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摘要在建筑施工过程中,底板结构出现裂缝,这是在地下室施工过程中经常出现的问题。本文将根据施工实践经验,介绍怎样通过材料的优选、正确设计及严格施工过程等方面技术措施对裂缝进行控制和预防,达到预期的良好效果。
关键词地下室 混凝土 裂缝 控制措施
中图分类号:TU528文献标识码:A
在建筑施工过程中,有一个问题一直普遍存在,那就是在地下室施工过程中,混凝土底板结构出现裂缝,这将影响工程质量和建筑物的功能和寿命。对于这一问题的出现要积极采取措施减少或弥补裂缝的发生。
1 施工过程中混凝土产生裂缝的原因
混凝土底板裂缝的原因有很多种,但其根本原因是由于温度的变化、水泥干缩和地基不均匀沉降产生的变形而引起的。混凝土裂缝出现的具体原因如下:
(1)温差变化。这种裂缝经常出现在温差较大的环境中,由于温差变化引起的收缩变形,出现裂缝。
(2)施工不当。在施工过程中,施工缝如处理不好可能在施工缝部位出现裂缝。在混凝土初凝阶段如模板振动、移位或变形也会使结构产生裂缝。
(3)水泥干缩。这种裂缝一般出现在混凝土的表面。水泥具有干缩性,在硬化初期,如果养护方法不对,就可能造成水分不足产生裂缝。
(4)应力集中。这种裂缝的出现是由于钢筋粗而间距过大或板面负弯矩钢筋配筋不足引起的。
(5)加荷过早。这种裂缝通常出现在混凝土受弯构件的受拉区。在施工时因拆模过早,混凝土强度还未达到设计要求而提前加载重荷,使构件过载而出现裂缝。
(6)沉降不均。这是由于地基的沉降不均匀而造成了基础或圈梁及大粱或其它构件拉力过大,从而引起裂缝。
2 混凝土底板施工裂缝的预防措施
基于以上混凝土底板裂缝出现的原因,在施工过程中,应采取以下措施加以预防和控制。具体措施如下:
(1)预留伸缩缝。按照混凝土结构设计规范,在现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下预留合理的伸缩缝,并掺加UEA微膨胀剂,以补偿收缩,这是防止温度变化引起裂缝时的非常有效的措施。
(2)严格施工程序。在地下室混凝土底板施工过程中,要严格混凝土施工的操作程序,不盲目赶工,杜绝过早上传、上荷载和过早拆模。除了在施工过程中应切实按照《混凝土结构工程施工及验收规范》严格执行外,还应做好控制混凝土浇筑温度的施工工作。根据规范的规定,对大体积混凝土的浇筑工作应合理分段分层次进行,这样就使混凝土温度均匀上升,混凝土浇筑以后,混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度主要是混凝土入模温度与水化热引起的。也要控制好坍落度及泌水,商品混凝土的表面水泥浆较厚,在浇捣后要进行处理,提高砼表层密度,消除收缩裂缝。
(3)强化混凝土养护,做好测温工作。为控制温差,防止产生表面裂缝,塑料薄膜覆盖保温保湿或浇水草袋覆盖养护是高层建筑地下室底板防止产生裂缝的关键所在,另一方面,及时浇水养护可防止混凝土表面因脱水而产生的干缩裂缝现象。另外通过调节措施来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度等。
(4)选用合适的水泥、骨料,合理布置钢筋。在施工时应选用水化热较低的水泥,这是因为混凝土内部实际最高温升,主要取决于水泥的品种及水泥的用量。根据测验,采用5～40mm石子比采用5～25mm石子,每立方米混凝土大约可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。另外,合理的配置钢筋可以起到减轻混凝土收缩的程度的作用,在混凝土浇筑前或浇筑过程中及时整修变形钢筋,要保证四周阳角处、预埋线管处、大跨度房间处的钢筋间距、保护层厚度等。
(5)后浇带与外加剂。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝,它是施工过程中保留的临时性温度收缩变形缝,它是一种特殊的施工缝。要求在浇捣后浇带之前,结构混凝土至少30%的收缩已完成。另外,外加剂的选择使用不当,也易产生裂缝。应掺加与水泥适应性良好、改善效果明显、凝结时间正常的外加剂。
