浅析混凝土施工中的裂缝控制

吴燕龙

(中铁十八局集团第五工程有限公司,天津 300451)

21 世纪的中国,随着社会的飞速发展和人民生活水平的不断提升、科学技术的大力发展和社会运作效率的不断提高,国家的建设步伐越来越快,城镇化进程大步向前,人口也不断向一、二线城市迁徙,向区域中心城市集中。 随着人口密度的增大以及新开发用地的难以取得,高层写字楼的地位越来越重要。 这既是城市化进程中非常重要的一步,也是我国公共资源中非常重要的一环,对于提高人民生活质量、促进社会的和谐共进和稳定发展有着非常重要的作用。 建筑行业日趋成熟,已成为支撑全民经济的重要产业之一,由此超高层建筑应运而生,但其也存在建筑规模大、结构难度大、施工风险高、安全隐患高、管理模式经验不足等问题。

混凝土由于自身的属性,不仅成本低,而且有较好的耐用性,并且在实际的施工过程中易于取得,因此一直是整个建筑行业最常见的材料之一。但是混凝土本身有一个缺陷,即容易受牵拉而变形、抗拉压的能力较差,受力不均匀时容易导致建筑物产生裂缝,并且如果缝隙过大便会引起建筑整体结构的破坏,致使承载能力大大降低。 而有许多因素如当天的天气、湿度、地下条件等,都会对混凝土的性能有较大的影响。 特别是当环境温度处于25℃以上时,这时在灌注过程中产生裂缝的概率明显上升,在凝结的过程中也易发生变形。 因此在前期施工规划时,便要依据当地的季节特点,遵循力学原理和结构设计原理,进行混凝土的施工技术规划。 混凝土浇筑的顺利开展以及后续建设是整个安装项目的重中之重。 超高层建筑中的浇筑水平的控制为建筑的正常运作提供了保障基础。 近年来,在相关专业人员以及管理人员的努力下,我国的质量控制、安全管理在建筑施工工程中取得了很大的进步。 我国大量的管理学者和企业的管理层开始投入较多的时间、资金来重点研究适合我国发展的建筑裂缝质量控制管理模式。

总体而言,还是存在着控制水平参差不齐的现象。 而造成这些问题的主要原因:一方面,导致砼裂缝发生的因素多种多样。 其施工有一定的复杂性与广泛性,整个灌注施工项目中所涉及的部门与机构非常复杂,而且互相之间有一定的合作、制约等。 并且,裂缝的不稳定性以及失去控制等问题,需要更深层次地探究裂缝出现的原因以及相应科学有效的防治方案。 大型混凝土结构的裂缝发生机制及其预防和控制对建筑业的未来发展具有重要作用;另一方面,在结合国内外优秀的裂缝质量控制管理方法与体系时,未能将自身的实际情况与所处环境很好地结合在一起,未能吸收国内外的优秀经验合适地运用到相关的具体施工管理案例中。

一、混凝土概述

(一)混凝土定义

混凝土以水泥为主材,掺入一系列的化学物质等,按照科学配置,由适当比例的坚硬人造石均匀搅拌而成,具有致密和硬化的形态特征。 我国关于混凝土的概念主要指的是在结构物最小实心尺寸至少为一米的材料,或由于温度而形成凝胶材料变化而会造成裂缝的产生。 国内专家普遍认为,坚固的建筑物被倾倒在现场或地下建筑物和基础设施中,容易导致裂缝的结构收缩统称为混凝土。 在一些文献中,混凝土的概念更加注重以下两点:一是截面面积小,在所有方向上都必须至少大于八十厘米;二是由于温度而导致的裂缝,通过砼构造能够达到。

(二)混凝土特点

1.混凝土在外界温度或者湿度发生改变时,容易产生形变以及硬化。 相关的地方可能会发生受力不均的状况,在这些区域中水泥石的收缩率更大。 在形状变化的产生和内部的约束中,存在有限变化的形变。 如果超过了其形变极限,便会提高裂缝产生的概率[1]。

