文/柴力 合肥富通商務(wù)地產(chǎn)有限公司 安徽合肥 230071
混凝土作為一種非常重要的建筑材料,因其優(yōu)良的性能在建筑工程中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用,能夠滿(mǎn)足多種不同環(huán)境的要求,促進(jìn)了建筑工程施工質(zhì)量的不斷提高,在一定程度上加快了城市化進(jìn)程。由于建筑工程的施工環(huán)境往往非常復(fù)雜,在大體積混凝土施工過(guò)程中,往往會(huì)受到多種不利因素的影響,這就會(huì)造成混凝土裂縫的產(chǎn)生,不僅會(huì)降低建筑工程的外觀,甚至還可能會(huì)影響到整個(gè)建筑工程的安全,給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成不小的威脅。因此,為了保障建筑工程的安全,這就需要采取有針對(duì)性的控制措施,盡可能避免大體積混凝土裂縫的形成,確?;炷翝仓┕べ|(zhì)量符合施工合同和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。通過(guò)對(duì)建筑工程混凝土的整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析,明確其中會(huì)造成裂縫的原因,并結(jié)合大體積混凝土的施工特點(diǎn),制定相應(yīng)的改善控制措施,避免混凝土裂縫的形成,進(jìn)而促進(jìn)大體積混凝土施工質(zhì)量的不斷提高。
根據(jù)裂縫的構(gòu)造不同,可以將建筑工程混凝土裂縫劃分為:結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫,其中,前者對(duì)建筑物所造成的影響更為嚴(yán)重,在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中需要予以充分的關(guān)注。造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)性裂縫的因素非常多,對(duì)于建筑工程施工而言,其中最主要的因素就是混凝土收縮,這主要是由混凝土自身性質(zhì)決定的,即混凝土在進(jìn)行凝固的過(guò)程中,其中所含有的水分會(huì)逐漸蒸發(fā),在外界不利因素的共同作用下,水分的蒸發(fā)速度逐漸增加,當(dāng)其超過(guò)混凝土所能承受的極限速度后,就會(huì)造成裂縫的形成。此外,還有一種結(jié)構(gòu)性裂縫的形成是受到大體積混凝土內(nèi)部和外部環(huán)境的共同作用,其中最主要的原因就是水泥凝固速度過(guò)快,其內(nèi)部聚集的大量熱量無(wú)法及時(shí)排出,導(dǎo)致混凝土凝固前后的溫度過(guò)大,這就會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱位置處造成裂縫,例如,構(gòu)件的跨中、樓板和梁板的結(jié)合處,在施工過(guò)程中需要對(duì)上述位置進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。下面就大體積混凝土施工裂縫的成因進(jìn)行分析。
水泥水化熱是造成大體積混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高的主要原因,在混凝土凝結(jié)的過(guò)程中,其中所含有的大量水泥會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),在水泥水化熱的作用下,會(huì)產(chǎn)生的大量的熱量,如果沒(méi)有及時(shí)將過(guò)多的熱量排出混凝土結(jié)構(gòu)外,就會(huì)造成熱量的不斷積累,進(jìn)而會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)溫度的異常升高。同時(shí),由于混凝土結(jié)構(gòu)自身的導(dǎo)熱性能非常差,再加上較大的體積,經(jīng)由混凝土結(jié)構(gòu)散失的熱量非常少,而在外部環(huán)境的作用下,混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度始終處于較低的水平,由此會(huì)在混凝土內(nèi)外形成一定的溫度差,這就會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力,當(dāng)溫度差超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的范圍后,就會(huì)在大體積混凝土上形成一定的裂縫,隨著裂縫的不斷增長(zhǎng),就會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
