預(yù)拌混凝土改善建筑地下室剪力墻開裂措施分析*

陳觀生

(深圳市建研檢測(cè)有限公司 廣東 深圳 518117)

1 地下室混凝土墻體裂縫主要產(chǎn)生的原因

1.1 混凝土干縮變形

混凝土是一種復(fù)雜的非均勻結(jié)構(gòu),由膠凝材料、顆粒狀的粗細(xì)骨料和水按適當(dāng)比例配合拌制后硬化而成,“濕漲冷縮”是硬化混凝土獨(dú)有的特性之一。如果不能正確地運(yùn)用混凝土的特性,不僅會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的下降,還會(huì)嚴(yán)重?fù)p害建筑物的整體質(zhì)量。因此,必須根據(jù)混凝土的特性,結(jié)合實(shí)際施工需求,科學(xué)合理地選擇施工技術(shù),以最大限度地發(fā)揮混凝土的優(yōu)勢(shì),從而提升建筑物的整體質(zhì)量。當(dāng)混凝土暴露在外界的濕潤(rùn)空氣中,由于水分的蒸發(fā),它的表面細(xì)孔會(huì)形成負(fù)壓,這種負(fù)壓會(huì)持續(xù)增大,導(dǎo)致表面細(xì)孔的張力超過了預(yù)期的極限,最終形成拉應(yīng)力,這種拉應(yīng)力可以通過混凝土剪力墻來有效地抵抗。當(dāng)拉應(yīng)力大大增加,超出了混凝土的承載能力和抗拉強(qiáng)度時(shí),剪力墻就會(huì)因?yàn)槔瓚?yīng)力的作用而產(chǎn)生裂縫[1],嚴(yán)重時(shí)甚至可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。

1.2 混凝土溫度變形

經(jīng)過精心施工,混凝土的質(zhì)量得到了顯著改善。在凝固過程中,由于其中的某些組分的獨(dú)特性質(zhì),以及它們和石灰的共同特點(diǎn),當(dāng)水泥和水混合時(shí),它們都會(huì)產(chǎn)生大量的水化反應(yīng)。然而,當(dāng)水泥和石灰接觸后,它們的性質(zhì)發(fā)生了巨大變化。隨著水泥和水的混合,它們的密度也隨之提高,使得它們無法與外界的空氣直接接觸,從而導(dǎo)致了大量的水化熱在混凝土中的堆積。這些熱量無法被有效地釋放,只能在混凝土中慢慢積累。當(dāng)水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不斷增加時(shí),混凝土的內(nèi)部溫度也將迅速攀升。由于混凝土中含有大量水分,其密度較高,使得混凝土表面的散熱速度加快,但內(nèi)部的熱量無法及時(shí)排出,從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與外部環(huán)境溫度差異過大,甚至出現(xiàn)越積越多的情況。

由于混凝土的內(nèi)外溫差較大,使得它的熱脹冷縮變化幅度較大,但是,當(dāng)它的表面和外界的空氣直接接觸時(shí),它的散熱性能會(huì)更強(qiáng),從而使得它的熱脹冷縮變化更加迅速。相反,如果它的排熱性能較弱,那么它的熱脹冷縮變化也會(huì)更慢[2]。當(dāng)混凝土的內(nèi)部和外部溫度之間存在著明顯的差異,這將導(dǎo)致其熱脹冷縮的速率發(fā)生變化,從而在混凝土的表面施加拉應(yīng)力。如果這種拉應(yīng)力大大超過了混凝土的承載能力,那么即便是最堅(jiān)固的混凝土也難以抵抗這種拉應(yīng)力,從而在地下室的剪力墻上造成了嚴(yán)重的裂縫。如果在冬季施工時(shí),白天和夜晚的溫度差異很大,這將對(duì)混凝土的澆筑造成嚴(yán)重影響,因?yàn)檫@種情況下,混凝土的表層溫度會(huì)迅速下降,這將導(dǎo)致其表層的微小孔隙發(fā)生收縮,并且隨著收縮的加劇,混凝土的內(nèi)部熱脹冷縮活動(dòng)也將受到限制,最終形成巨大的拉應(yīng)力,從而引發(fā)混凝土地下室剪力墻的裂縫。

