浅谈大体积钢筋砼裂缝质量通病产生的原因及其施工过程中工程管理控制要点

发表时间:2020/9/8   来源:《建筑实践》2020年4月10期   作者:谢彰哲
[导读] 混凝土作为建筑工程中的一项重要建筑材料

         摘要:混凝土作为建筑工程中的一项重要建筑材料,《大体积混凝土施工规范》中明确规定,在建筑工程施工中应使用尺寸大于1m的大体积混凝土,但是极易出现裂缝,引发裂缝的产生受混凝土中胶凝材料出现水化有直接关系,受收缩及水温变化影响较大,进而将其称为是大体积混凝土。砼一次性浇筑被广泛应用于复杂的建筑施工中,但是该种大体积砼浇筑方式极易引发裂缝质量通病的产生,对建筑工程的整体施工效果造成极大的影响。本文分析大体积钢筋砼裂缝质量通病产生的原因,并提出施工过程中工程管理控制要点。
         关键词:大体积钢筋砼;裂缝;原料控制;温度控制;施工控制

         前言:近年来,随着社会经济的快速发展,带动了建筑行业的发展,建筑结构越来越复杂,并且向深、大、重方向发展。现阶段,高层及超高层作为民用建筑中的一种重要建筑形式,主要是采用筏式基础及箱形基础,其建筑结构一大体积钢筋为主,虽然硬化度较强,但是无法避免会产生裂缝,为了防止对建筑行业的发展造成极大的影响,需要将裂缝程度控制在合理范围内,以防止对建筑结构的性能及质量产生极大的影响,加强大体积钢筋砼裂缝质量控制尤为重要。
一、大体积钢筋砼裂缝质量通病产生的原因
(一)温度裂缝
         温度裂缝是导致大体积钢筋砼裂缝出现质量问题的主要原因,之所以出现该种情况,首先,与温度过大有直接关系,在硬化期间砼结构中的水泥会释放出大量的水化热,促使砼结构内部的温度呈现出不断上升发展趋势,砼内部及表面的温差过大,并且砼内部所出现的膨胀相较于外部明显偏高,当砼表面受到的拉应力较大时,会大大降低早期抗拉强度,进而引发裂缝的产生。在表面处该种温度较大,但是一旦离开表面温度便会出现极度减弱情况,在接近表面范围内会产生裂缝,但是表面层以下部位处的结构则较为完整。其次,结构温度较大,引发该种情况的产生受外界约束作用影响,若在地基上浇筑大体积砼时,并且未能采用特殊措施对其进行处理,取消或放松约束,亦或者无法将约束消除掉,会直至贯穿温度裂缝。温度裂缝的形成包括以下三个时期,第一,初期裂缝,该种裂缝的形成时间为砼浇筑的升温期,受水化热因素影响,在砼浇筑后2-3d,会导致大体积钢筋砼的温度呈现出急剧上升趋势,在内热外冷作用影响下,进而产生“约束力”,若大于砼抗拉强度,将会引发裂缝的产生。第二,中期裂缝,该种裂缝的形成时间为水化热降温期,水化热的升温程度高达高峰后会呈现出逐渐下降发展趋势,当水化热散尽之后,结构物的温度与环境温度相接近,受结构温度影响,极易引发“外约束力”的产生,若产生的强度大于砼抗拉强度时极易引发裂缝的产生。第三,后期裂缝,当砼与周围的环境相接近,并且能够在所处环境中保持稳定状态时,砼本身属于一种不良导体,一旦环境条件发生变化,温度呈梯度的形式表现出来,当温度梯度过大时,便会引发砼裂缝的产生[1]。
(二)沉缩裂缝
         在大体积砼施工中砼沉缩裂缝作为一种重要内容,引发沉缩裂缝的产生与沉实不足、振捣不密实、表层浮浆过多、骨料下沉有直接关系,当砼浇筑工作结束后,若不能及时做好抹压实工作,并且未能对表面进行及时覆盖,当遭受到风吹日晒后,会加速表面水分的散失速度,引发干缩情况的产生。并且在早期阶段,砼的强度过低,无法有效抵御该种变形情况,进而引发开裂现象的产生。通过对以往大体积砼裂缝产生的原因进行分析可知,引发该种情况的产生与以下几方面因素有直接关系:第一,当温度与收缩之间的差值较大时,极易引发裂缝现象的产生,并且出现的裂缝越宽、越密。第二,若温度变化速度越快,收缩越明显,更容易产生开裂情况。第三,若基底对结构所产生的约束力越大,更易引发开裂现象的产生。第四,当温度之间具有较大的梯度时,本身所能够承受的温度之间的收缩厚度越小,增加了开裂现象的产生。第五,结构几何尺寸越大,开裂现象越容易出现[2]。
二、大体积钢筋砼裂缝质量通病施工过程中工程管理控制要点
(一)原料控制
         原料在建筑工程施工中尤为重要,原材料质量直接关系到建筑工程的整体施工效果。水泥作为建筑工程中的一种重要原材料,首先,需要对水泥的用量进行严格控制,并根据建筑工程的实际施工情况合理选择水泥。倡导优先使用425R普通水泥及525R普通水泥等高标号水泥,以促使水泥用量得以明显减少。应使用低热水泥,使水化热明显减少,混凝土的升温值降低。同时,还应选取后期强度值高的水泥,如,90d及120d水泥,使水泥量得以降低,峰值得以延缓。

