混凝土浇筑抗裂技术在建筑工程施工中的应用研究

2023-04-05凌林

建材与装饰 2023年8期

关键词：泵送车库水化

凌林

（广西田东县建筑工程公司，广西田东 531500）

0 引言

混凝土浇筑是建筑工程施工主要环节之一，其施工质量在很大程度上决定了整个建筑工程的质量。然而，由于受到不同各方面因素的影响，可能使浇筑完成的混凝土出现裂缝。因此，在工程的实际情况中，有必要在掌握裂缝产生原因的基础上，采取合理有效的抗裂技术。

1 工程概况

某小区地下车库是典型的人防车库，总建筑面积约8000m2，人防面积约占总建筑面积的20%。该建筑地下车库的层高较高，可达4.0m，埋深为1.2m，基础顶、底板厚度分别为250mm 和600mm，其中，非人防部位的顶板厚度为200mm，外墙板厚度为400mm，采用C30P6 混凝土。因该地下车库浇筑面积相对较大，并且浇筑施工需要在气温较高的夏季进行，所以浇筑部位容易出现裂缝，此外，车库处在地表下方约1.2m 的位置，场地范围内的土质以粘质粉土为主，有很大的渗透系数，所以在现场施工中必须加强抗裂，在不同施工阶段采取合理可行的抗裂技术措施。

2 裂缝常见类型与成因

在混凝土浇筑施工中，可能出现以下3 种裂缝。

（1）收缩裂缝。在浇筑施工中，为达到良好工作性能，混凝土实际加水量可能比水泥自身水化需要的数量多数倍，在多余水分散失的过程中，体积不断收缩，在内部出现若干毛细孔，最终形成裂缝。常见收缩裂缝包含以下3 种类型：塑性收缩、沉降收缩和干燥收缩。该类裂缝的大小主要和混凝土原材料类型、配合比及浇筑与养护施工有关[1]。

（2）温度裂缝。因水泥硬化时会放出水化热，但由于混凝土体积往往很大，所以表面散热速度明显快于内部，进而在混凝土表面和内部就会产生温度梯度，继而形成很大的拉应力。在这一拉应力超出混凝土自身抗拉强度和变形能力后，就会出现裂缝；此外，混凝土养护过程中如果受到大风寒流等天气因素的影响，使表面温度显著降低，还会使裂缝发生进一步扩散。根据以往工程经验，季节性温差同样会导致温度裂缝产生。

（3）沉陷裂缝。将混凝土浇筑结束后，混凝土中的骨料颗粒发生下沉，而水泥浆不断上浮，因受到钢筋或其他预埋件等影响，使混凝土发生明显的分离现象。此外，结构件自身基底不够坚实，或模板的刚度较低，缺乏可靠支撑，或浇筑过程中未能充分振捣等，都有可能导致不均匀沉降现象的发生，进而造成开裂现象。

3 混凝土抗裂技术应用

3.1 设计方面

（1）由于该地下车库结构面积较大，所以在设计过程中考虑设置后浇膨胀带，通过这样的设计能使整个结构分成多个部位，进而起到释放温度应力与减小收缩变形的作用，从而有效防止裂缝的产生。在后浇膨胀带施工中需使用强度等级比其他部位高一个等级的混凝土，同时掺入一定量的微膨胀剂，并将浇筑时间确定为主体结构施工结束后1 个月。后浇膨胀带数量根据结构类型和面积确定[2]。

（2）考虑到该地下车库结构处于土层1.2m 以下，而且区域地下水位较高，所以顶板与外墙板是浇筑施工中的抗裂重点环节。基于此，设计中采用加密间距与减小直径相结合的方法来提升混凝土自身最大拉伸能力，采用φ14@120 钢筋替换原结构中的φ16@180 钢筋，以此时钢筋布置达到细而密的效果。此外，适当提高配筋率，以此减小或分散收缩及温度裂缝。

3.2 材料选择方面

（1）该地下车库需要在气温较高的季节进行，所以施工中必须加强料温控制，以此减小水化热峰值，实现对温度裂缝产生及发展的有效控制。其具体操作方法为：为砂石料搭专门的遮荫棚，并适时喷洒冷水，为水池加盖。在水泥材料使用前，应放置至少7d 的时间。