2.砼耐牵引性仅占耐压性的10%,并且具有拉伸和变形的能力。 另外,由于混凝土本身的尺寸和所用水泥的量,在铸造过程中会迅速散发大量的热量,但自身较低的散热能力,内部温度较低,容易造成内部温度的极速上升,而内外温差极速增大,也容易造成裂缝的产生。 在大多数情况下,外壳外部的温度如果超过25 度,内部温度的急剧升高将导致砼体积发生重大变化。 在开始浇灌的时候,弹模较低,并且温度升高引起的温度应力相对较低。如果力大于其抗拉强度极限,则会发生裂纹并发生泄漏现象,严重的还会影响建筑的质量安全,所以应争取少次多量,尽量一次性地完成浇筑灌注,施工时须对施工方进行准确且有效的控制[2]。

3.大部分大型混凝土适用于建筑施工中的基础工程。 为了防止混凝土渗漏,因此制定了较高的规定。 大规模的砼由于固体混凝土基础设施的复杂性和框架的更多使用路径,热效率通常在工作中效率较低,并且钢筋框架具有较大的直径,而钢筋传导热的能力较强,所以在与混凝土进行混合的过程中会进行收缩,容易在钢筋接触面产生辐射形状的裂缝现象。

二、混凝土裂缝原因

(一)收缩裂缝

在混凝土表面上会出现一些细小的、不规则的混凝土收缩裂缝。 这是因为混凝土易于收缩,对施工过程具有重大作用。

裂缝主要从形态上分为两类:第一类是表面上能看到的裂缝。 大型混凝土的内部热量缓慢散逸到外部,而外部表面与外界接触,从而加速了散热。表面上会形成温度梯度,从而导致表面上的拉压力和内部压力改变。 此阶段的混凝土寿命短且抗张强度低。 如果由温度差引起的表面张力应力此时超过混凝土的最大抗拉强度,则混凝土表面可能会出现裂纹。 这些裂缝通常在混凝土的3 ～4 天之内发生;另一类是经历了裂缝,混凝土安装已经就位的几天后,水解热量和结构的散热率达到短期平衡,然后进入冷却阶段[3]。

(二)干缩裂缝

收缩裂缝通常在混凝土固化后的某个时间或浇筑混凝土的一周后发生。 收缩裂缝的发生主要原因是混凝土内部和外部的水变形是不同的,导致了不同的变形。 混凝土受外界条件影响,表面水分流失过快,变形量大,而内部水分移动和扩散较慢,水分变化越小,变形越小,表面收缩变形越大,在混凝土内部受力,导致应力和裂缝增加,致使混凝土收缩裂纹容易发生。 收缩裂纹多为平行、线性或网状的浅裂纹。 劈裂影响混凝土的承载能力等。 混凝土的干收缩率主要与混凝土的水灰比、水泥的组成、水泥的量、骨料的性质和量以及添加剂的量有关[4]。

(三)塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝通常出现在干热或大风天气中。 塑性收缩是指混凝土凝固前水的快速流失而导致的表面收缩。 裂纹大多中间宽、两端薄、长度不同,是不连贯的。 塑性收缩主要原因是混凝土在最终硬化之前几乎没有强度或抵抗力。刚硬化之后几乎没有抵抗力,刚完成凝固并且强度很小,在气候较热的时候或强风的影响下,混凝土表面失水太快而无法形成毛细管。 塑性收缩裂纹通常出现在干热或大风天气中,这是混凝土凝固前水的快速流失导致的表面收缩。 高负压会大大收缩混凝土的体积,此时,混凝土的强度无法抵抗其去除,从而导致开裂。 影响消除混凝土可塑性和开裂的关键因素包括混凝土材料的配比、气候、温度、湿度等。

三、裂缝控制在当下建筑施工中存在的问题

(一)影响质量因素多

建筑施工中的质量管理主要集中在人、物、机、法、环这五个方面。 因为其本身质量要求以及客观因素的不同,这五个方面也有千差万别的不同,最终对施工项目施工质量、进度和成本造成很大的影响,严重时还会造成事故、停工等。

(二)质量波动因素大

由于混凝土对于质量要求较高,所以只有原材料质量过关、存储得当,且在施工时采用合理的混凝土配比,才能提高质量。 如遇雨雪天气、大风天气,湿度温度不适合影响材料特性,也会有很大的影响,都很难进行施工,必然会影响施工进度以及操作难度,因此质量控制波动因素大。

