浅谈高层建筑高强混凝土裂缝的预防和控制

发表时间:2021/3/29   来源:《城镇建设》2021年第1期   作者:贾竣淇 刘强 熊俊青
[导读] 随着国家城市建设的迅猛发展,一座座高层甚至超高层建筑拔地而起,
        贾竣淇 刘强 熊俊青
        (中建八局第四建设有限公司,山东 济南 250000)
        [摘要] 随着国家城市建设的迅猛发展,一座座高层甚至超高层建筑拔地而起,高强度混凝土在高层建筑结构中的应用和需求越来越普遍。裂缝作为混凝土结构、特别是高强混凝土结构的施工质量通病,对建筑使用功能、结构安全及耐久性产生重要影响。
        [关键词] 高层建筑;高强混凝土;裂缝;控制
        随着城市经济的迅猛发展,建筑业早已成为国民经济产业的重要支柱。一座座高层建筑如雨后春笋般快速生长,成为城市新兴地标。为节约用地,降低土地成本,对建筑高度的追求与日俱增,高强混凝土的需求也随之水涨船高。
        高强混凝土相较于普通强度混凝土,具有明显的优越性。其优越性主要体现在三个方面:①一般情况下,混凝土强度等级从C30提高到C60,结构受压构件可节省混凝土用量约30%:结构受弯曲构件可节省混凝土大约10%-20%;②高强度混凝土的密实性能好, 抗渗性抗冻性优于普通混凝土。耐侵蚀和冲刷的能力同样优于普通混凝土,可大大提高工程使用寿命。③高强混凝土强度高变形小,可提高结构构件的刚度,改善建筑物的变形性能。
        然而高强混凝土与普通混凝土的不同,使其早期硬化过程中会受到温度变化、干燥收缩及自收缩等的复合作用,它将比普通强度的混凝土更倾向于早期开裂。所以,探索研究裂缝产生原因、寻求其控制对策将是混凝土发展及施工的一个重要方向。
        1 高强混凝土构件产生裂缝的原因分析
        (1)高强混凝土水化热较普通混凝土高,内部升温快升温高,混凝土内外部产生一定的温差,导致热量散发,混凝土内外水化程度不一致,且混凝土早期强度低,拉应力小于混凝土产生的温度应力,混凝土被拉裂,形成温度裂缝。这种裂缝产生较早,一旦贯穿,产生应力集中,将由温度裂缝进一步发展成结构裂缝。
        (2)高强度混凝土与普通混凝土相比较,其性能本身存在质的区别,高强度混凝土早期强度发展较快,自由水消耗也比普通混凝土快,且结构本身具有较高的密实性,外界水很难渗入,在混凝土的自收缩下产生裂缝。其次,在高层建筑施工中,混凝土浇筑均采用泵送商品混凝土。若商混厂家对原材料把关不严,混凝土粗细骨料未考虑含水率,配合比未做调整,造成水胶比过大,混凝土坍落度增大,混凝土强度也会随之降低。这样在施工过程中,混凝土容易因离析而产生裂缝。
        (3)高强混凝土一般浇筑体量较大,高强混凝土在其强度发展过程中受到模板和钢筋等的自然约束,在混凝土初凝期的抗拉强度超过了结构内部不断变化的次应力所致。且在混凝土在浇筑过程中,结构内钢筋紧密,振动棒漏振或者少振,因振捣不到位造成构件蜂窝麻面,混凝土表面也会因外界温度变化而被拉裂。
        (4)高层建筑高强混凝土构件施工,有些施工人员存在认为拆模淋水养护散热快的错误认识。混凝土终凝后释放大量水化热,模板拆除后,混凝土直接与外界接触,加上水的冷却作用,混凝土梁侧面容易形成裂缝。且施工现场较少存在储存的养护专用水,导致养护用水的水温控制得不到保证。
        2 高强混凝土构件裂缝控制措施
        由我单位承接的济南市西客站片区某公建项目,在项目施工过程中,针对高强混凝土裂缝问题,积极组织设计、商混厂家、业主及监理等单位群策群力,制定裂缝控制措施,落实在施工生产过程,对工程混凝土裂缝防治起到了积极作用。


        本工程为框架剪力墙结构,总建筑面积122654.5㎡,地下二层(局部一层),地上22-29层,为商业办公及商务公寓用途,底层商业裙房层高4.5m,标准层层高3.3m,最大建筑高度99.3m。主楼8层一下受压构件混凝土强度等级为C60。