(6)砂、石的选择及使用矿物质外掺料。选择含泥量或石粉含量低的砂石。特别是最低的碱含量和氯离子含量。采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时,砂率应控制在38%～45%。在混凝土中掺入粉煤灰对改善混凝土的和易性,替代水泥用量降低水化热,减少收缩,提高抗裂性有着良好的效果。追求最佳砂率;追求最佳的掺合料及掺量等等,这样可降低水泥用量和水化热。
3 混凝土裂缝的修补
混凝土底板出现裂缝,自然会出现解决它的办法。随着施工过程中经验的积累,混凝土裂缝修补的方法有很多,常见方法如下:
(1)化学灌浆。化学灌浆也叫聚合物侵入法,有较高粘结强度和一定的弹性恢复力,灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况等选用。常用的灌浆材料有多种。环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料,具有粘结强度高、施工操作方便以及成本低等优点, 具体操作为先将裂缝表面密封,再抽去真空,使裂缝和孔隙的空气全部清空,然后在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。这种方法在工程建设中得到了广泛应用。
(2)钉合法。钉合法就是表面缝合法,在裂缝两边钻孔或凿槽,特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。将u形钢筋或者金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,从而达到缝合裂缝的最终目的。
(3)涂膜封闭法。涂膜封闭法也叫涂覆法,是在混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用机械或手工喷涂的方法,将修补材料涂覆于混凝土表面。涂覆法选用修补材料时应考虑其使用条件以及裂缝活动情况等,具体工序:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。
(4)低压灌浆法。低压注浆法适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补工作,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。具体工序:清理裂缝—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。固化后的浆液具有较高的粘结强度,从而增强了构件的整体性,使构件恢复其使用功能,达到堵漏防锈补强的目的。
(5)干嵌填法。干嵌填法是用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝,形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的,具体工序:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。
(6)预应力法与钻孔嵌塞法。预应力法是用钻机在构件上钻孔,小心避开钢筋,然后穿入预应力钢筋,施加预应力使螺帽禁锢,达到裂缝减小或闭合的目的。钻孔嵌塞法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果灌注栓塞的作用相对较重要,孔中就要灌注环氧树脂材料。
(7)结构加固法与柔性密封法。结构加固法常用有以下几种:在构件的角部外包型钢、加大混凝土结构的截面面积、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等。当混凝土裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法进行处理。通常将活动裂缝转变为运动节缝时,常用的方法就是柔性密封法,操作方法为沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料,在节缝底部使用隔离层。
(8)涂层法与粘贴法。在修复开裂的混凝土结构时可以使用表面浸渍密封剂和涂料进行涂层,本法不适宜低温区域的操作,如果混凝土开裂已经相对稳定,就可通过涂料获得成功地修补。但当不可以切割出槽时,或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时,可使用柔性的密封带盖住裂缝,仅将带的边缘部分粘住即可。
