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浅谈民用建筑地下室混凝土裂缝控制技术

2023-01-17 18:00:09

周卓英

中鼎国际建设集团江西建筑工程有限责任公司 江西萍乡 337000

混凝土裂缝属于民用建筑地下室施工中普遍存在的病害之一,对结构稳定性与美观程度产生影响的同时,可能导致混凝土碳化与钢结构腐蚀等严重后果。引起混凝土裂缝的原因众多,具体施工阶段,施工人员务必严格遵循标准规范,基于桥梁设计、施工与后期养护等多方面加强管理,并结合混凝土裂缝控制技术,有效避免裂缝的形成。

在民用建筑地下室中,混凝土起到的作用举足轻重。民用建筑地下室的地基、墙体都是用的混凝土,所以它在整个工程中承受的压力也是最大的,而裂缝会影响混凝土的坚固程度,使整个工程受力不均匀,导致整个民用建筑地下室变形、开裂、甚至坍塌。生成的混凝土裂缝会使整个工程出现渗漏现象,而且,在上部和外部的压力下,裂缝会越来越大。严重影响民用建筑地下室主体的稳定性和安全性,为民用建筑地下室后期的运作埋下很大的隐患。混凝土裂缝最可怕的地方是,在潮湿的环境中,二氧化碳会与混凝土内部的物质发生化学反应,生成CaCO3,从而增加混凝土的碱性,破坏混凝土内部钢筋的纯化膜,加速钢筋的腐蚀,而且还会导致混凝土碳化,双重作用下,整个墙体的承受能力会大大下降,随时可能导致内部的坍塌,进而严重威胁民用建筑地下室的安全性[1]。

2.1 收缩裂缝

收缩裂缝是常见的一种混凝土开裂的形式,形成收缩裂缝的作用机理在于混凝土浇筑过程中至浇筑完毕成形阶段,在这一阶段,由于外界的干扰,如大风、高温情况,造成混凝土水分蒸发过快,形成失水现象,以及雨水或其他在搅拌成形后继续加水为充分搅拌的情况下,混凝土中的水析出,造成已搅拌的混凝土搅拌不充分形成的失水。在这种状态下,随着混凝土后续阶段的硬化过程,会出现混凝土收缩,产生中间宽大、两端较细的裂纹。

2.2 沉陷裂缝

通常来说,优质的混凝土不会受到外界因素的影响而发生裂缝或形变,但如果在混凝土浇筑的过程中出现一些外力,例如地基不稳定不均匀,回填土不密实不均匀,模板支撑变形等现象,会让混凝土在自身膨胀力和重力影响下产生形变,或者在外界存在诱因的时候,产生形变。例如,在冬季的施工中,在冻土过程中,混凝土同样会发生冻土现象,而发生解冻时,混凝土内部结构遭到了破坏,一旦出现上述所说的外力作用,就会产生沉陷裂纹。而这种裂纹一旦产生,可能出现裂纹很深的现象,从内部开始出现裂缝,严重情况下,甚至会产生混凝土延裂缝出现错位现象,是混凝土结构设施报废。

2.3 温度裂缝

混凝土结构受温度的影响产生裂缝就称为温度裂缝。产生温度裂缝的作用机理主要是两个方面。第一,混凝土本身存在结构缺陷,如因搅拌不均匀导致局部骨料过多或过少、未夯实造成内部空洞等情况,这时候在一些极端温度的天气下,其内部局部不均匀的结构会产生不均匀的温度变化,进而出现应力,导致裂缝。第二,混凝土的浇筑处于极端的温度环境中,其后养护完成投入使用过程中,环境温度发生相反的较大变化,其内部的受温度变化的膨胀应力有可能导致出现裂纹,这种裂纹与沉陷裂缝不同,内部结构正常,仅受到环境温度的影响,这在一些高寒地区的混凝土施工中容易发生[2]。

2.4 干缩裂缝

混凝土裂缝中最常见的是干缩裂缝,主要由于混凝土自身性能问题导致。混凝土混合物中含有大量砂石,砂石的收缩能力有限,直接影响了混凝土的收缩能力。水泥石收缩能力和选择品种、水量和石灰配比有关,在通风环境下收缩裂缝在水泥凝结之前就会产生,但是在封闭空间的养护下收缩裂缝现象不会出现。墙板浇筑成型后混凝土已经初具一定强度,发生收缩时将表现为干缩。混凝土干缩情况与温度裂缝几乎同时进行,同时受到温度影响,墙体内的水分蒸发,在混凝土内部形成湿度梯度。热胀冷缩原理下湿度梯度会转变湿度应力,由于技术人员没有定期养护,受到干燥的影响墙体毛细孔产生收缩,最终导致混凝土早期出现表层干裂现象。

