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[摘 要] 随着我国基础建设的快速发展,大体积混凝土施工日益增多,而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题。因此,大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展,以保证工程质量。楼面裂缝,也是在建筑中经常发生的一种通病,出现这种裂缝究其原因有的是因为技术上的不成熟、材料本身的缺陷、温度的变化、设计以及施工等因素的影响。
[关键词] 处理 楼面裂缝 大体积混凝土施工 收缩裂缝 安定性裂缝
一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因
大体积混凝土结构裂缝主要包括收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝等。
二、大体积混凝土结构裂缝的防治措施
1.设计措施
第一:精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。第二:增配构造筋,提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。第三:避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。第四:在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇带,在正常施工条件下,后浇缝间距30m~40m,宽80cm,浇筑时间一般不少于60天。
2.原材料控制措施
(1)尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期强度(90d~180d)以降低水泥用量,减少水化热(因为每加减10kg水泥,温度会相应增减1℃,水化热与水泥用量成正比)。在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
(2)适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。
(3)选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%,因此在选择骨料时,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清潔无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说,可以选用粒径4mm~40mm的粗骨料,尽量采用中砂,严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内,砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热。
3.施工方法控制措施
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道,在内部通循环冷水或冷气冷却,降温速度不应超过0.5℃~1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑(每层间隔时间5d~7d),分块厚度为1.0m~1.5m,以利于水化热散发和减少约束作用。此外,还应加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。
4.温度控制措施
混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时,混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此,通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度,减少和避免裂缝风险。
人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。因为体内热量迟早是要散发掉的。人工控制混凝土温度需注意的问题是防止过速冷却和超冷,过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大,而且早期的过速超冷会影响水泥——胶体体系的水化程度和早期强度,更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大,引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。
三、楼面裂缝建筑物的影响分析
通常情况下,这些裂缝不会危及到结构的安全,危害性较小,但对建筑物将产生下列影响:
①贯穿墙体的裂缝影响建筑物的使用寿命及抗震性能,尤其以砖混结构的建筑为甚。
②发生于外墙的裂缝,当开裂较为严重时,往往造成墙面的渗漏并且给内装饰带来污染和损伤,影响表观和使用。
③当裂缝尤其是温度裂缝到达一定程度时,会造成窗口变形,影响正常的使用。
④外抹灰开裂后,不仅影响外观和使用寿命,一旦外抹灰进水,冬季冻胀致使外抹灰层脱落,将影响到周围行人的安全。
四、楼面裂缝在施工中从预防入手应采取的主要技术措施
楼面裂缝的发生除以仰角45o斜角裂缝为主外,其他还有常见的两类:①预埋线管及线管集散处;②施工中用转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析,采取以下几项主要技术措施可防治楼面裂缝:
1、重点加强楼面上层钢筋网的保护。
钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。但是,楼面上层钢筋网的有效保护一直是施工中的一大难题。板的上层钢筋一般较细。受到施工人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;而在施工过程中,各工种交叉作业,上面又有大量人员走动、踩踏,这就造成了上层钢筋容易弯曲、变形。所以,这些原因要必须在施工过程中加以改进,具体措施如下:
①根据大量的施工实践,楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小撑马,其纵横向间距不应大于600mm(即每平方米不得少于3只),特别是对于细小的钢筋,这样才能起到较好的效果。
②尽可能合理地安排好各个工种交叉作业时间,在绑扎完板底钢筋后,线管预埋和模板收头应及时穿插并争取全面完成,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量;同时对施工人员加强教育和管理,使他们充分认识到保护板面钢筋的重要性,必须行走时,尽量沿钢筋小马撑支撑点通行。
③在混凝土浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域应铺设临时性活动跳板,扩大接触面,尽量避免上层钢筋受到重新踩踏变形。混凝土浇筑时安排足够数量的钢筋工进行护筋,确保钢筋位置正确。
2、预埋线管处的裂缝防治。
预埋线管的集散处是截面混凝土受到较多消弱,从而引起应力集中容易导致裂缝发生的部位。尤其是当预埋管线的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又垂直于混凝土的收缩方向时,就很容易发生裂缝。所以可以采用:
①增设垂直于线管的短钢筋网加强,φ6—φ8,间距≤150mm,两端的锚固长度应不小于300mm。
②线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉处可以用线盒。并且当线管数量很多时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3、材料吊卸区域的楼面裂缝防治。
由于目前在实际施工中存在着质量和工期之间的较大矛盾,楼层施工速度过快,因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足24h的时间,上面就已经开始进行钢筋绑扎、材料吊运等工作,这就使大开间的楼面非常容易在强度不足的情况下而引起受力裂缝,而且这种裂缝—旦形成就是永久裂缝。对于这类裂缝的防治措施可以用以下方法:
①施工速度方面不能过快,楼层混凝土浇筑完后的必要养护一定要保证(不宜小于24h),以确保楼面混凝土获得最起码的养护时间。
②在楼面混凝土浇筑完2--4h之内,尽量避免吊卸较重的大宗材料和大量人员进行钢筋绑扎施工,并且在吊运少量的材料时做到轻卸、轻放。两三天以后方可进行正常支模等施工。在模板安装时,不得将材料集中堆放,应做到分散就位,以减少楼面集中荷载。
参考文献:
[1] 王铁梦,工程结构裂缝控制[M]北京,中国建筑工业出版社 1997.
[2] 王赫,建筑工程质量事故分析与防治[M]江苏,江苏科学技术出版社,1993.