（2）水泥以425 及以上普硅水泥为宜，因为这种水泥不仅具有很高的早期强度，而且泌水性与干缩性都较小。在水泥中适量掺入粉煤灰还能进一步减小早期水化热，更好地保证混凝土密实程度，防止在硬化中产生剧烈收缩[3]。

（3）石子粒径要合适，如果石子粒径过大，则会使混凝土在不断硬化时因水分持续散失使石料表面附着的砂浆层出现明显收缩，但石料自身收缩程度较小，最终导致砂浆和粗骨料之间的接触面出现裂缝，这对混凝土抗裂是极为不利的。而如果石子粒径过小，则会因为骨料自身表面积增加，使砂浆用量变大，进而加剧收缩，导致开裂。通过综合对比，以粒径在5～35mm 范围内的碎石为宜，同时要注意含泥量需控制在1%之内。

（4）在混凝土中，砂的主要作用在于填充石料之间存在的空隙。本次主要采用的是中砂，其细度模数为2.5，同样要求将含泥量控制在1%之内[4]。

3.3 配合比设计方面

（1）配合比应采用当前相对成熟且可行的经验值。实际施工过程中，底板混凝土坍落度按照10～14cm 的范围控制，墙顶板混凝土坍落度按照9～11cm 的范围控制，通过掺入适量泵送剂，在减水的同时对混凝土自身工作性进行改善。

（2）对于本次施工使用的混凝土，其配合比为水:水泥:砂:石:粉煤灰:泵送剂=152:270:718:1022:52:2.92。

（3）在确定适宜的配合比基础上还要保证材料计量准确，一般情况下每盘混凝土的材料计量误差应满足以下要求：水泥计量误差不超过2%，粗、细集料计量误差不超过3%，水计量误差不超过2%，外加剂计量误差不超过2%。

3.4 混凝土运输方面

（1）当采用泵送方式运输混凝土时，应保证所有泵送设备和输送管均能正确安装，一方面要保证位置合理，另一方面则要保证线路尽可能短和直，尽量减少转弯，如果必须转弯，则要将转弯处放缓，不可出现急弯。在安放输送管的过程中要保持平直与牢固，防止浇筑过程中接口处产生漏浆。使管道达到短而直能防止混凝土坍落度大幅损失，对保证泵送顺利完成十分有利，进而提高浇筑成果质量[5]。

（2）在泵送混凝土时，应注意防止泵管阻塞，使整个泵送过程保持连续。在料斗中应有充足混凝土，防止吸入大量空气造成堵管，若泵送中途有间歇，则间歇时间要控制在45min 以内。

（3）在冬季进行混凝土施工时要格外注意入模温度控制，从运输阶段就需要采取措施防止混凝土受冻，为罐车、管道和输送泵采取有效的保温及防风措施。

（4）当混凝土施工是在夏季进行时要注意不可在雨天施工，因为在雨天施工会使混凝土自身含水量大幅增加，导致混凝土中产生很多孔隙，使密实度降低，产生裂缝。另外，夏季气温相对较高，水分散失速度快，水化反应加剧，拌和物坍落度可能出现很大损失。对此，夏季施工中要注意防止混凝土被直接暴晒。施工前应安排专人进入现场提供专业指挥，加强安全和技术交底，对收料单时间等进行重点检查，保证每车运输到现场的混凝土都能满足施工要求[6]。

3.5 施工方面

（1）在浇筑底板和墙顶板混凝土的过程中，需要将后浇膨胀带作为界限，将整个结构分成3 个小块，每个分块一次性完成浇筑和振捣。在各分块施工过程中应配足人力，并安排管理人员开展全天候监控，确保浇筑施工连续完成。

（2）选择距离较短且保持通畅的混凝土运输路线，加强和拌和站之间的联系，确保混凝土能够及时供应，适应现场施工要求，防止出现冷缝。为确保浇筑施工顺利完成，现场配备3 个泵车12 辆混凝土运输车。

