建筑结构分区

混凝土结构工程的防裂措施!

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[摘   要]由于在以往的混凝土结构工程施工中存在较多的地下车库结构裂缝和墙梁板的早期和后期裂缝问题,为了防止在今后的工程中重复出现此类裂缝,特提出相应的预防措施。这些措施有设计方面的,有施工方面的,有原材料质量控制方面的,有混凝土配合比优化方面的,有混凝土养护方面的。 [关键词]结构裂缝;后浇带;混凝土 本文根据近些年的混凝土供货和回访总结,参照混凝土结构实际发生的裂缝现象,分析了其产生原因,提出了相应防裂措施。

[摘   要]由于在以往的混凝土结构工程施工中存在较多的地下车库结构裂缝和墙梁板的早期和后期裂缝问题,为了防止在今后的工程中重复出现此类裂缝,特提出相应的预防措施。这些措施有设计方面的,有施工方面的,有原材料质量控制方面的,有混凝土配合比优化方面的,有混凝土养护方面的。


[关键词]结构裂缝;后浇带;混凝土


本文根据近些年的混凝土供货和回访总结,参照混凝土结构实际发生的裂缝现象,分析了其产生原因,提出了相应防裂措施。


1  后浇带的设计问题


1.1  伸缩缝的最大间距


规范规定不得大于 45m,当结构长度超过 45m 时,就需要增设后浇带。这一规定过于笼统,因为材料的热胀冷缩是与温差成正比的。若在夏季浇筑混凝土的入模温度在35℃ 左右(临沂地区),而到冬季最冷的时候与外界接触的混凝土结构的最低温度可能达到 -13℃ 左右,这时候的季节温差就会达到 48℃ 左右,在这时混凝土结构内部就会产生很大的拉应力,致使在结构较长的中部相对薄弱的位置拉开裂缝。伸缩缝或后浇带留置的最大间距应根据季节温差大小来确定。若在冬期浇筑的混凝土,其收缩温差较小,但膨胀温差很大;而在暑期浇筑的混凝土,其收缩温差很大,而膨胀温差较小。在春秋季浇筑的混凝土,其膨胀和收缩的温差都比较适中。如果要想防止裂缝,就要尽量减少收缩温差;但是当无法避免收缩温差过大时,那就要在较长的结构中部设置后浇带,其间距不宜超过30m。若在冬期浇筑混凝土结构时,后浇带间距就可以加大到 60m。因此,在确定后浇带间距时,应考虑该混凝土结构在什么季节施工,应符合“冬长夏短”的原则。


1.2  后浇带之中的钢筋连接


在许多大型住宅小区的地下车库顶板中后浇带之中的钢筋都是按原设计施工的,后浇带两边的钢筋是联通的,没有把钢筋断开。当结构混凝土因温度降低而产生收缩时,后浇带两侧的混凝土会因对方的收缩而产生的拉应力通过钢筋互相传递到另一边,从而加大了结构内部的拉应力,导致裂缝产生。后浇带两边4~7m 的范围内出现裂缝就是这个原因导致的。我们在 2006 年曾经供应过一个地下车库,该车库东西方向长 120m、宽 20m,由两个后浇带均分为三段。该车库顶板于5 月下旬浇筑,在 7 月上旬就浇筑完了两个后浇带。等到 10 月下旬来了第一场寒流后,车库顶板中段的中部就出现了 8 道横向裂缝,并且在两个后浇带的两侧施工缝处也都拉开了。而东西两段的中部就没有出现裂缝,这就很清楚地表明了东西两段的收缩拉应力是通过钢筋向中段传递的。


因此,建议在 4~10 月份期间浇筑的混凝土结构若有后浇带时,在钢筋绑扎过程中,后浇带处的钢筋应采用人工搭接法或单面焊接法(焊接时应待到后浇带混凝土浇筑前进行,不得过早连接)。这样的后浇带之中的钢筋是可以自由伸缩的,不会相互传递应力。


2  后浇带的施工


2.1  后浇带混凝土的浇筑时间


设置后浇带是为了防止出现裂缝,所以应选择不容易裂缝的时间段来浇筑后浇带混凝土。建议在11~3 月期间浇筑后浇带混凝土,最好选择日平均气温在 3~10℃ 的日子里浇筑,因为当温度过低时,混凝土容易遭受冻害。


2.2  后浇带混凝土的补偿收缩


设计上都要求在后浇带处要浇筑微膨胀混凝土,其限制膨胀率不得小于0.025%(JGJ/T 178-2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》中 3.0.3 规定),混凝土的强度等级都要提高一个等级。但是,有哪个工地去试验过微膨胀混凝土的限制膨胀率呢?又有几个需方或监理员到供方生产地点进行监督,察看其是否掺加了合格的膨胀剂呢?这方面存在的问题还望引起有关部门的重视。


3  地下车库外墙和顶板


3.1  地下车库和主楼筏板


随着高层建筑的迅速崛起,主楼筏板也越来越厚,大多数都超过了 1m 的厚度,成为大体积混凝土。由于大体积混凝土内部的水化热较高,如果控制不好,容易引起混凝土表面裂缝。经过这些年的实践可以看出,只要把中心温度与表面温度的温差控制在25℃ 以内,侧模拆除不要过早(1d 就拆模),就不容易裂缝。因此,有些设计人员在筏板设计中要求掺加抗裂纤维,实在是没有必要。


