公路施工中混凝土施工问题研究

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  摘要:随着我国经济的高速发展,城市建设步伐加快,建筑企业也迎来了新的发展机遇,房屋安全问题在当今是十分受到关注的,而房屋建筑的结构安全和防渗等功能几乎全由混凝土来承担,因此混凝土的质量在房屋建筑工程中特显重要。混凝土施工是建筑工程施工中的一项技术复杂、危险性大、质量控制严格的项目。文章简要分析了混凝土施工中的常见的问题以及成因。
  关键词:混凝土;施工;裂缝;原因;措施
  普通混凝土是由砂、水泥、石材用水拌合硬化后形成的人工石材,是多相复合材料。浇筑混凝土时的泌水作用会引起收缩,硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学干缩和收缩受到骨料的限制,会在不同层次的界面引起破坏。故裂缝是混凝土结构的一种材料特性,其是绝对性的,没有裂缝是相对的。混凝土裂缝是工程领域中比较常见又难以完全避免的一个问题。但是如果混凝土结构经常出现裂缝就不仅会影建筑物美观更会影响到结构的使用功能和使用寿命。因此我们应该从结构设计、材料选择和施工技术等多方面分析混凝土裂缝产生的原因,提出混凝土裂缝的控制方法以及补救措施。
  一、混凝土裂缝
  八字形裂缝:当外界温度上升时,外墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分(特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖)的伸长值大的多。从屋盖与墙体连接处切开来看,屋盏伸长对墙体产生附加水平推力,使墙体受到屋盖的推力,而产生剪应力.剪应力和拉应力又引起主拉应力.当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字形裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零,两端最大。因此八字形裂缝多,发生在墙体两端。一般占二、三个开间,且发生在顶层墙面上。水平裂缝和包角裂缝:平屋顶房屋,有时在屋面板底部附近或屋顶圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力面产生的包角裂缝实际上是水平裂缝的种形式,是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的,在这种情况下,下面一般不会再出现八字形裂缝。有时,从外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。女儿墙根部和竖向裂缝:女儿墙要部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推、拉力,使女儿墙根部的砌体受外力作用,女儿墙出现外倾现象,形成水平裂缝。有时。由于钢筋混凝土层面的收缩。也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。此外.在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝,这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致。
  二、混凝土蜂窝.麻面,孔洞
  以上质量缺陷的产生第一个原因可能是混凝土施工的时候所用的模板表面不够光滑,有瑕疵。第二个原因可能是混凝土浇筑以前模板湿润不够。第三个原因可能是混凝土施工模板缝不够严实。第四个原因是混凝土施工比较仓促,搅拌时间不够或者水量不准致使混凝土混合的不够均匀。第五个原因可能是混凝土浇筑时没有分层浇注,下料高度太大造成混凝土离析或者混凝土入仓以后振捣质量差。
  三、露筋:
  混凝土施工发生露筋的主要原因很多,简要介绍如下:首先是钢筋在敷设时,钢筋紧贴在钢筋混凝土模板上,而且钢筋敷设的密度过大造成露筋现象的发生。其次,混凝土施工时需要对混凝土进行振捣,由于所用的垫块固定不结实,导致在混凝土浇筑时垫块发生位移或者所用的垫块尺寸太小,或者由于混凝土振捣时振捣棒用力过猛,和钢筋形成碰撞,使钢筋发生位移造成了露筋发生。再次,还有一个不是很常见的原因就是混凝土里掺杂着比较大的石块,当混凝土浇筑时石块正好紧卡在钢筋上面,使得混凝土不能充满钢筋周围的空间造成露筋。
  四、楼板负弯矩筋保护层过厚
  现浇楼板负弯矩筋下落造成保护层厚度普遍超厚,截面有效高度减小,直接降低支座处的抗弯能力。凡楼板发颤,顶面根部开裂,经解剖检查,一般是负弯矩筋接近楼板结构层中间位置,基本失去作用所致。也有的超厚是因为楼板混凝土打厚了。若板中间起拱10-20mm,混凝土又必须满足设计板厚,找平后四周根部自然要额外厚出10-20mm甚至更多。
  浇筑混凝土时,保护层厚度可控制在20mm左右。在初步用振动棒振实、找平混凝土后,移动脚踏架之前,用平头锨等在长边的板根等重要的部位拨开混凝土表层检查保护层厚度,若有明显超厚的,站在脚踏架上,用钩子或撬杠等工具提一提。可有意多提2-3mm,因稍后待混凝土刚能站住人时,还要用小型号的平板式振动器拖一遍,反出多余的水分。难免有人在新浇筑的混凝土面上走,且经过再次振动,负筋会有少量下移。当混凝土坍落度较大时,将混凝土大致摊平后,站在脚踏架上,用钩子或撬杠等工具将长边的板根等重要部位的负弯矩筋连片提出,放下后,负弯矩筋会自动沉入一定深度,再用平板式振动器拖一遍。同时,“轻便脚踏架”也起到楼板浇筑厚度参照物的作用,有助于混凝土施工中控制楼板浇筑厚度。浇筑楼板混凝土时,安排一二名责任心强的钢筋工,着重照看负弯矩筋位置,可以将楼板负弯矩筋保护层平均厚度控制在规范的15mm左右。
  五、混凝土冻结:
  1、新鲜混凝土受冻:
  新鲜混凝土受冻指新浇筑的混凝土在终凝前受到冻结。其主要原因是施工考虑欠周。这种受冻通常不会使混凝土产生恶化,只要化冻后再重新震捣密实,加强养护,不使混凝土重新受冻,混凝土的性能就不会受到损害。
  2、混凝土的早期受冻:
