混凝土施工中的裂縫控制方法研究

石 斌， 于海濤， 王中霄

(中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100070)

0 引 言

混凝土出現(xiàn)裂縫不僅會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，也從一定側(cè)面反映了混凝土工程在施工時(shí)，存在作業(yè)行為不規(guī)范的問(wèn)題。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因包括：前期混凝土材料配合比不科學(xué)；中期施工作業(yè)流程不規(guī)范；后期養(yǎng)護(hù)不到位等[1]。為了解決由于混凝土裂縫導(dǎo)致的工程質(zhì)量問(wèn)題，本文將結(jié)合裂縫影響因素，對(duì)控制方法展開(kāi)設(shè)計(jì)。

1 混凝土施工裂縫控制影響因素分析

為了提升混凝土工程在施工中的裂縫控制效果，需要在設(shè)計(jì)方法前闡述裂縫控制的影響因素。影響因素包括：工程施工邊界條件、施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境條件、原材料質(zhì)量、配合比的合理性、施工行為與養(yǎng)護(hù)方法的規(guī)范性。

以原材料為例，當(dāng)配比混凝土?xí)r，材料中水泥物質(zhì)的含量越高，說(shuō)明混凝土中的水分含量越大，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的坍落度越大，發(fā)生裂縫的概率或裂縫對(duì)工程質(zhì)量的影響越高[2]。在進(jìn)行原材料選擇時(shí)，選擇礦渣或砂巖作為原材料時(shí)，混凝土收縮性越強(qiáng)，裂縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)。反之，選擇細(xì)骨料或高品質(zhì)材料作為原材料時(shí)，混凝土的綜合性能越優(yōu)，出現(xiàn)裂縫的概率越低。

2 混凝土施工中的裂縫控制方法設(shè)計(jì)

2.1 混凝土施工材料優(yōu)選

根據(jù)混凝土施工項(xiàng)目的實(shí)際需要，若其施工抗壓強(qiáng)度已經(jīng)能夠滿足設(shè)計(jì)條件，則可以適當(dāng)將部分施工材料選用混凝土摻合料，以此替代水泥材料，降低水化熱程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的初步控制[3]。在選擇施工材料時(shí)，考慮到單一添加礦渣的摻和方式會(huì)造成水泥施工材料水性差、收縮大等問(wèn)題，將其摻入水泥的用量控制在25%～30%，并選用S95級(jí)及以上的礦渣微粉以及水泥作為摻合料，完成對(duì)施工材料的配比，能夠有效提高施工材料的密實(shí)度，并為施工提供早期的強(qiáng)度條件。此外，按照上述摻和方式，也可以提高對(duì)混凝土材料的和易性[4]。同時(shí)，為了確保施工材料在后續(xù)使用中的質(zhì)量，在將其應(yīng)用到實(shí)際施工環(huán)節(jié)之前，還需要按照?qǐng)D1所示流程進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

圖1 混凝土施工材料質(zhì)檢流程

按照?qǐng)D1所示流程完成對(duì)混凝土施工材料的質(zhì)量檢測(cè)，并將檢測(cè)合格的材料入庫(kù)。

2.2 基礎(chǔ)梁配筋深化設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土施工材料的優(yōu)選后，為了防止裂縫產(chǎn)生并實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)存在的裂縫加以控制，還需要對(duì)基礎(chǔ)梁配筋進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。通常情況下，在體積較大的混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中都會(huì)配置細(xì)而密的鋼筋材料和鋼絲網(wǎng)片結(jié)構(gòu)，以減輕結(jié)構(gòu)在施工和使用中的應(yīng)力集中效應(yīng)，從而提高建筑整體抗裂性[5]。此外，還可以在容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的梁底區(qū)域增設(shè)φ16@150型號(hào)的溫度筋，以抵抗降溫過(guò)程中基礎(chǔ)梁配筋產(chǎn)生的較大的收縮拉應(yīng)力。圖2為基礎(chǔ)梁配筋深化設(shè)計(jì)示意圖。

圖2 基礎(chǔ)梁配筋深化設(shè)計(jì)示意圖

圖2中L表示為基礎(chǔ)梁的實(shí)際長(zhǎng)度。按照?qǐng)D2所示內(nèi)容完成對(duì)基礎(chǔ)梁配筋的深化設(shè)計(jì)后，還需要在基礎(chǔ)梁與基礎(chǔ)墊層之間架設(shè)2道1.25 mm厚的雙面自粘貼聚合物，以進(jìn)一步減少墊層結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土水化熱反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)面影響。至此，基于上述對(duì)基礎(chǔ)梁配筋的深化設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，防止其在施工過(guò)程中產(chǎn)生新的裂縫，并提高現(xiàn)有裂縫結(jié)構(gòu)的抗壓能力，達(dá)到提升大體積混凝土整體強(qiáng)度的目的和效果。