大體積混凝土在澆筑的過(guò)程中,會(huì)受到外界環(huán)境溫度的嚴(yán)重影響,需要予以充分的關(guān)注,保障混凝土的入模溫度適宜。當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時(shí),混凝土的入模溫度就會(huì)越高,所含有的熱量就會(huì)越多,會(huì)在混凝土中積累大量的熱量,而外界溫度不是一成不變的,進(jìn)入夜晚之后,外界環(huán)境的溫度下降較快,這就會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差,進(jìn)而引起裂縫的形成。同時(shí),外界環(huán)境較高的溫度,也不利于混凝土內(nèi)部熱量向外進(jìn)行快速的擴(kuò)散,進(jìn)而會(huì)大大增加裂縫的形成幾率。
大體積混凝土在澆筑施工過(guò)程中會(huì)受到多種不同約束條件的限制,根據(jù)約束位置的不同可以劃分為內(nèi)、外兩種不同的約束類(lèi)型,在實(shí)際的施工過(guò)程中需要予以充分的關(guān)注。對(duì)于內(nèi)約束而言,由于大體積混凝土的結(jié)構(gòu)斷面較大,在溫度的作用下難以避免會(huì)出現(xiàn)變形,而不同區(qū)域的溫度并不相同,這就會(huì)形成不均勻的變形,而不均勻的變形質(zhì)點(diǎn)之間又會(huì)相互影響,形成連續(xù)的約束行為。對(duì)于外約束而言,其主要是在構(gòu)造物邊界的作用下形成的,尤其是支座所產(chǎn)生的約束作用不容忽視。大體積混凝土?xí)S著溫度變化而發(fā)生不同程度的形變,但是在外界各種約束的共同作用下,混凝土的變形無(wú)法完成,由此會(huì)在其內(nèi)部形成應(yīng)力集中,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的范圍后,就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的形成,進(jìn)而影響到混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。
對(duì)于大體積混凝土而言,在其逐漸發(fā)生凝固的過(guò)程中,其中所含有的大部分水分會(huì)散失到外界。根據(jù)統(tǒng)計(jì)所散失的水分占到總水分的80%左右,而用于凝固的水分只有20%左右。由于凝固的作用,混凝土的體積會(huì)發(fā)生一定變化,其變化的程度主要取決于混凝土所含有的凝膠材料含量。通常來(lái)說(shuō),普通類(lèi)型的混凝土所含有的凝膠量較低,相應(yīng)的收縮也較小。但是對(duì)于具有特殊用途的混凝土而言,其體積往往會(huì)發(fā)生較大的變化,甚至出現(xiàn)膨脹。造成混凝土收縮的因素種類(lèi)非常多,其中影響最大的就是混凝土內(nèi)部所具有的含水空隙。在混凝土進(jìn)行凝固的過(guò)程中,空隙中所含有的水分會(huì)在持續(xù)高溫的作用下散失到外界環(huán)境,這就會(huì)導(dǎo)致孔隙中的毛管力發(fā)生變化?;炷了l(fā)生的收縮變形具有可逆性,即混凝土損失水分發(fā)生一定的收縮后,再向其注入一定的水分,吸水后混凝土體積就會(huì)相應(yīng)的膨脹,在干濕交替變化的過(guò)程中,會(huì)影響到混凝土強(qiáng)度。
施工方法在預(yù)防大體積混凝土施工裂縫的形成,可以從以下幾方面采取措施:
(1)編制有針對(duì)性的混凝土裂縫預(yù)防措施,針對(duì)提交大體積混凝土澆筑施工,需要編制相應(yīng)的專(zhuān)項(xiàng)施工方案,方案需要通過(guò)專(zhuān)家審核同意后才能進(jìn)行施工。
(2)在進(jìn)行大體積混凝土澆筑前需要對(duì)地基進(jìn)行全面的處理,并將模板和地基用水完全澆透,還要注意不要過(guò)度澆水。加強(qiáng)混凝土澆筑后的振搗工作,力求做到不過(guò)振和不漏振,對(duì)于其中的關(guān)鍵位置還可以進(jìn)行二次振搗。
(3)做好成品保護(hù)工作,完成大體積混凝土的澆筑后,在初凝到終凝的整個(gè)時(shí)間段內(nèi),嚴(yán)禁踩踏樓板和放置材料,進(jìn)而避免構(gòu)造裂縫的產(chǎn)生。
(4)重視大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作,采取相應(yīng)的控制措施確?;炷两禍仄骄?,確保混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差始終在合理的范圍內(nèi),進(jìn)而避免降溫過(guò)快而造成裂縫的產(chǎn)生。對(duì)于樓地面的大體積混凝土,在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要對(duì)其溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)異常就要立即采取措施。通常來(lái)說(shuō),樓地面混凝土一般養(yǎng)護(hù)不少于7d,主要采用澆水的濕養(yǎng)方式,對(duì)于無(wú)法澆水的樓地面,可以采用覆蓋草袋、塑料膜以及土工織物等材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(5)合理使用減水劑等添加劑,在泵送混凝土中加入適量的泵送劑和緩凝劑,在冬季施工過(guò)程中加入早強(qiáng)劑,加快混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成速度,以滿(mǎn)足溫度較低的施工環(huán)境要求。