[3] 何星华,高小旺,建筑工程裂缝防治指南[M]北京,中国建筑工业出版社,2005.
[关键词] 处理 楼面裂缝 大体积混凝土施工 收缩裂缝 安定性裂缝
一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因
大体积混凝土结构裂缝主要包括收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝等。
二、大体积混凝土结构裂缝的防治措施
1.设计措施
第一:精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。第二:增配构造筋,提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。第三:避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。第四:在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇带,在正常施工条件下,后浇缝间距30m~40m,宽80cm,浇筑时间一般不少于60天。
2.原材料控制措施
(1)尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期强度(90d~180d)以降低水泥用量,减少水化热(因为每加减10kg水泥,温度会相应增减1℃,水化热与水泥用量成正比)。在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
(2)适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。
(3)选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%,因此在选择骨料时,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清潔无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说,可以选用粒径4mm~40mm的粗骨料,尽量采用中砂,严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内,砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热。
3.施工方法控制措施
大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道,在内部通循环冷水或冷气冷却,降温速度不应超过0.5℃~1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑(每层间隔时间5d~7d),分块厚度为1.0m~1.5m,以利于水化热散发和减少约束作用。此外,还应加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。
4.温度控制措施
混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时,混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此,通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度,减少和避免裂缝风险。
人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。因为体内热量迟早是要散发掉的。人工控制混凝土温度需注意的问题是防止过速冷却和超冷,过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大,而且早期的过速超冷会影响水泥——胶体体系的水化程度和早期强度,更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大,引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。
三、楼面裂缝建筑物的影响分析
通常情况下,这些裂缝不会危及到结构的安全,危害性较小,但对建筑物将产生下列影响:
①贯穿墙体的裂缝影响建筑物的使用寿命及抗震性能,尤其以砖混结构的建筑为甚。
②发生于外墙的裂缝,当开裂较为严重时,往往造成墙面的渗漏并且给内装饰带来污染和损伤,影响表观和使用。
③当裂缝尤其是温度裂缝到达一定程度时,会造成窗口变形,影响正常的使用。
④外抹灰开裂后,不仅影响外观和使用寿命,一旦外抹灰进水,冬季冻胀致使外抹灰层脱落,将影响到周围行人的安全。
四、楼面裂缝在施工中从预防入手应采取的主要技术措施
楼面裂缝的发生除以仰角45o斜角裂缝为主外,其他还有常见的两类:①预埋线管及线管集散处;②施工中用转材料临时较集中和较频繁的吊装卸料堆放区域。现从施工角度进行综合分析,采取以下几项主要技术措施可防治楼面裂缝:
1、重点加强楼面上层钢筋网的保护。
钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用,而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。但是,楼面上层钢筋网的有效保护一直是施工中的一大难题。板的上层钢筋一般较细。受到施工人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;而在施工过程中,各工种交叉作业,上面又有大量人员走动、踩踏,这就造成了上层钢筋容易弯曲、变形。所以,这些原因要必须在施工过程中加以改进,具体措施如下:
①根据大量的施工实践,楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小撑马,其纵横向间距不应大于600mm(即每平方米不得少于3只),特别是对于细小的钢筋,这样才能起到较好的效果。
②尽可能合理地安排好各个工种交叉作业时间,在绑扎完板底钢筋后,线管预埋和模板收头应及时穿插并争取全面完成,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量;同时对施工人员加强教育和管理,使他们充分认识到保护板面钢筋的重要性,必须行走时,尽量沿钢筋小马撑支撑点通行。
③在混凝土浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域应铺设临时性活动跳板,扩大接触面,尽量避免上层钢筋受到重新踩踏变形。混凝土浇筑时安排足够数量的钢筋工进行护筋,确保钢筋位置正确。
2、预埋线管处的裂缝防治。
预埋线管的集散处是截面混凝土受到较多消弱,从而引起应力集中容易导致裂缝发生的部位。尤其是当预埋管线的直径较大,开间宽度也较大,并且线管的敷设走向又垂直于混凝土的收缩方向时,就很容易发生裂缝。所以可以采用:
①增设垂直于线管的短钢筋网加强,φ6—φ8,间距≤150mm,两端的锚固长度应不小于300mm。
②线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉处可以用线盒。并且当线管数量很多时,宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2φ12的井字形抗裂构造钢筋。
3、材料吊卸区域的楼面裂缝防治。
由于目前在实际施工中存在着质量和工期之间的较大矛盾,楼层施工速度过快,因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足24h的时间,上面就已经开始进行钢筋绑扎、材料吊运等工作,这就使大开间的楼面非常容易在强度不足的情况下而引起受力裂缝,而且这种裂缝—旦形成就是永久裂缝。对于这类裂缝的防治措施可以用以下方法:
①施工速度方面不能过快,楼层混凝土浇筑完后的必要养护一定要保证(不宜小于24h),以确保楼面混凝土获得最起码的养护时间。
②在楼面混凝土浇筑完2--4h之内,尽量避免吊卸较重的大宗材料和大量人员进行钢筋绑扎施工,并且在吊运少量的材料时做到轻卸、轻放。两三天以后方可进行正常支模等施工。在模板安装时,不得将材料集中堆放,应做到分散就位,以减少楼面集中荷载。
参考文献:
[1] 王铁梦,工程结构裂缝控制[M]北京,中国建筑工业出版社 1997.
[2] 王赫,建筑工程质量事故分析与防治[M]江苏,江苏科学技术出版社,1993.
[3] 何星华,高小旺,建筑工程裂缝防治指南[M]北京,中国建筑工业出版社,2005.