总之,通过设计、材料和施工等方面的严格要求与改善施工环境与操作过程,混凝底板的裂缝是可以减少和避免的。要通过设计、施工及优选材料等关键环节进行全面控制和预防,才能避免和减少裂缝的产生。工程中采用上述技术方法和有效措施,经过了试验和工程施工实践检验后,对底板大体积混凝土裂缝的控制是非常有效的,为达到更好的施工效果,关于墙体裂缝及底板裂缝等问题,还有待我们继续去研究实践。
关键词地下室 混凝土 裂缝 控制措施
中图分类号:TU528文献标识码:A
在建筑施工过程中,有一个问题一直普遍存在,那就是在地下室施工过程中,混凝土底板结构出现裂缝,这将影响工程质量和建筑物的功能和寿命。对于这一问题的出现要积极采取措施减少或弥补裂缝的发生。
1 施工过程中混凝土产生裂缝的原因
混凝土底板裂缝的原因有很多种,但其根本原因是由于温度的变化、水泥干缩和地基不均匀沉降产生的变形而引起的。混凝土裂缝出现的具体原因如下:
(1)温差变化。这种裂缝经常出现在温差较大的环境中,由于温差变化引起的收缩变形,出现裂缝。
(2)施工不当。在施工过程中,施工缝如处理不好可能在施工缝部位出现裂缝。在混凝土初凝阶段如模板振动、移位或变形也会使结构产生裂缝。
(3)水泥干缩。这种裂缝一般出现在混凝土的表面。水泥具有干缩性,在硬化初期,如果养护方法不对,就可能造成水分不足产生裂缝。
(4)应力集中。这种裂缝的出现是由于钢筋粗而间距过大或板面负弯矩钢筋配筋不足引起的。
(5)加荷过早。这种裂缝通常出现在混凝土受弯构件的受拉区。在施工时因拆模过早,混凝土强度还未达到设计要求而提前加载重荷,使构件过载而出现裂缝。
(6)沉降不均。这是由于地基的沉降不均匀而造成了基础或圈梁及大粱或其它构件拉力过大,从而引起裂缝。
2 混凝土底板施工裂缝的预防措施
基于以上混凝土底板裂缝出现的原因,在施工过程中,应采取以下措施加以预防和控制。具体措施如下:
(1)预留伸缩缝。按照混凝土结构设计规范,在现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下预留合理的伸缩缝,并掺加UEA微膨胀剂,以补偿收缩,这是防止温度变化引起裂缝时的非常有效的措施。
(2)严格施工程序。在地下室混凝土底板施工过程中,要严格混凝土施工的操作程序,不盲目赶工,杜绝过早上传、上荷载和过早拆模。除了在施工过程中应切实按照《混凝土结构工程施工及验收规范》严格执行外,还应做好控制混凝土浇筑温度的施工工作。根据规范的规定,对大体积混凝土的浇筑工作应合理分段分层次进行,这样就使混凝土温度均匀上升,混凝土浇筑以后,混凝土因水泥水化热升温而达到的最高温度主要是混凝土入模温度与水化热引起的。也要控制好坍落度及泌水,商品混凝土的表面水泥浆较厚,在浇捣后要进行处理,提高砼表层密度,消除收缩裂缝。
(3)强化混凝土养护,做好测温工作。为控制温差,防止产生表面裂缝,塑料薄膜覆盖保温保湿或浇水草袋覆盖养护是高层建筑地下室底板防止产生裂缝的关键所在,另一方面,及时浇水养护可防止混凝土表面因脱水而产生的干缩裂缝现象。另外通过调节措施来控制混凝土中心最高温度和表面温度之差不超过会产生裂缝的临界温度等。
(4)选用合适的水泥、骨料,合理布置钢筋。在施工时应选用水化热较低的水泥,这是因为混凝土内部实际最高温升,主要取决于水泥的品种及水泥的用量。根据测验,采用5～40mm石子比采用5～25mm石子,每立方米混凝土大约可减少用水量15kg左右,在相同水灰比情况下,水泥用量减少20kg左右,因此尽量选择大粒径粗骨料。另外,合理的配置钢筋可以起到减轻混凝土收缩的程度的作用,在混凝土浇筑前或浇筑过程中及时整修变形钢筋,要保证四周阳角处、预埋线管处、大跨度房间处的钢筋间距、保护层厚度等。
(5)后浇带与外加剂。设计后浇带的目的是取代结构中永久性的伸缩缝,它是施工过程中保留的临时性温度收缩变形缝,它是一种特殊的施工缝。要求在浇捣后浇带之前,结构混凝土至少30%的收缩已完成。另外,外加剂的选择使用不当,也易产生裂缝。应掺加与水泥适应性良好、改善效果明显、凝结时间正常的外加剂。
(6)砂、石的选择及使用矿物质外掺料。选择含泥量或石粉含量低的砂石。特别是最低的碱含量和氯离子含量。采用中、粗砂,细度模数必须控制在2.3以上,从而降低混凝土水化热和温差引起的收缩。泵送砼时,砂率应控制在38%～45%。在混凝土中掺入粉煤灰对改善混凝土的和易性,替代水泥用量降低水化热,减少收缩,提高抗裂性有着良好的效果。追求最佳砂率;追求最佳的掺合料及掺量等等,这样可降低水泥用量和水化热。