水泥作為大體積混凝土的重要組成部分,其對(duì)于裂縫的產(chǎn)生具有非常重要的影響,這就需要結(jié)合施工裂縫預(yù)防的需求選擇水化熱較低的水泥。例如,粉煤灰硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,并且還要對(duì)配合比進(jìn)行嚴(yán)格的控制,在保障結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的前提下,加上引氣劑或者塑化劑,降低水泥用量,進(jìn)而從根本上減少水泥水化過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量。
施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)大體積混凝土施工裂縫所造成的影響不容小覷,這就需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境管理工作,尤其是要重點(diǎn)關(guān)注天氣的變化情況,避免將混凝土澆筑施工設(shè)置于惡劣的天氣中進(jìn)行。首先,混凝土澆筑最好避開(kāi)雨天,當(dāng)遇到節(jié)點(diǎn)事件需要連續(xù)施工時(shí),就要采取相應(yīng)的防雨措施,防止雨水流入混凝土中,而影響混凝土的配比;其次,需要避免高溫時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑,并且還要減少混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸和澆筑環(huán)節(jié)時(shí)間,避免混凝土提前發(fā)生初凝,而造成裂縫的產(chǎn)生;最后,混凝土澆筑應(yīng)該盡可能避免冬季施工,若在冬季施工時(shí),需要編制專(zhuān)項(xiàng)方案,并采取有效的保溫措施,并設(shè)置專(zhuān)人對(duì)混凝土凝固過(guò)程中的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)異常情況則需要立即采取應(yīng)對(duì)措施,保障混凝土始終處于適宜的溫度范圍。
在大體積混凝土的施工過(guò)程中,需要重視時(shí)間的科學(xué)合理控制,尤其是要避開(kāi)溫度較高的時(shí)間,盡可能降低混凝土的入模溫度。在溫度較高的夏季進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí),最好將施工時(shí)間安排在溫度較低的夜間,進(jìn)而為大體積混凝土施工的順利進(jìn)行提供可靠保障。
為了能夠及時(shí)排出水泥水化反應(yīng)過(guò)程中所釋放的熱量,對(duì)于厚度較大的大體積混凝土需要采用分層或者推移連續(xù)澆筑的方式進(jìn)行施工,避免熱量的大量聚集,保障澆筑溫度的均勻性,從根本上避免裂縫的產(chǎn)生。在澆筑混凝土的過(guò)程中,需要充分結(jié)合振搗器深度和混凝土自身的和易性對(duì)攤鋪厚度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),避免攤鋪厚度過(guò)大影響混凝土的散熱,并且兩次澆筑之間的間隔要盡可能短,確保整個(gè)澆筑施工在混凝土發(fā)生初凝之前完成,一旦澆筑間隔超過(guò)初凝時(shí)間,就要對(duì)混凝土層面采取施工縫方法進(jìn)行處理。
澆筑混凝土的過(guò)程中要進(jìn)行充分的振搗,以混凝土表面泛漿為準(zhǔn),確保振搗密實(shí)。同時(shí),還要做好振搗間距的有效控制,將其始終控制在振搗力波范圍重疊1/2 的位置處,進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)良好的振搗。完成混凝土澆筑施工后,要對(duì)混凝土表面立即進(jìn)行壓實(shí)與抹平,避免表面裂縫的出現(xiàn),對(duì)于縱向施工縫的出現(xiàn)也具有一定的抑制作用,為混凝土抗剪性能的提升建立良好基礎(chǔ),也保障了混凝土結(jié)構(gòu)的完整。此外,還要重視混凝土表面泌水的有效處理,及時(shí)清理過(guò)多的泌水,避免表面混凝土受到浸泡,混凝土的拆模時(shí)間需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差不超過(guò)20℃時(shí)就能進(jìn)行拆模施工。
完成混凝土的澆筑施工后,由于其表面具有良好的散熱條件,其散熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),這就會(huì)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外之間形成一定的溫度差?;炷恋膬?nèi)部結(jié)構(gòu)在約束的作用下會(huì)出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力,但是該應(yīng)力一般較小,通常來(lái)說(shuō)不會(huì)超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度,也就不會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)上形成裂縫。但是如果混凝土受到外界冷空氣的影響,或者通風(fēng)散熱效果較好,就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面的溫度降低過(guò)大,也就會(huì)間接增大混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差,進(jìn)而造成裂縫的出現(xiàn)。