(三)检验手段的局限性

建筑工程劳动密集,不仅技术要求高,技术更新换代的速度特别快,对于质量的要求也在逐渐提高。 针对不同的混凝土结构物,要选取不同的浇筑工艺,并且控制时间等,以减少内外温差造成的质量波动。 其中涉及非常多的隐蔽工程,极难检验,而建筑项目周期长、检验项目多、隐蔽工程多、检验技术要求高,因此需要相关人员要进行每一步的检验,没有问题了才能进行下一步,才能保障项目的质量,不留下安全隐患。

(四)施工实体不能拆除检验

建筑普遍是大型的工程项目,不能像其他零部件、半成品等进行拆除检修,定期检修维护难度高,而且不定因素多,增加安全隐患。 因此只能尽量以预防为主,在施工前期进行科学、合理的规划,在安装过程中一定要及时对隐蔽工程进行验收,并实行严格的监管制度,对过程中产生的问题及时提出解决方案,将安全风险降到最低[5]。

(五)施工过程具有灵活可变性

在施工过程中,由于跨度较大,温度变化较剧烈,所以应随时注意外界环境对混凝土裂缝产生的影响,随时进行灵活工艺的调整。 在混凝土的过程中,必须选择合适的外部温度浇水。 例如,如果在使用过程中环境的外部温度突然变化(如温度突然下降等),则必须采取适当的保护措施,以防止混凝土结构因温差太大而出现裂缝等情况。

四、混凝土裂缝控制措施

(一)我们一般需要严格选择、控制水泥用量,尽量选用后期强度较高的水泥品种,以延缓峰值。在满足混凝土力学特征、基础性质、标准规定等的前提下,降低混凝土的最高温升,降低混凝土所受的应力。

(二)可以根据设计要求选择合适的混合物,添加一定量的混合物,如防水剂、膨胀剂、缓凝剂和其他添加剂。 如果减少了其中水所占的比例,便可以降低裂缝产生的概率,增加凝结的时间。

(三)选择合适的材料混合比例,使用分级良好的原材料。 如果能降低水灰比,即主要在混凝土中混合粉煤灰和掺合料,可以降低混凝土在灌注时产生的热能,进而减少裂缝产生的概率。

(四)选取施工工艺时候结合实际情况,综合混凝土泵送方法。 泵送的效率问题关系到混凝土的浇筑效率,一般这种逐级的推进浇筑模式,可以更好地适应泵送过程,简化了混凝土的渗漏处理,并确保了上部的浇筑间隔,从而降低混凝土超过初始设定时间的概率[6]。

(五)对混凝土进入模具的时间进行严格的控制,最好在春季和秋季选择以降低模具温度。 在施工过程中,可以通过喷洒少量水的办法来降低温度,并可以先将自来水倒入地下储罐中冷却。

(六)加强技术管理和原材料检验,适应施工需求以及环境的变化。 对于裂缝控制的管理不仅局限于施工过程中的安全质量管理,对于前期的施工计划、力学知识、结构性特点、原材料零部件采购、配比调试以及竣工后的验收和维护、相关培训等也都应有相关人员进行负责。 应严格遵守相关规章制度,按章施工[7]。

五、结语

材料是构成施工项目物质基础,是保障质量安全的基石。 为保障施工项目的质量过关,在混凝土等相关灌注材料质量控制上应高度重视,健全材料管理制度。 在建筑工程混凝土的灌注实施前,应做好相应的预防工作和计划,尽量降低可预料到的风险和隐患,降低裂缝发生的概率。而且裂缝控制管理的过程是贯穿全过程并且处于动态之中的,在质量管理过程中需要不断地结合实际情况进行相应的调整与改进,以适应施工需求以及环境的变化。

在质量管理中无时无刻不强调着“人”的作用,在施工项目中应当以人为本,保障每一步骤都有专业人员、经验人士的参与,进而降低裂缝产生的概率,提高施工质量。 施工过程中应坚守职业道德,遵纪守法,遵守当地的规章制度以及客户的要求,以高尚的职业操守,严格执行相关的规定与要求,坚持以科学、客观、公正的态度进行裂缝管理。