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混凝土施工裂縫成因與防治策略論文
摘要：國民經(jīng)濟(jì)水平的快速增長, 推動著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展, 盡管近些年來我國各大城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的建筑如雨后春筍般拔地而起, 但在此過程中也存在著一些問題影響著整體建筑水平, 其中混凝土開裂是建筑行業(yè)最重要的共性問題。為了有效避免這一現(xiàn)象的發(fā)生, 提升我國建筑質(zhì)量, 就必須首先明確混凝土產(chǎn)生裂縫的原因, 再有針對性的采取有效措施予以避免和解決。本文闡述了混凝土工程中常見的裂縫類型以及裂縫成因, 并重點提出了幾點防治措施, 希望能為我國建筑業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：建筑工程; 混凝土; 裂縫成因; 防治措施;
0 引言
為了把好建筑工程質(zhì)量關(guān), 防止混凝土裂縫, 建筑人員就必須明確溫度、材料、工藝、養(yǎng)護(hù)等因素對混凝土建筑的影響, 采取合理控制施工流程、控制澆筑溫度、加強材料配比等手段, 確保每一個施工環(huán)節(jié)都能滿足建筑要求和國家標(biāo)準(zhǔn)。在施工過程中應(yīng)多觀察, 通過科學(xué)分析總結(jié)施工時出現(xiàn)的問題, 并制定合理解決方案, 為建筑質(zhì)量的提升提供有力保障。
1 混凝土建筑中常見的裂縫類型
1.1 干縮裂縫
通常來講, 混凝土在完成澆筑后的一個星期以及養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間, 混凝土容易發(fā)生干縮裂縫。這主要是因為, 水泥漿中的水分會隨著時間的變化漸漸蒸發(fā), 進(jìn)而造成干縮, 這種干縮是一種必然狀態(tài), 不可逆且不可避[1]。混凝土的表面及內(nèi)部的水分蒸發(fā)程度不同, 會導(dǎo)致其發(fā)生不同的變形, 比如, 混凝土表面受時間、溫度、降水等條件的影響, 水分的損失速度很快, 變形程度也相對較大;而混凝土內(nèi)部受外部條件的影響較小, 水分不會發(fā)生太大變化, 變形程度也相對較小。而混凝土發(fā)生干縮變形會產(chǎn)生拉應(yīng)力, 進(jìn)而導(dǎo)致裂縫。盡管混凝土干縮是不可避的, 但施工人員可以通過合理調(diào)配水灰比、外加劑用量以及集料性質(zhì)等手段, 最大限度減少干縮的發(fā)生。
1.2 塑性收縮裂縫
塑性收縮是指混凝土在完成澆筑尚未凝結(jié)之前, 由于表面失水過快而發(fā)生的收縮。這種收縮往往在大風(fēng)或者干熱的天氣比較容易出現(xiàn)。塑性收縮造成的混凝土裂縫一般呈現(xiàn)出中間寬、兩端窄的不連貫狀態(tài), 且裂縫長短不一。水灰比、凝結(jié)時間、溫濕度、風(fēng)速等因素是造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因。
1.3 溫度裂縫
通常來講, 大體積混凝土表面更容易發(fā)生溫度裂縫, 此外, 溫差較大的地區(qū)也是溫度裂縫的高發(fā)區(qū)域�；炷镣瓿蓾仓筮M(jìn)入硬化階段, 在此過程中, 水泥會發(fā)生水化產(chǎn)生大量水化熱, 致使混凝土的內(nèi)部溫度升高, 甚至可達(dá)70℃以上。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土所能承受的最大抗拉強度時, 混凝土便會產(chǎn)生裂縫, 這種現(xiàn)象多見于混凝土施工的中后期。
2 混凝土裂縫成因分析
2.1 混凝土原材料因素
混凝土是由水泥、砂、石、水等多種材料按照一定比例組合而成的復(fù)合材料, 任何一種原材料的質(zhì)量不達(dá)標(biāo), 都有可能造成混凝土裂縫。
(1) 粗骨料對混凝土裂縫的影響。若粗骨料中泥的含量過高, 混凝土的收縮便會隨之加大, 那么在塑形階段, 混凝土就會產(chǎn)生裂縫;若粗骨料的級配達(dá)不到相應(yīng)要求, 就會造成混凝土內(nèi)部孔隙增多, 混凝土一旦承受較大荷載, 其內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)就會使得裂縫產(chǎn)生。