在溫度較高的夏季進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí),需要在前期施工時(shí)埋設(shè)專(zhuān)用的冷卻水管道,通過(guò)水循環(huán)的方式將混凝土內(nèi)部的熱量及時(shí)排出,進(jìn)而將溫差控制在合理的范圍內(nèi)。通冷水作為一種簡(jiǎn)單直接的降溫方式,被廣泛的應(yīng)用于大體積混凝土的降溫過(guò)程中,但是需要對(duì)通水時(shí)間進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),避免進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的通水。若進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的通水,就會(huì)造成降溫幅度過(guò)大而引起較大的溫度變化與溫度應(yīng)力,這就會(huì)對(duì)大體積混凝土的澆筑施工質(zhì)量造成不利影響。
在進(jìn)行冷卻管的布置過(guò)程中,需要結(jié)合混凝土的結(jié)構(gòu)對(duì)冷卻管每層的間距和水平間距進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。當(dāng)前常用的冷卻水管一般為外徑40mm,壁厚2.5mm 的鋼管。通常來(lái)說(shuō),冷卻管一般采用立體布置的方式,每一層還要設(shè)置獨(dú)立的進(jìn)水口和出水口,在底板上設(shè)置2 層循環(huán)水管,循環(huán)水管之間的水平距離控制在2m 為宜,距邊緣位置處也以2m 為宜。為了對(duì)冷卻管進(jìn)行有效的支撐,可以設(shè)置一定數(shù)量的鋼筋骨架,并采用焊接的方式進(jìn)行固定,確保骨架始終處于穩(wěn)固的狀態(tài)。完成冷卻管的安裝之后,需要進(jìn)行通水試驗(yàn)檢測(cè),將冷卻水管的進(jìn)出管口與循環(huán)水泵進(jìn)行有效的連接,檢查冷卻管是否存在堵管和漏水問(wèn)題,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要立即進(jìn)行處理,應(yīng)擰緊接頭并用防水膠帶進(jìn)行封堵,確保管道連接頭密封完好,注水時(shí)管道通暢,保障冷卻水管的正常運(yùn)行。
為了對(duì)冷卻水的通水時(shí)間和溫度進(jìn)行充分的分析,掌握大體積混凝土溫度變化規(guī)律與材料帶來(lái)的溫度影響,這就需要對(duì)大體積混凝土進(jìn)行測(cè)溫操作。首先是測(cè)點(diǎn)的布置,需要沿著混凝土的澆筑高度在表面、中部以及底部位置處進(jìn)行布置,溫度傳感器連接相應(yīng)的溫度采集模塊,一般來(lái)說(shuō),每個(gè)溫度采集模塊需要連接8 個(gè)傳感器;其次,測(cè)溫時(shí)間間隔一般設(shè)置為2 ~4h 一次,同時(shí)還要對(duì)周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量記錄;最后,為了分析測(cè)試元件表面溫度與混凝土深度之間的存在的關(guān)系,需要對(duì)所有相關(guān)的測(cè)試元件進(jìn)行編號(hào)分類(lèi)?,F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析,就能將其用于大體積混凝土的溫度控制工作過(guò)程中。若測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溫度差超過(guò)20℃,需要立即采取有效的控制措施避免溫度差的進(jìn)一步擴(kuò)大。
在大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,同樣需要采取有效的降溫措施,避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。完成大體積混凝土的澆筑施工后,需要立即采取濕養(yǎng)護(hù)工作。一般來(lái)說(shuō),大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)施工需要在澆筑完成后的12 ~18h 開(kāi)始,具體的開(kāi)始時(shí)間需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定,進(jìn)行連續(xù)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于14d。混凝土的養(yǎng)護(hù)施工需要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求開(kāi)展,將混凝土澆筑塊的內(nèi)外溫差控制在合理的范圍內(nèi),確保其能夠滿(mǎn)足混凝土的基本指標(biāo)要求。大體積混凝土具體的養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要按照溫度應(yīng)力設(shè)定,該應(yīng)力大小不是固定的,而是處于一種不斷變化的狀態(tài),通常養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)不少于15d。