3.1 设计方面

在民用建筑地下室施工期间,混凝土裂缝的形成,同设计方案具有紧密联系。由于设计方案缺乏科学合理性,最终引发较为严重的质量问题,而混凝土裂缝的形成则较为常见。设计方面产生的影响在众多方面均有所体现,较为关键的则属整体结构设计缺乏合理性,结构设计若没有对民用建筑地下室施工标准作出全面综合考虑,对施工现场具体情况并未作出充分仔细地勘察,致使设计方案缺乏合理性与可行性。除此之外,设计方案的不足之处通常体现为有关力学计算分析存在问题及民用建筑地下室结构整体缺乏平衡性,此类因素也最终致使民用建筑地下室具体施工受到相应的影响,较易形成混凝土裂缝问题[3]。

3.2 材料方面

在民用建筑地下室施工期间,混凝土裂缝的形成和混凝土材料之间存在非常重要的紧密联系,若混凝土材料质量不符合标准,势必对具体使用效果产生不利影响,致使施工中较易形成混凝土裂缝。关于混凝土材料产生的影响,同样体现在众多方面,如水泥材料类型不匹配,或水泥加入比例不合理,继而导致水化热现象,后期施工阶段会引发温度应力影响,导致形成温度裂缝。除此之外,骨料是非常关键的构成部分,若骨料吸水性明显较差,含有大量杂质,同样会对混凝土使用效果产生不利影响,继而形成沉降裂缝,并产生严重的质量威胁。

3.3 施工方面

混凝土裂缝的形成与施工方面的因素影响至关重要。施工材料缺乏合理性与规范性,致使混凝土结构处理存在问题,从而形成相应的裂缝问题,如混凝土浇筑施工,由于浇筑连续性受到影响,实际浇筑施工阶段出现较长时间的中断施工,从而引发相应的裂缝问题。在混凝土浇筑施工阶段,并未对混凝土进行充分搅拌,混凝土结构内部热量不能得到释放,内外温差增加,极易形成相应的温度裂缝问题。混凝土结构后期养护施工阶段,若并未采取科学合理的养护管理,如保湿不到位,致使混凝土结构表面水分过度蒸发,以此形成相应的干缩裂缝问题。除此之外,若民用建筑地下室基础结构施工存在不合理的情况,致使基础结构缺乏良好的承载力,会引起不均匀沉降情况,以此形成沉降裂缝问题。

3.4 温度变化方面

热胀冷缩属物质的基础性质,而混凝土表现得更加显著,我国气候冷热交替较为明显,此种情况下,由于混凝土内外温差的变化,致使混凝土出现相应的变形。如果混凝土温度保持恒定,承受拉力性能会出现明显降低,若超过承受的标准范围,则会形成裂缝问题,且裂缝会随温度变化产生相应的变化[4]。

3.5 收缩变化方面

具体施工阶段,混凝土易受到收缩变化的影响形成裂缝。针对收缩形成的裂缝问题,可分成塑性收缩及缩水性收缩,塑性收缩通常在施工期间产生,混凝土浇筑期间较为常见,由于水泥存在水化反应,会造成大量水分蒸发,且骨料由于自身重量产生下沉,混凝土并未硬化的情况下产生收缩现象,从而产生裂缝。缩水性收缩通常出现在混凝土结构硬化后,表层水分发生大量蒸发,且温度缓慢下降,混凝土体积出现收缩,以此形成收缩裂缝。收缩变化引发的裂缝,通常同水泥品种、骨料与外掺剂、振捣和水灰比等有关。