1.3 養(yǎng)護(hù)不到位

在施工剪力墻時(shí),首先要對(duì)外墻、內(nèi)墻、暗梁模板和暗柱進(jìn)行扎綁,然后再對(duì)墻板、梁和澆筑頂板進(jìn)行扎綁,最后在剪力墻頂板混凝土澆筑完成后,等待12 h以上,再對(duì)剪力墻進(jìn)行全面的維護(hù),以確保其結(jié)構(gòu)安全可靠。經(jīng)過實(shí)際檢查,發(fā)現(xiàn)部分施工單位在澆筑剪力墻混凝土之前,未能對(duì)其進(jìn)行充分的外部和內(nèi)部養(yǎng)護(hù),導(dǎo)致部分地方?jīng)]有得到足夠的養(yǎng)護(hù),從而使得剪力墻的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量存在較大差異。當(dāng)12 h內(nèi),施工人員已經(jīng)完成了剪力墻的墻頂和柱子的養(yǎng)護(hù),但他們僅僅是簡(jiǎn)單地把它們擦拭一下,這樣一來,墻板上的水分就會(huì)迅速蒸發(fā),無法起到任何保護(hù)作用[4]。隨著時(shí)間的推移,當(dāng)剪力墻的墻板的固定螺栓被解除時(shí),養(yǎng)護(hù)的藥劑便會(huì)從它們的表層滲透到外墻的側(cè)面,這時(shí)候,距離剪力墻的混凝土澆筑已經(jīng)接近4 天的時(shí)候。然而,由于剪力墻的內(nèi)部壁板受到壁板和墻壁的限制,無法對(duì)它們進(jìn)行保養(yǎng)。如果溫度變化太大并且保養(yǎng)不當(dāng),它們可能會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此,剪力墻的側(cè)壁無法得到保養(yǎng),導(dǎo)致了它們的破壞。

表1 剪力墻開裂原因

2 剪力墻結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了有效地防止地下室剪力墻裂縫的產(chǎn)生,應(yīng)當(dāng)采用合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式。由于剪力墻一般較長(zhǎng),內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)應(yīng)力,因此,在施工過程中,應(yīng)采取分段澆筑的方式,即在兩段之間設(shè)置后澆帶,以釋放溫度收縮應(yīng)力,從而有效地消除應(yīng)力。通過合理的配筋,可以有效防止剪力墻體出現(xiàn)豎向收縮裂縫。為此,應(yīng)當(dāng)加大水平構(gòu)造的配筋率,減少水平筋的間隔距離,并在墻體與墻柱連接處插入加強(qiáng)鋼筋,以提高配筋率,同時(shí)在結(jié)構(gòu)開口、變截面和出入口部位增加附加筋,以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2.2 合理添加外加劑,優(yōu)化配合比

為了補(bǔ)償收縮混凝土,應(yīng)該采用摻入膨脹劑的方法,并嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量,確保砂石含泥量不超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn);水泥應(yīng)選用具有較高強(qiáng)度和較低水化熱的普通硅酸鹽水泥;根據(jù)混凝土原材料的變化,及時(shí)調(diào)整配合比,并摻入粉煤灰;同時(shí),應(yīng)該添加緩凝型減水劑,以減少混凝土的用水量,延緩水化放熱,并嚴(yán)格控制混凝土的坍落度,一般在120～140 mm。通過合理地添加減水劑、緩凝劑、膨脹劑等材料,可以有效地降低混凝土的強(qiáng)度,同時(shí)減少水泥的用量,從而有效地防止地下室剪力墻收縮裂縫和溫度裂縫的發(fā)生。

2.3 對(duì)專業(yè)技術(shù)理論的掌握

裂縫的出現(xiàn)可以歸結(jié)為地下室剪力墻內(nèi)部的應(yīng)力,這種應(yīng)力可以分為三種:塑性變形、溫度變化以及干燥變化。其中,塑性變形通常是由于維護(hù)不良造成的,而溫度變化和干燥變化則主要取決于配合比的設(shè)置;另一方面,膨脹變形可能是由于水泥的穩(wěn)定性或者堿骨料的反應(yīng)所導(dǎo)致的。為了確?；炷恋馁|(zhì)量,設(shè)計(jì)人員必須具備良好的專業(yè)知識(shí),并進(jìn)行系統(tǒng)的綜合分析,以便采取合理的設(shè)計(jì)方案,以避免出現(xiàn)裂縫。此外,施工、監(jiān)督、管理等部門的人員也需要熟悉混凝土的基礎(chǔ)理論,并具備良好的操作技巧,以及良好的安全意識(shí),以便更好地控制結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生。

3 預(yù)拌混凝土改善剪力墻裂縫預(yù)防措施

裂縫的形成可能有多種原因,包括材料的性能、配比設(shè)計(jì)、拌合方法、澆筑方式和成形后的維護(hù)。同樣,預(yù)防裂縫的措施也必須貫穿整個(gè)施工過程,任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不能缺少防護(hù)工作。