3 混凝土裂缝的修补
混凝土底板出现裂缝,自然会出现解决它的办法。随着施工过程中经验的积累,混凝土裂缝修补的方法有很多,常见方法如下:
(1)化学灌浆。化学灌浆也叫聚合物侵入法,有较高粘结强度和一定的弹性恢复力,灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况等选用。常用的灌浆材料有多种。环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料,具有粘结强度高、施工操作方便以及成本低等优点, 具体操作为先将裂缝表面密封,再抽去真空,使裂缝和孔隙的空气全部清空,然后在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。这种方法在工程建设中得到了广泛应用。
(2)钉合法。钉合法就是表面缝合法,在裂缝两边钻孔或凿槽,特别比较适宜在不会损坏周围结构的场合下用来锁闭活动裂缝。将u形钢筋或者金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,从而达到缝合裂缝的最终目的。
(3)涂膜封闭法。涂膜封闭法也叫涂覆法,是在混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用机械或手工喷涂的方法,将修补材料涂覆于混凝土表面。涂覆法选用修补材料时应考虑其使用条件以及裂缝活动情况等,具体工序:清扫—刮腻子—涂刷底层涂料—涂刷主层涂料—涂罩面层。
(4)低压灌浆法。低压注浆法适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补工作,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。具体工序:清理裂缝—粘贴注浆咀和封闭裂缝—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。固化后的浆液具有较高的粘结强度,从而增强了构件的整体性,使构件恢复其使用功能,达到堵漏防锈补强的目的。
(5)干嵌填法。干嵌填法是用手工将低水灰比的砂浆连续嵌入裂缝,形成与原有混凝土结构紧密连接的密实砂浆。它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的,具体工序:开槽—涂刷界面处理浆—压抹聚合物砂浆—养护。在养护时不需要浇水,在湿空气中即可,养护期间不得淋雨、日晒或风吹,最好覆盖一层塑料薄膜。
(6)预应力法与钻孔嵌塞法。预应力法是用钻机在构件上钻孔,小心避开钢筋,然后穿入预应力钢筋,施加预应力使螺帽禁锢,达到裂缝减小或闭合的目的。钻孔嵌塞法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果灌注栓塞的作用相对较重要,孔中就要灌注环氧树脂材料。
(7)结构加固法与柔性密封法。结构加固法常用有以下几种:在构件的角部外包型钢、加大混凝土结构的截面面积、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等。当混凝土裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法进行处理。通常将活动裂缝转变为运动节缝时,常用的方法就是柔性密封法,操作方法为沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料,在节缝底部使用隔离层。
(8)涂层法与粘贴法。在修复开裂的混凝土结构时可以使用表面浸渍密封剂和涂料进行涂层,本法不适宜低温区域的操作,如果混凝土开裂已经相对稳定,就可通过涂料获得成功地修补。但当不可以切割出槽时,或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时,可使用柔性的密封带盖住裂缝,仅将带的边缘部分粘住即可。
总之,通过设计、材料和施工等方面的严格要求与改善施工环境与操作过程,混凝底板的裂缝是可以减少和避免的。要通过设计、施工及优选材料等关键环节进行全面控制和预防,才能避免和减少裂缝的产生。工程中采用上述技术方法和有效措施,经过了试验和工程施工实践检验后,对底板大体积混凝土裂缝的控制是非常有效的,为达到更好的施工效果,关于墙体裂缝及底板裂缝等问题,还有待我们继续去研究实践。