        2.1 优化配比及原材控制
        ①使用高效减水剂,降低单方混凝土用水,这不仅是混凝土获得高性能的途径,也是高强混凝土裂缝控制的有效途径。②加入适当的膨胀剂。采用掺用抗裂膨胀纤维的方式使混凝土变成补偿收缩混凝土,这除了产生微膨胀对混凝土的收缩进行了补偿外,还能相应降低水泥用量和水化热,可使剪力墙混凝土的内部最高温度得到一定的降低,促进最大温值得到控制,可以对剪力墙混凝土裂缝的产生起到一定的控制作用,减小了裂缝发生的可能性。③对组成混凝土的各种原材进行有效的检测,如:水泥的体积安定性、强度,砂的含泥量、细度模数,碎石的级配、强度、外加剂的掺量、性能等作原材料检验。同时项目不定时组织对原材料的抽检、送检。
        2.2 施工及技术措施控制
        ①来料质量。在混凝土浇筑前检查混凝土送料单,核对配合比,检查混凝土运输时间及混凝土坍落度。混凝土生产厂家实验室主任坐班跟踪,根据现场混凝土入模情况,随时监控水胶比,确保混凝土成品质量。②温差控制。在墙柱内预埋测温管,埋于中部,长度埋深为墙体高度的一半,以便测混凝土浇筑后的内部温度,混凝土表面和大气温度直接测设。如果温度测出超过混凝土内、外温度大于25℃或混凝土体表温度和大气温度之差大于25℃,采用温水养护,确保温差控制在20℃以内。③交底及组织安排。混凝土振捣保证模板内各个部位混凝土密实、均匀。为防止漏振、欠振。每栋楼面配备3套振捣机具,模板作业面同时使用2台插入式振动棒,交错设置。对于梁上部水平施工缝混凝土施工,更要加密振捣点,并适当延长振捣时间。组织有经验的专业队伍施工,做好技术交底工作,让每一个工人从思想上重视高强度混凝土的施工难度及重要性。浇筑混凝土前,先将基层和模板浇水湿透,避免过多吸收混凝土的水分。浇筑剪力墙高强混凝土前,清理干净模板内的杂物,用干净的水湿润模板,并不得有积水。施工混凝土时,混凝土振捣棒每次插入的深度,前后交叉100mm 即可,不能超深振捣原已振实的混凝土。控制好拆模时间,避免过早拆模及拆除过程中严禁使用大锤和撬棍拆除模板,导致混凝土出现裂缝。
        2.3 养护控制
        控制拆模时间,拆模后立即进行覆膜养护,混凝土体内早期大量的热量散发,会在膜的内侧聚集水珠,通过薄膜与外界隔离,防止水分流失,并利用其散失在膜内侧聚集的水珠对混凝土起自然养护作用。同时,薄膜覆盖会起到保温作用,散发的热气其水珠也会有一定的温度,这样可以有效降低、减小混凝土内外温差,使混凝土强度正常发展。覆膜2-3天应及时喷洒养护用水,补充流失水分,并保持养护湿度。对不具备覆膜养护条件的结构构件,增加湿润养护频率,注意养护用水温度。拆模后,对表面预埋孔作简单处理后,即时将成品养护液喷洒在混凝土构件上,以锁住混凝土早期因水化热大从混凝土内部带走的大量水份,同时也使其内外温差不至于过大,起到保温的作用。
        3 结语
        随着高层建筑越来越多,作为在高层建筑施工中广泛应用的高强混凝土施工技术也受到广泛关注,与此同时, 质量控制措施的日趋完善、科学化和工艺化越来越合理、越来越安全高效, 能够更加严格的控制高强度混凝土的质量, 对建筑施工安全提供有力保障。
        本工程在对高强混凝土裂缝控制过程中,对高强混凝土产生裂缝现象的原因进行了充分的分析,并且对多方面的影响因素进行了组织整理及完善处理,通过优化配比设计方案,从多方面对问题进行考虑,包括设计方案以及对于原材料的把控、施工过程中施工工法的优化等。最大程度上减少高强混凝土裂缝现象的发生,有利于提高工程质量,更好地满足对使用功能的需求。
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