在能够满足混凝土可泵性及设计要求的情况下,将425R水泥的用量控制在450kg/m3,将525R水泥的用量控制在360kg/m3,使砼的最高温度及所受的拉应力得以降低。其次,还需要对含泥量及骨料级配进行严格控制,使用的碎石为4-40mm连续级配碎石,将细度模数控制在2.80-3.00的中砂,将砂、石中的含泥量控制在1%以内,不可将有机质等杂物混合在里面,不可使用海砂。再次,合理选取外加剂,应严格按照建筑工程中的设计要求对外加剂进行合理选取,将一定用量的外加剂掺入到混凝土中,如,膨胀剂、防水剂、缓凝剂、减水剂等,通过外加剂的使用,有助于促进混凝土和易性的提升,将水量减少20%,将水灰比控制在0.55以下,初凝的总延长时间为5h。最后,优化配合比。在进行骨料选取上应保证应使用良好的级配,对砂石的质量进行严格控制,使水灰比得以降低,将外加剂及粉煤灰掺入到砼中,使水化热明显减少,水泥用量及砼温升均大大降低,减弱了砼的拉应力[3]。
(二)温度控制
         在条件允许的情况下,在对大体积砼进行浇灌时应杜绝在炎热的天气中进行,需要将砼搅拌时的温度控制在<25℃,将砼浇筑时的温度控制在<30℃。石子作为砼中的一种重要原材料,比热较小,石子在每立方米的砼中所占有的比重较大,水的比热最大,但是在每立方米的砼中所占有的重要仅占一小部分。因此,为了使砼出机的温度得以降低,需要通过降低石子的温度来实现。在降温时,可将水喷洒在骨料上以此来达到预冷的目的。在浇筑及运输砼时,需要做好防晒,减少辐射热,使浇筑的温度及砼搅拌的温度得以降低。在对砼进行浇筑时可分层进行,将厚度控制在30cm,使热量能够快速的散发出去,确保温度的分布更为均匀,将泌水及时抽走,以提升振捣的密实度,使弹性模量得以提高。
(三)施工控制
         为了提升大体积砼施工效果及质量,需要对孔道进行适当的预留,在内部做好冷气冷却及通循环冷水,将降温的速度控制在小于0.5-1.0℃/h。通常需要将分块分层浇筑应用于大型设备基础浇筑中,需要将每层的间隔时间控制在5-7d,将分块的厚度控制在1.0-1.5m,以加速水化热的散发,使约束作用得以减少。对于一些较长的基础结构,应每隔20-30m留一条0.5-1.0m的间断后浇缝,应确保钢筋本身具有连续性,于40d后再填筑膨胀的细石砼,应保证其填灌具有较强的密实性,使温度收缩应力得以大大消减。当砼浇筑工作结束后,需要将锯屑、草袋及草垫覆盖在表面,采用洒水的方式对其进行养护[4]。
(四)设计控制
         其设计控制工作应严格按照国家的相关规定要求进行,确保选取的方案能够实现最优化,保证配筋的合理性,提出合理化的构造措施,并且还需要考虑到施工条件及技术的可能性,以确保施工的正确性,对砼裂缝进行有效控制。需要将低或中水化热水泥应用于实际的施工中,使砼内部的温度得以有效降低。并且在实际的施工期间,需要对水用量及水泥用量进行严格控制,并将合适的减水剂掺加进去,使砼级配得以优化,砼浇筑、搅拌、振捣工艺得以改进,砼的抗裂度能够得到明显的提升。因此,应严格按照国家所规定的砼结构验收规范及工程施工标准要求开展各项施工工作,在有必要的情况下应加大对必要技术组织的应用,以此来完成对大体积钢筋砼结构裂缝进行控制。
(五)砼的养护
         当砼浇筑工作结束后,要求施工企业需要将砼的保温保湿养护作为一项重要的工作内容,确保能够取得良好的降温效果,使温度应力得以降低。但是在夏季到来时,应注意保湿,并避免出现暴晒情况。在冬季到来时,需要将保温覆盖作为一项重要内容,并采用合理化的措施,避免急剧温度梯度情况的产生。养护工作应长时间进行,需要将拆模的时间控制在合理范围内,降低降温的速度及时间,将砼的“应力松弛效应”充分的发挥出来。对施工单位的温度管理及监测情况进行督促及控制,需要将砼的内外部温差控制在小于25度,并对养护措施及保温措施进行及时调整,避免砼的湿度及温度梯度出现过大情况,以此来完成对有害裂缝进行有效的控制。
结论:基于大体积混凝土在实际的施工过程中出现的质量通病问题,引发问题的产生与温度裂缝及沉缩裂缝有直接关系,应加强工程管理控制,做好原料控制、温度控制、施工控制、设计控制、砼的养护工作,以此来控制大体积混凝土施工裂缝及温度裂缝的产生,有效控制住质量通病,确保建筑工程各项工作的顺利开展。
参考文献:
[1]郭薇. 浅谈大体积钢筋砼裂缝质量通病产生的原因及其施工过程中工程管理控制要点[J]. 环球市场, 2016, (23):150-150.
[2]樊亮.大体积混凝土裂缝质量控制的监理措施[J].珠江水运,2019(21):25-26.
[3]张晋纶.大体积混凝土裂缝的危害及质量控制措施探析[J].河南建材,2019(03):217-218.
[4]王新选.剖析铁路桥墩大体积混凝土质量控制及裂缝隐患防治[J].甘肃科技,2018,34(13):92-94.
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