  混凝土的早期受冻是指混凝土浇筑后,在养护硬化期间受冻,混凝土的结构受到无法修复的损害,它可使混凝土的一系列物理、力学性能降低,达不到设计要求,影响工程应用,降低耐久性,甚至造成返工,其中影响最大的是混凝土抗压强度。这种冻害主要是由于施工方法选择不当、施工人员技术水平不高或不负责而造成的,这在混凝土冬期施工中是非常值得注意的问题评定混凝土的早期冻害的重要指标之一是混凝土抗冻临界强度值。抗冻临界强度是指冬期浇筑的混凝土在受冻以前必须达到的最低强度.即新浇筑的混凝土在受冻以前达到某一初始强度值,然后遭受冻结,当恢复正温养护后,混凝土强度仍会继续增长,经28天标准养护,其后期强度可达到设计标准值的95%.混凝土早期结构受到破坏的原因一直是人们关心的問题,在寒冷地区,冻害引起的混凝土早期结构破坏尤为严重。防止混凝土早期冻结引起的损伤是冬期施工中首先考虑的问题,现在不仅在我国北方,长江以北甚至江南的一些地区,冬季施工中也经常遇到混凝土早期受冻问题。在冬期施工的混凝土工程中,新浇筑的混凝土往往由于严寒的突然袭击而使其最终强度受到损失。因此要求冬期施工混凝土在最短时间内获得具有抵抗外界冻害的临界强度值。只有尽快尽早的达到抗冻临界强度才能保证施工质量,缩短工期,节约施工费用。   3、成龄混凝土的冻害:
  成龄混凝土的冻害是指以硬化了的混凝土,在工程结构使用期间受寒暑自然气温影响,并常年累月遭受自然气温的冻融作用,使混凝土的各项性能逐渐降低,对混凝土产生一种损害。评定成龄混凝土冻害的主要指标是抗压强度损失或动弹性模量损失。取标准条件下硬化了28天的混凝土试件,按混凝土抗冻耐久性标准试验方法,经多次冻融后测定抗压强度或动弹性模量损失值,作为评定指标。它反映材料及配合比水平,用于考核结构耐久性及使用年限,是为设计服务的。
  六、混凝土施工裂缝产生的主要原因
  (一)施工材料质量引起的裂缝
  水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使混凝土抗拉强度下降。水泥时强度不足,水泥受潮或过期,可能使混凝土强度不足,从而导致混凝土开裂。当水泥含碱量较高(例如超过0,6%),同时又使用含有碱活性的骨料,可能导致碱骨料反应。
  砂石粒径太小、级配不良、空隙率大,将导致水泥和拌合水用量加大,影响混凝土的强度,使混凝土收缩加大,如果使用超出规定的特细砂,后果更严重,
  拌合水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
  (二)施工工艺质量引起的裂缝
  在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼?及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的有:混凝土保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝,混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,在硬化前因混凝土沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝。混凝土搅拌,运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低。使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其他原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝。混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。
  (三)温度变化引起的裂缝
  混凝土具有热胀冷缩性质当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些工程中,温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。
  (四)钢筋锈蚀引起的裂缝
  由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起鋼筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氧化铁体积比原来增长约2倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其他形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。
  七、混凝土裂缝的施工防治措施
  (一)材料的控制
  施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行,对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验,在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验,及时调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。
  (二)温度的控制
  改善骨料级配,采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通人冷水降温;规定合理的拆模时问,气温骤降时进行表面保温。以免混凝土表面发生急剧的温度变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构,在寒冷季节采用保温等措施。
  合理地分缝分块,避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。另外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后耍恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。
  (三)非结构性裂缝防止措施
  防止塑性沉降裂缝的措施有基础处理、支架搭设进行科学设计、严格施工,对支架进行全面积预压以消除非弹性变形;砼中加减水剂减少砼泌水,确保砼保护层厚度、砼施工时进行二次抹而。防止塑性收缩裂缝的措施有加强早期砼养护以降低砼中水份蒸发速率,方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿治养护。防止温差裂缝的措施有合理安排砼浇注顺序及浇筑速度,在砼浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温,冬季施工时砼表面应覆盖保温。
  结束语
  在工程实践中,应根据裂缝的不同特点采用不同的应对控制措施从源头上将裂缝的出现和危害降低到最小,后期使用中通过合理有效的处理方法将无法避免的裂缝弥补到不影响结构安全和建筑美观、使用的程度,以延长建筑的使用寿命,保证结构安全可靠的正常使用。
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