4.1 材料的选择

对于混凝土用于民用建筑地下室来说,原材料的选择对于混凝土后期的安全性和功能性有很大的影响。一般而言,项目施工的整体质量取决于施工材料的选择,混凝土裂缝的出现很大程度上是因为材料的选择有问题,所以在制作混凝土整个过程中施工方要严格把握材料的使用,加强对水泥和掺和材料质量的管控,选择合适的水泥,可以降低混凝土内部的温度,有效防止内外温差过大,保持混凝土的强度和坚固度,避免膨胀裂缝的产生。除此之外,还要选用黏合度较大的水泥作为原材料,加强混凝土抗裂的能力,防止沉降裂缝的产生。选择合适的水泥,可以大大降低混合后混凝土对于温度的感知,防止出现膨胀裂缝的产生,同时,施工人员应该根据标准选择一定量的其他材料,来控制原材料自身的搭配比例,从而最大限度保障混凝土的安全性和功能性。

4.2 膨胀带

为了实现混凝土浇灌时能够无缝施工,膨胀带能够满足施工的要求。混凝土中膨胀剂的作用下无法完全补偿与混凝土早期的收缩,在施工过程中需要设置膨胀带。膨胀带需要设置在混凝土膨胀和收缩应力最大的部分,通常在地板中间,针对超过一半混凝土伸缩缝设置间距的情况需要使用多条膨胀带。其作用表现为:①膨胀带能够提高混凝土设计强度,和不设置膨胀带比能够提升8MPa左右,能够有效提高混凝土的强度和抗拉应力,有效避免了混凝土在中间部位断裂问题。②膨胀带中使用的膨胀剂需要比其他位置使用量较高,能够形成中间膨胀较大、两端膨胀较小的情况,以此来补偿收缩曲线。做法为:膨胀带宽3m左右,两端装有5mm钢丝网,带内和带外混凝土分开减少石子通过。钢丝网要用垂直的方式放置在钢筋之间,钢丝网两端固定在钢筋上。钢筋与膨胀带垂直,两端高出膨胀带2m,两端再使用钢筋固定,间接加密且钢筋直径缩小。膨胀带来的目的是为了避免混凝土发生形变问题,能够更加符合无缝施工的标准。

4.3 后浇带

在一定范围内结构的长度会影响温度的应力。后浇带和膨胀带都是施工过程中避免裂缝出现的有效方法,能够在混凝土早期时释放约束力。后浇带设计上与膨胀带不同,在钢筋断开、宽度标准和加强筋连接方面都有不同标准。①控制后浇带钢筋的总量能够更好地释放混凝土收缩应力。由于焊接施工较为方便,在楼板内钢筋及侧壁进行断开处理。同时由于在梁钢筋连接处焊接操作难度系数较大,需要保留一部分钢筋,尽量保证梁底钢筋的连贯。②后浇带内钢筋抗拉能力小于两侧混凝土抗拉能力,后浇带内钢筋提供拉伸变形,截断的后浇带宽度保留100mm即可,施工过程中为了操作方便常选取900mm。钢筋连续的后浇带需要根据施工需要选择性增加其宽度。

4.4 增强钢筋混凝土抗拉能力

混凝土裂缝问题出现与混凝土拉伸极限强度有关,而拉伸极限又与配筋率有所关联。所以为了避免裂缝问题则需要使用抗变形钢筋,能够在温度变化过程中更好地抵抗热胀冷缩带来的影响。在侧壁上还需要使用水平钢筋,对混凝土面层起到一定的保护。侧壁受到上下板的约束导致混凝土膨胀和收缩表现不一,为了解决这一问题需要设置水平暗梁提高整体的抗拉能力,能够有效避免裂缝问题出现[5]。

4.5 做好工程后期养护

混凝土养护是指让混凝土有一个适宜的环境条件。在混凝土早期的养护中,要特别注意混凝土的干湿程度,确保混凝土不会因为干缩而产生裂缝,但也要保证混凝土能够正常进行水化热作用,从而加强混凝土强度和持久性。施工人员还应注意对混凝土前期的保鲜,隔离措施,防止空气中的二氧化碳进入混凝土内部,导致钢筋的腐化,防止混凝土发生塑性裂缝的产生。此外,后期的养护也是有非常重要的作用,所以施工单位应该根据实际的环境情况适当调整养护的时间,从而达到有效防止混凝土裂缝产生的目的。

要控制民用建筑地下室中的裂缝问题,必须注意原材料混凝土的选择,在配比时要严格按照比例进行,选择骨料时要对有害物质、混合物进行精细处理,注意控制钢筋以及楼板的结构、位置问题,避免超重负荷造成压力,从而导致变形问题。

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