在大體積混凝土的澆筑施工過(guò)程中,為了做好施工裂縫的有效控制,這就需要對(duì)施工控制過(guò)程和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行充分的明確,尤其是要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn),做好施工裂縫調(diào)控要素的系統(tǒng)全面分析,將主要精力聚集于大體積混凝土施工的關(guān)鍵位置,實(shí)現(xiàn)混凝土施工的統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排。一方面對(duì)施工圖紙進(jìn)行深入的分析,明確其中需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注的施工控制要點(diǎn),例如,施工圖中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性;另一方面還需要重視大體積混凝土施工控制工作的全面分析,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工條件,設(shè)置若干個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn),確?;炷翝仓┕さ捻樌麑?shí)施。在進(jìn)行大體積混凝土澆筑的過(guò)程中,施工技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照施工方案的要求進(jìn)行各項(xiàng)施工措施,對(duì)混凝土施工設(shè)計(jì)參數(shù)和各個(gè)部分的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析,確保其能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)混凝土的澆筑需求,為大體積混凝土的澆筑質(zhì)量提供可靠保障,避免施工裂縫的形成。
為了改善大體積混凝土的施工裂縫,降低其對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)所造成的不利影響,對(duì)于不同形式的裂縫,需要采取的處理措施如下所示:
(1)在大體積混凝土完成終凝之前形成的裂縫,采取抹壓就能對(duì)其進(jìn)行有效處理;終凝后產(chǎn)生的裂縫,由于大體積混凝土已經(jīng)完全凝固,無(wú)法對(duì)其進(jìn)行抹壓,而需要待其充分干燥后,在裂縫位置處灌注一定量的環(huán)氧漿液進(jìn)行填充處理,盡可能縮小裂縫范圍,避免其進(jìn)一步延伸擴(kuò)大。
(2)對(duì)于較大的裂縫,技術(shù)人員則需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土的工作強(qiáng)度需求,制定相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)加固措施,確保裂縫位置處的混凝土強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行的需求,主要是采用表面修補(bǔ)或材料填充的方式,具體需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行選擇。
總而言之,隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展,大體積混凝土在建筑施工過(guò)程中獲得了非常廣泛的應(yīng)用,在一定程度上促進(jìn)了建筑施工水平的不斷提高。但是在大體積混凝土的施工過(guò)程中,往往會(huì)受到多種不利于因素的影響,這就可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn),進(jìn)而影響到大體積混凝土的施工質(zhì)量。因此,為了確保大體積混凝土的施工質(zhì)量符合施工合同和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求,這就需要結(jié)合其施工特點(diǎn),對(duì)其施工裂縫的形成原因進(jìn)行比較深入的分析,在此基礎(chǔ)上,采取有效的降溫措施,避免混凝土出現(xiàn)異常溫度,將其溫度始終控制在合理的范圍內(nèi),避免大體積混凝土內(nèi)外出現(xiàn)過(guò)大的溫度差,為混凝土的施工質(zhì)量提供可靠保障,進(jìn)而為施工企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。