2.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

在完成混凝土工程基礎(chǔ)配筋的深化設(shè)計(jì)工作后，應(yīng)將加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)作為裂縫控制的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)流程，如圖3所示。

圖3 混凝土工程標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)流程

將混凝土的養(yǎng)護(hù)工程劃分為兩個(gè)階段，分別為溫度控制階段與濕度控制階段。通過(guò)調(diào)整養(yǎng)護(hù)環(huán)境的濕度，可以解決由于環(huán)境過(guò)于干燥導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂紋問(wèn)題，在施工中，可以通過(guò)在養(yǎng)護(hù)區(qū)域定期灑水、噴霧的方式，使養(yǎng)護(hù)區(qū)域保持在一個(gè)濕度環(huán)境良好的環(huán)境下。調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)區(qū)域溫度可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層中水化熱量呈現(xiàn)聚集狀態(tài)，降低水化熱的揮發(fā)速度。反之，當(dāng)沒(méi)有做好混凝土養(yǎng)護(hù)保溫工作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表層發(fā)生散熱現(xiàn)象，當(dāng)內(nèi)部溫度與外部溫度的差值較大時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)受熱不均勻的問(wèn)題。此時(shí)，內(nèi)部出現(xiàn)壓力差，而結(jié)構(gòu)外部出現(xiàn)拉應(yīng)力差，當(dāng)作用力>結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度時(shí)，表層將會(huì)出現(xiàn)裂縫。因此，需要在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際環(huán)境條件，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)域的溫度與濕度的綜合調(diào)節(jié)。

在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)注意的是，完成混凝土的澆筑處理后，需要在其表層及時(shí)覆蓋一層保溫膜(可選擇厚度為18.0 mm的木質(zhì)模板作為保溫結(jié)構(gòu))，再在保溫膜的外層增設(shè)一層塑料膜，以此種方式，達(dá)到一種更加良好的作業(yè)環(huán)境宏觀調(diào)控效果。

3 控制效果分析

完成對(duì)裂縫控制方法的設(shè)計(jì)后，將該方法應(yīng)用到某建筑施工項(xiàng)目當(dāng)中，針對(duì)其混凝土施工中產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行控制。在該工程項(xiàng)目當(dāng)中，由于現(xiàn)有施工技術(shù)水平較低，因此已經(jīng)出現(xiàn)了多處程度不等的裂縫結(jié)構(gòu)。隨機(jī)選擇其中5個(gè)裂縫作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，利用本文提出的控制方法對(duì)其進(jìn)行控制，并將得到控制的裂縫與未施加任何控制的裂縫進(jìn)行比較。為了更加直觀地對(duì)本文控制方法的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇將兩種裂縫在不同時(shí)間變化條件下的延伸長(zhǎng)度和寬度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用裂縫參數(shù)測(cè)量?jī)x完成測(cè)量。將引入本文提出的控制方法下的裂縫參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)組，未引入本文提出的控制方法的裂縫作為對(duì)照組，并從該監(jiān)測(cè)設(shè)備上獲取到如表1所示的控制結(jié)果數(shù)據(jù)。

表1 本文裂縫控制方法應(yīng)用效果記錄表

從表1記錄結(jié)果可知，引入本文裂縫控制方法的實(shí)驗(yàn)組，在25 d中裂縫的延伸長(zhǎng)度均控制在2.50 mm以內(nèi)，寬度的增加量均控制在了0.55 mm以內(nèi)；而未引入本文控制方法的對(duì)照組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裂縫的延伸長(zhǎng)度均超過(guò)了8.00 mm，寬度增加量均超過(guò)了2.50 mm。因此，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的裂縫控制方法能夠有效縮短混凝土裂縫延伸的長(zhǎng)度和增加的寬度，為混凝土施工質(zhì)量提供條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了解決混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，提高工程一次驗(yàn)收通過(guò)率，本文從施工材料、結(jié)構(gòu)工程配筋、混凝土養(yǎng)護(hù)三個(gè)方面，對(duì)裂縫控制方法展開(kāi)了設(shè)計(jì)?？紤]到本文方法的有效性，可直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與綜合質(zhì)量，因此在完成設(shè)計(jì)后，將其應(yīng)用到某工程實(shí)例中。對(duì)比分析本文方法與常規(guī)方法在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于裂縫的控制效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文方法的實(shí)用性更強(qiáng)。

近年來(lái)，我國(guó)建筑市場(chǎng)內(nèi)相關(guān)混凝土工程的實(shí)例較多，大部分工程在驗(yàn)收時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，均是由于裂縫控制不到位所導(dǎo)致的。因此，可在后續(xù)的大規(guī)模工程施工時(shí)，將本文設(shè)計(jì)的方法在建筑行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣，通過(guò)優(yōu)化混凝土施工作業(yè)流程的方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的控制。