(2) 水泥對混凝土裂縫的影響。盡管科技水平的發(fā)展使得我國水泥生產(chǎn)走向了更加現(xiàn)代化的優(yōu)質(zhì)發(fā)展之路, 但在建筑工程施工過程中卻存在著水泥細(xì)度越大則強度越高的誤區(qū), 這種誤區(qū)嚴(yán)重影響著混凝土的質(zhì)量。事實上, 水泥細(xì)度越大, 其水化反應(yīng)的速度也就越快, 混凝土內(nèi)部便會發(fā)生快速的升溫反應(yīng), 進(jìn)而造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力, 最終導(dǎo)致內(nèi)部開裂。與此同時, 混凝土的設(shè)計強度會隨著水泥強度的增高而加大, 過大的混凝土強度會使得脆性增加, 導(dǎo)致開裂。
(3) 外加劑與摻合料對混凝土裂縫的影響。相較于傳統(tǒng)的混凝土, 現(xiàn)代混凝土的外加劑組成成分明顯增多, 若沒能合理選擇外加劑和摻合料, 則很容易造成混凝土的收縮加大, 進(jìn)而增加混凝土前期的開裂幾率。
2.2 混凝土配合比因素
混凝土是由多種原材料組成的混合材料, 為了確保其使用功能滿足相應(yīng)要求, 就必須加強混凝土的配合比設(shè)計, 確保每一種原材料的比例準(zhǔn)確。在建筑工程建設(shè)過程中存在這樣一個誤區(qū), 混凝土強度越高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強, 越持久耐用。但實際上, 混凝土強度的提升往往是以破壞其某一項特性為代價, 比如強度的提升造成脆性增強。當(dāng)前建筑行業(yè)混凝土配合比主要存在以下兩個問題:首先, 水泥用量過大。正如上文所說, 過大的水泥用量, 會使混凝土的水化反應(yīng)的速度加快, 導(dǎo)致內(nèi)部快速升溫, 產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力, 最終導(dǎo)致內(nèi)部開裂。其次, 用水量不合理。在組成混凝土的所有材料當(dāng)中, 水確保了混凝土了勻質(zhì)性和和易性, 用水量對于混凝土的坍落度有著直接而重要的影響。因此, 應(yīng)在混凝土配合比設(shè)計中充分考慮水的用量。
2.3 環(huán)境因素
混凝土具有熱脹冷縮的特點, 因而施工地的環(huán)境因素會對其產(chǎn)生直接影響。混凝土在澆筑、凝固、硬化過程中, 當(dāng)施工現(xiàn)場溫度發(fā)生變化時, 其結(jié)構(gòu)也會隨之發(fā)生變形, 產(chǎn)生相應(yīng)的溫度應(yīng)力。當(dāng)混凝土本身的抗裂強度難以承受這種溫度應(yīng)力時, 就會導(dǎo)致混凝土開裂。通常來講, 混凝土裂縫的寬度會隨著溫度的變化而變化, 并且這種變化較為明顯, 肉眼即可直接觀察到。而建筑工程中所使用的鋼筋一旦遭受腐蝕或火災(zāi)的侵害, 其表面將受到較大侵蝕, 這也會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫[2]。
2.4 收縮運動因素
混凝土完成澆筑后會進(jìn)入凝固階段, 而凝固實際上就是混凝土發(fā)生收縮運動的過程, 在此期間不可避免地會受到水分蒸發(fā)等外界因素的干擾, 無法實現(xiàn)自由收縮, 導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不同程度的裂縫。比如, 混凝土在收縮凝固的過程中, 鋼筋會阻擋其下沉, 其周邊便會出現(xiàn)裂縫。再如, 混凝土在攪拌、運送過程中不可避免地會產(chǎn)生水分的蒸發(fā), 若這一過程持續(xù)時間過長, 其含水量就會幾乎完全蒸發(fā)掉, 此時再進(jìn)行混凝土的澆筑便會出現(xiàn)層次各異的坍落度, 導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。
3 混凝土施工裂縫的防治措施
3.1 注重材料選擇與配合比
原材料的質(zhì)量直接影響著混凝土的質(zhì)量, 因此, 施工單位應(yīng)在原材料的選購上把好入場關(guān), 確保每一種材料的質(zhì)量都符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)和使用要求, 比如集料含泥率、水泥強度、骨料級配等。水泥是混凝土的必備材料, 在選購時應(yīng)選取終凝時間長、水化熱低的, 并在混凝土拌制過程中, 依據(jù)建筑工程設(shè)計要求, 科學(xué)控制水灰比。此外, 對于外加劑和摻合料的選擇應(yīng)確保科學(xué)性與合理性, 例如, 同時使用緩凝劑和高效減水劑, 不但能降低水泥用量和用水量, 為施工單位節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本, 還能有效促進(jìn)混凝土強度的提升, 避免裂縫的產(chǎn)生。另外, 如在混凝土配制過程中使用了吸收率較大的骨料, 混凝土的干縮性也會隨之加大, 此時可將適量粉煤灰加入到混凝土中, 避免滲水問題的產(chǎn)生, 進(jìn)而防治混凝土裂縫。
3.2 改善優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)
