混凝土能全部振搗密實(shí)?；炷翝仓瓿珊螅?jīng)作業(yè)人員對(duì)混凝土表面進(jìn)行了兩次收面后，立即采用土工布進(jìn)行覆蓋，并利用模板進(jìn)行了滿水養(yǎng)護(hù)，且均不少于7天。經(jīng)7天后，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)表面存在一定數(shù)量的表面裂紋，且主要出現(xiàn)在混凝土頂板頂面部分。

混凝土常規(guī)情況下表面裂紋成因主要有如下成因：

塑性的沉降縫：主要原因是混凝土骨料在澆筑時(shí)，由于混凝土塌落度過大、或基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致，一般發(fā)生在混凝土澆筑3個(gè)小時(shí)以內(nèi)，主要因?yàn)榇藭r(shí)混凝土未凝結(jié)，粗骨料沉降時(shí)受鋼筋阻擋所致。但本次混凝土澆筑前由試驗(yàn)室進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)塌落度測(cè)試，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取樣，坍落度滿足設(shè)計(jì)要求；測(cè)量人員進(jìn)行基礎(chǔ)底板測(cè)量發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)未見變形沉降，混凝土結(jié)構(gòu)拆模后，未在側(cè)墻發(fā)現(xiàn)裂紋。故排除混凝土塑性沉降引起的裂紋。

原材料不合格引起的裂紋：主要為砂石骨料的含泥量超標(biāo)，砂石級(jí)配不合格等原因，主要為混凝土在堿骨料反應(yīng)中膨脹所致，主要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)側(cè)墻拉桿鋼筋處，由于混凝土原材料每個(gè)批次均由試驗(yàn)室進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取樣，且有業(yè)主第三方試驗(yàn)檢測(cè)單位同時(shí)進(jìn)行了隨機(jī)抽樣，且混凝土裂紋主要出現(xiàn)在頂面，故本次亦排除原材料不合格的原因。

水化熱引起的結(jié)構(gòu)膨脹：混凝土澆筑后在混凝土硬化時(shí)，水泥會(huì)發(fā)生水化熱，放出大量的熱量，導(dǎo)致混凝土芯部溫度不斷上升，當(dāng)混凝土芯部同表面溫度超過20攝氏度時(shí)，主要出現(xiàn)在厚度大于1m的大體積混凝土表面，此時(shí)由于溫差導(dǎo)致的混凝土膨脹不同而導(dǎo)致混凝土表面存在較大的拉應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗裂強(qiáng)度時(shí)，及出現(xiàn)混凝土表面裂紋。由于本工程中最大厚度出現(xiàn)在混凝土倒角部位，最大厚度僅70cm，且倒角部位頂部及頂板頂部均出現(xiàn)了不同程度的混凝土龜裂，故排除。

混凝土拆模過早引起混凝土表面拉裂：經(jīng)項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、質(zhì)檢人員對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)上一倉號(hào)的混凝土表面裂紋分布情況，發(fā)現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)側(cè)墻，底板，頂板底面均無明顯表面裂紋分布，頂板底面無裂紋則排除模板支架拆除過早造成的混凝土下?lián)弦鸹炷晾?；同時(shí)側(cè)墻拉桿亦及時(shí)松開，未引起側(cè)墻裂紋。