（3）采用具有喷淋功能的搅拌车，并在进料与出料部位分别设置遮阳棚，在泵管外部包裹一层湿麻袋，以此对拌和物实施有效降温。

（4）在浇筑和振捣施工中，应严格遵循以下各项原则：浇捣同步、分层递进、一次到顶和循序渐进，必要时进行二次压光，使混凝土达到平整和密实。对于施工缝处的混凝土，应做好接浆处理。在振捣过程中插点的布置应均匀，其间隔距离不能超过振捣器自身作用半径1.5 倍，否则将影响最终的振捣效果。同时要掌握适宜的振捣时间，通常以混凝土表面停止下沉，并且没有明显的气泡出现为结束振捣的标准[7]。

（5）浇筑施工中要随时对模板及其支撑系统、钢筋和各类预埋件进行检查，如果发现明显的位移或变形现象应立即处理，避免产生沉陷裂缝。如果发现砂浆大量富集，则需要对多余的浆液进行收集，并倒回到浇筑点，以免出现收缩裂缝。

（6）只有在环境温湿度达到适宜条件时，混凝土中的水泥才能充分水化硬化。基于此，浇筑施工一般建议在室外温度较低的情况下进行，通常要求室外温度保持在5～28℃；而湿度则以混凝土表面始终保持湿润为宜，在条件允许的情况下可通过覆盖湿麻袋进行保湿养护。

（7）实践表明，使用水化热较低的水泥，并掺入适量具有良好缓凝效果的外加剂，选择有良好级配的砂、石，能有效减小水泥浆体中摩阻力，改善水泥浆体自身流动性，进而减小水灰比，增强混凝土硬化后的强度。此外，由于能减少约1/5 的用水量，所以能明显降低水化热，或延迟这部分热量的释放。

（8）浇筑方案需要根据浇筑体积确定，若按照浇筑体积，可将浇筑措施细分成以下3 种：①全面分层浇筑，通常适用于浇筑面较小的情况，先对第一层混凝土进行整体浇筑，在第一层浇筑完成的混凝土达到初凝之前对第二层进行浇筑。②分段分层浇筑，通常适用于浇筑面较大的情况，但浇筑厚度不能太大。③斜面分层浇筑，通常适用于结构长度达到浇筑厚度3 倍以上的情况[8]。选择正确合理的浇筑方案不仅有利于浇筑作业，还能防止由于浇筑不当造成的裂缝。

（9）养护是混凝土施工中的重点环节之一，温热且湿润的环境对混凝土硬化十分有利，同时还能加快胶体与晶体物质的形成，将混凝土中的毛细孔通道完全阻塞，为硬化过程中与完成硬化后的抗裂防渗创造良好条件。在该工程施工中，底板混凝土养护方法为覆盖麻袋与洒水相结合；墙板混凝土浇筑完成后于其顶部设置带孔细软管实施喷淋养护，将模板拆除完成后，立即贴挂一层麻袋片，使麻袋被润湿后为混凝土墙板创造良好的养护环境；顶板混凝土的养护方法为蓄水法，考虑到水有良好隔热保湿作用，能减小混凝土内外部温度差，还能提供良好的湿润环境，故可通过蓄水达到养护要求，但在实际情况中要注意对蓄水高度进行严格控制，一般控制在5～8cm，同时养护时间要达到14d及以上。

3.6 其他措施

除以上防裂技术外，在混凝土施工中还可采取以下措施减少或防止裂缝的产生。混凝土结构的浇筑施工应保持连续，一般情况下不建议留设施工缝。然而，针对基础底板这种大体积混凝土而言，可留设竖向施工缝进行分段浇筑，将整个大体积混凝土分解成若干部分，这样能加速水化热的散失，减小内外部温度差，有效减少或彻底避免由于水化热造成的裂缝，这是防止由于水化热导致温度裂缝产生的常用构造措施。在留设竖向施工缝的基础上，还需在其截面均匀布置插筋，在没有特殊要求时可采用φ16@500×500 钢筋，以此增强新旧混凝土之间的联结。除此之外，在竖向缝顶底部分别采用φ8@500 钢筋设置拉结钢筋网，这样也能起到良好的抗裂作用。完成以上构造措施施工后应注意在浇筑开始前将钢筋表面附着的锈迹清理干净，并用清水对混凝土截面进行冲刷，之后用稠度较高的水泥浆均匀涂刷两遍，之后即可开始浇筑施工。