設(shè)計人員在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時, 應(yīng)避免選用強度過高的混凝土材料, 而是合理選擇中低強度的混凝土材料, 此外, 也可通過增加承臺表面鋼筋用量的方式避免混凝土開裂。在實際施工過程中, 為了避免溫度因素對混凝土造成的影響, 可進(jìn)行永久式伸縮設(shè)計。除此之外, 在進(jìn)行建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時, 相關(guān)人員需對施工現(xiàn)場進(jìn)行實際勘察, 了解其氣候條件、地質(zhì)環(huán)境等實際情況, 以便積極采取有效措施、設(shè)計科學(xué)方案, 降低混凝土在施工過程中產(chǎn)生裂縫的可能性。需要注意的是, 在施工過程中, 鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)抗力會隨著時間的推移而不斷變大, 這種增長會在前期表現(xiàn)比較明顯, 但在齡期達(dá)到28天之后這種增長值會一點點變小, 鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)抗力也會日益接近設(shè)計要求。而在使用過程中, 抗力變化在前期表現(xiàn)并不明顯, 但隨著時間的變化, 混凝土漸漸發(fā)生碳化, 鋼筋逐漸被腐蝕, 結(jié)構(gòu)抗力也會呈現(xiàn)下降趨勢。
3.3 加大混凝土澆筑過程中的監(jiān)管力度
為了避免混凝土在建筑工程施工過程中產(chǎn)生裂縫, 施工人員首先應(yīng)明確結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)裂縫的位置以及裂縫的間距, 此外需確定混凝土的一次澆筑量以及澆筑時間。如上文所述, 混凝土的泌水性使其容易發(fā)生塑性收縮, 導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生, 因此, 施工人員應(yīng)在混凝土初凝和終凝期間, 對其表面進(jìn)行二次壓抹處理。在進(jìn)行樓層建筑時, 在混凝土完成澆筑的一天期限內(nèi), 僅可進(jìn)行定位、測量、彈線等準(zhǔn)備工作, 不可開展施工材料的吊卸工作, 以免對混凝土造成沖擊震動, 影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性, 造成開裂。通常情況下, 混凝土在完成澆筑24小時后, 方可進(jìn)行小型施工材料的吊卸, 但要輕卸輕放, 放置時也應(yīng)分散處理。完成澆筑3天后, 才可以正常開展樓層墻板或樓面模板的支模作業(yè)[3]。為了使混凝土的剛度和抗沖擊能力得到有效提升, 最大限度減少彈性變形的發(fā)生, 可以采取將舊木板鋪設(shè)在新澆筑混凝土表面的方式擴散應(yīng)力, 進(jìn)而減少裂縫。
3.4 對成型混凝土加強養(yǎng)護(hù)
注意混凝土施工過程中的保溫養(yǎng)護(hù), 對于防治混凝土裂縫意義重大, 它不但能夠降低混凝土澆筑塊體內(nèi)外的溫差值, 也能降低其自身的約束應(yīng)力�；炷翝仓瓿赡坛尚秃�, 應(yīng)繼續(xù)采取保溫措施降低塊體的內(nèi)外溫差, 這不但能使溫度應(yīng)力減小, 也能增大混凝土強度, 更好的發(fā)揮應(yīng)力松弛作用, 從而確保混凝土發(fā)生干裂后不會造成大面積的塑性收縮。與此同時, 應(yīng)加大對混凝土材料的養(yǎng)護(hù)力度, 特別是在雨雪等極端天氣條件下, 應(yīng)使用遮雨布或搭建防雨棚, 避免材料雨水受潮或凝結(jié);同時應(yīng)加強排水建設(shè), 以免雨水流入基坑致使混凝土的澆灌連續(xù)性受到負(fù)面影響, 為建筑工程的整體施工質(zhì)量提供有力保障。
4 結(jié)束語
當(dāng)前我國建筑行業(yè)雖取得了較大程度的發(fā)展, 但建筑工程依然存在混凝土裂縫的問題, 這不但對建筑物的抗?jié)B能力和使用功能產(chǎn)生了極其不利的影響, 還會導(dǎo)致鋼筋侵蝕、混凝土碳化, 使得建筑物的耐久性和承載能力明顯下降。因此, 施工人員應(yīng)不斷完善混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案, 通過優(yōu)選原材料、科學(xué)制定配合比以及加強混凝土澆筑監(jiān)管和養(yǎng)護(hù)力度等手段, 避免混凝土在施工過程中及建筑工程投入使用后產(chǎn)生裂縫, 進(jìn)而保證工程質(zhì)量, 推動我國建筑業(yè)的大發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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