根據(jù)上述分析則混凝土表面裂紋產(chǎn)生原因僅剩余干縮裂縫一條。原因分析：經(jīng)項(xiàng)目部人員再次全程施工旁站，并查詢施工記錄，混凝土澆筑完成后按照《混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》要求在混凝土初凝前和終凝前分別對(duì)混凝土表面進(jìn)行抹面處理。規(guī)范中同時(shí)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)做出了如下規(guī)定：混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。未對(duì)具體覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)間進(jìn)行明確規(guī)定?，F(xiàn)場(chǎng)施工過程中多數(shù)情況下在混凝土澆筑完成后初凝前和終凝前均需對(duì)混凝土表面進(jìn)行抹面處理后，立即覆蓋土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。經(jīng)對(duì)比，在四川等內(nèi)陸地區(qū)冬季施工中按照上述規(guī)范要求進(jìn)行施工抹面后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)很少出現(xiàn)混凝土表面裂紋現(xiàn)象。而廣東福建地區(qū)即使在對(duì)表面平整度要求不高的部位僅在初凝前進(jìn)行一次收面后覆蓋仍存在較多表面裂紋。在不斷通過同現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員及作業(yè)人員詢問后，進(jìn)一步了解到混凝土澆筑順序后，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)不同施工部位查找對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)混凝土表面裂紋多數(shù)位于混凝結(jié)構(gòu)頂面，且混凝土澆筑時(shí)間越早則表明裂紋越多，表明施工過程中雖然嚴(yán)格執(zhí)行了規(guī)范規(guī)定要求，初凝前進(jìn)行了覆蓋養(yǎng)護(hù)，但應(yīng)該考慮此時(shí)混凝土表面已失水，導(dǎo)致混凝土本身水化熱引起的拉應(yīng)力導(dǎo)致表面混凝土因失水導(dǎo)致強(qiáng)度不足而開裂。經(jīng)查閱今年來廣東地區(qū)氣候發(fā)現(xiàn)，廣東地區(qū)冬季因2019年旱季降雨較少的原因，導(dǎo)致2019年冬季部分時(shí)段空氣相對(duì)濕度僅為40%～45%，加之廣東地區(qū)冬季白天日照充足或者晚上受海洋影響風(fēng)急干燥，導(dǎo)致混凝土表面失水速度急劇增大，雖然現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行過程控制過程中雖嚴(yán)格按照規(guī)范要求，在4個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行了混凝土收面壓光，且感官上混凝土表面仍為濕潤(rùn)狀態(tài)，但實(shí)際混凝土表面已失水，且已急劇發(fā)育為表面干縮裂紋，即使覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)中嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行了滿水養(yǎng)護(hù)，且水溫同混凝土表面溫差未超過15攝氏度，仍存在較多的混凝土表面裂紋，導(dǎo)致在拆模后混凝土結(jié)構(gòu)的外觀缺陷，雖為一般缺陷但仍影響工程主體美觀。

在充分調(diào)查及分析后項(xiàng)目部就廣東沿海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)表面裂紋成因已初步鎖定，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了針對(duì)性控制，主要施工采取措施如下：為減少混凝土表面失水過快，在廣東沿海等地區(qū)冬季混凝土澆筑時(shí)，首先對(duì)模板表面進(jìn)行了表面噴霧潤(rùn)濕，降低模板表面溫度，對(duì)部分迎風(fēng)面澆筑倉號(hào)，混凝土澆筑前利用架管在混凝土結(jié)構(gòu)倉號(hào)周圍搭設(shè)一個(gè)圍閉結(jié)構(gòu)，并利用塑料薄膜進(jìn)行遮擋，遮擋高度不小于混凝土結(jié)構(gòu)頂面1.5m，降低混凝土表面風(fēng)速，減少混凝土水分蒸發(fā)速度；對(duì)混凝土班組增加收面人員，在混凝土澆筑完成后，應(yīng)在20～30分鐘后立即進(jìn)行一次收面抹平，具備一個(gè)小區(qū)域立即抹平一個(gè)區(qū)域，避免全部澆筑完成后再整體收面，減少混凝土結(jié)構(gòu)表面水分蒸發(fā)時(shí)間，同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能，同監(jiān)理項(xiàng)目及業(yè)主溝通，對(duì)部分覆蓋倉號(hào)，無外觀要求段落，僅對(duì)混凝土表面進(jìn)行初抹找平，不再進(jìn)行二次收面，進(jìn)一步減少混凝土表面暴露時(shí)間。在混凝土收面后應(yīng)立即采用薄膜覆蓋，收面一段立即覆蓋一段，進(jìn)一步減少混凝土表面水分蒸發(fā)時(shí)間。通過上述措施，在混凝土澆筑后第二個(gè)倉號(hào)澆筑完成后，由監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)等各方單位進(jìn)行的二次檢查驗(yàn)收中，發(fā)現(xiàn)相同結(jié)構(gòu)倉號(hào)，相鄰段混凝土表面裂紋得到有效抑制，未發(fā)現(xiàn)混凝土頂板頂面存在裂紋。混凝土澆筑質(zhì)量得到了有效的控制。

我國因國土面積大，氣候復(fù)雜，導(dǎo)致混凝土施工規(guī)范中條文存在一定的不明確性，混凝土施工作為一項(xiàng)特殊工序，存在施工不可逆的特性，施工中收面養(yǎng)護(hù)常常受到忽略，導(dǎo)致混凝出現(xiàn)表面裂紋的質(zhì)量缺陷。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇恰當(dāng)?shù)幕炷潦彰婧宛B(yǎng)護(hù)時(shí)間，確?；炷凉こ淌┕べ|(zhì)量。