3.1 原料準(zhǔn)備

3.1.1 混凝土的性能取決于其中的原料

選擇合適的水泥、礦物摻和料和外加劑是非常重要的。這些原料應(yīng)該按照一定的比例混合,并在必要時(shí)添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?。這樣才能保證混凝土的質(zhì)量。為了確?；炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量,在采購(gòu)原材料時(shí)必須精心挑選,以確保它們具有良好的性能和適用的功能。尤其是水泥,它是預(yù)拌混凝土的主要膠結(jié)劑,其質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土拌合物的流動(dòng)性和強(qiáng)度。礦渣硅酸鹽水泥具有良好的和易性,水化熱也更低,但其早期強(qiáng)度和耐寒性都較弱,因此它更適合在高溫條件下進(jìn)行建造,而在需要快速加固和防止凍害的情況下,則不太合適?；炷恋暮鸵仔耘c粗集料的顆粒大小密切相關(guān)。如果粗集料中的針片狀顆粒數(shù)量較少,而且更像立方體,并且級(jí)配良好,那么即使用相同的水泥漿,也能夠達(dá)到良好的和易性。添加適量的外加劑能夠大幅提高混凝土的強(qiáng)度,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種建筑項(xiàng)目。在使用外加劑時(shí),應(yīng)該特別注意氯離子的濃度,以防止由于氯離子濃度超標(biāo)而引發(fā)的鋼筋腐蝕等嚴(yán)重后果。

3.1.2 通過精確的調(diào)整,可以大大提高混凝土的質(zhì)量

優(yōu)化的混凝土配比可以使每種組分的比例都得到最佳的平衡,從而提高混凝土的強(qiáng)度、工作性和耐久性。這種配比的調(diào)整可以通過改變水膠比、砂率等參數(shù)來實(shí)現(xiàn),并且可以有效地控制混凝土的坍落度、標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗?jié)B性能以及耐凍融性能,從而達(dá)到最佳的使用效果。為了確?；炷恋馁|(zhì)量,在拌制之前,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,并根據(jù)實(shí)際情況的不同,將其分為四個(gè)階段:首先是混凝土的初始配合比的設(shè)定;其次是對(duì)混凝土的試拌調(diào)整,確定其基準(zhǔn)配合比;接著是對(duì)試驗(yàn)室的配合比的驗(yàn)證;最后是對(duì)施工的配合比的轉(zhuǎn)化。

3.1.3 添加短纖維物質(zhì)提高抗裂性

除了優(yōu)選合適的原材料和優(yōu)化混凝土配比外,為了提高混凝土的抗裂性,在拌合物中添加短纖維等物質(zhì)也是一種有效的方法。聚丙烯纖維具有較強(qiáng)的拉伸能力,因此,在條件允許的情況下,將其加入到混凝土拌合物中可以有效地提高混凝土的抗裂性,從而有效地防止混凝土澆筑后出現(xiàn)裂縫。減少裂縫出現(xiàn)的可能性,以提高安全性。

3.2 預(yù)拌混凝土對(duì)剪力墻硬化前塑性裂縫的防治

新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)常常會(huì)出現(xiàn)塑性裂縫,這種情況通常發(fā)生在混凝土未完全固化時(shí),或者當(dāng)它剛剛完全固化但強(qiáng)度不足時(shí),由于高溫和大風(fēng)的作用,混凝土表面的水分流失得太快,導(dǎo)致毛細(xì)管內(nèi)部形成巨大的負(fù)壓,從而導(dǎo)致混凝土的體積迅速膨脹,但由于它的強(qiáng)度不足以抵消這種膨脹,所以就會(huì)出現(xiàn)龜裂。為了解決這個(gè)問題,我們需要采取一些措施。為了保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量,我們需要采取一些措施來防止它的失水。這些措施包括:噴灑適當(dāng)?shù)谋駝┎⒏采w保濕層。此外,我們還需要縮短攪拌、保濕、抹平和澆筑的時(shí)間。此外,我們還需要合理控制粉料的用量。通過實(shí)驗(yàn)研究,我們發(fā)現(xiàn)使用木質(zhì)素磺酸鈣外加劑可以顯著改善混凝土的性能,大約可以降低10%的水泥用量,從而降低預(yù)拌混凝土硬化時(shí)的收縮率,從而避免出現(xiàn)裂縫的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保證地下室剪力墻的安全性,我們必須清楚地知道它的裂紋形成的原因。通過研究,我們可以把它劃分為幾類:收縮裂紋、溫度變化裂紋、荷載損失、沉降損失和振動(dòng)損失。我們需要根據(jù)這些原因,制定針對(duì)性的預(yù)拌混凝土改進(jìn)措施來防止混凝土裂紋的發(fā)生?；炷恋馁|(zhì)量直接關(guān)系到它的使用壽命,所以我們必須認(rèn)真負(fù)責(zé),并且一直努力,以保證混凝土的安全性。為了有效地減少剪力墻裂縫的出現(xiàn),必須由各方面的專業(yè)技術(shù)人員聯(lián)手,不斷改善混凝土的整體性能,以達(dá)到更好的工程質(zhì)量。