3.2  地下室外墙和顶板


由于地下室外墙的混凝土等级较高,都具有防水抗渗要求,长度较大,受到环境因素影响又较多,外墙比较容易产生竖向裂缝;顶板容易在后浇带两侧附近裂开。裂缝的规律是:混凝土强度等级越高越容易裂;混凝土的入模温度越高越容易裂;外墙和顶板的长度越长越容易裂;混凝土的自收缩率越大越容易裂。因此,应结合施工现场的实际情况制定混凝土施工方案,然后才能浇筑混凝土。具体防裂措施如下:


3.2.1  掺加膨胀剂或抗裂纤维


因为外墙和顶板都是抗渗混凝土,所以应在混凝土内掺加膨胀剂。掺加原则是:当平均大气温度低于10℃ 时,可以按胶凝材料的 5% 掺加膨胀剂;当平均大气温度低于 20℃ 时,可以按胶凝材料的 7% 掺加膨胀剂;当平均大气温度大于 20℃ 时,可以按胶凝材料的9% 掺加膨胀剂,并同时掺加0.6~0.8㎏/m3 抗裂纤维;当平均大气温度大于 30℃ 时,可以按胶凝材料的10%掺加膨胀剂,并同时掺加0.8~1.0㎏/m³ 抗裂纤维。当混凝土的强度等级为 C35 时,抗裂纤维掺加量取下限,C40 时取中值,大于 C40 时取上限。


3.2.2  外墙和顶板在后浇带处的纵向钢筋应采用搭接法连接


若采用单面搭接焊时,焊口应在后浇带混凝土浇筑前进行焊接。若在 4~10月份浇筑外墙和顶板混凝土的,后浇带处的纵向钢筋必须采用上述方法连接,否则,容易在后浇带两侧附近产生裂缝。若在 12~2 月份浇筑外墙和顶板混凝土的,后浇带处的纵向钢筋可按设计要求连接。


3.2.3  使用质量较好的原材料


水泥使用 P·O42.5 级,其标准稠度不得大于 29%(标准稠度越小越好)。砂子应采用符合标准要求的中砂,近期要特别控制砂子的含泥量不得超过3%,10mm 以上的鹅卵石含量不得大于 15%,用于 C40 以上混凝土时,其鹅卵石含量不得大于 10%。石子应采用符合标准要求的 5~25mm 连续粒级的石灰岩碎石,其页岩和黄皮颗粒含量不得过多,含泥量不得超标。粉煤灰应采用Ⅰ级、Ⅱ级,Ⅱ级粉煤灰的需水量比不得大于 102%(粉煤灰的需水量比越小越好),Ⅲ 级灰不得用于结构混凝土中。矿粉应采用 S95 级或 S105 级的,其活性越高越好。外加剂应采用聚羧酸型的,因为该外加剂的收缩率比较小。


3.2.4  做好混凝土配合比的优化


若要想配制出收缩率较小的混凝土,必须注意以下几点:


(1)选用合格的中砂,其细度模数控制在 2.7~3.1 较好,砂率宜控制在40%~46%,胶凝材料越多,砂率越小;反之越大。


当只有细砂时,可采用细砂与机制砂搭配使用,即细砂比机制砂为 3:7较合适。


若配制抗渗防裂混凝土时,不宜掺加矿粉,因矿粉的收缩率较大。也可适量少掺一些,按胶凝材料计算,其掺量不得超过15%。


若混凝土强度等级较高时(大于 C40),最好选用Ⅰ级粉煤灰,使用聚羧酸泵送剂,采用P·O52.5 级水泥。


3.2.5  降低拌合用水温度


当在暑期遇到大于 C45 的混凝土浇筑较长的剪力墙或地下室外墙时,可以采用冰块降温法。就是根据热工计算,在生产高等级混凝土前先把一定量的冰块放入水池内,使冰块融化来降低水的温度,以此达到降低混凝土出机温度和入模温度。尽量控制混凝土的入模温度不大于30℃,这样所浇筑的混凝土结构就不容易出现裂缝。


3.2.6  增加地下室外墙的水平配筋率


若处在暑期施工,混凝土强度等级又大于 C40 时,其外墙的水平配筋间距不得大于150mm,Ⅱ 级钢筋直径不小于16mm。当设计图纸不符合该要求时,应向设计单位提出变更。


3.2.7  加强对混凝土公司的质量监督


由需方技术人员和监理员共同到搅拌站主控室查看生产配合比是否与供方出具的配合比报告相一致。现场察看砂石的表观质量。查看水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和外加剂的合格证。特别要查看膨胀剂的出厂过磅单。当前在山东省范围内,合格膨胀剂的送货单价都不低于750 元/吨。应要求供方在膨胀剂大货进场时通知需方派人到搅拌站见证取样,并快速测试其膨胀性能。即:称取 P·O42.5 级水泥 1350g,膨胀剂 150g,水675g,倒入净浆搅拌机,搅拌成水泥浆。然后用漏斗插在啤酒瓶上(瓶子的容积不小于 600mL),把水泥浆倒入啤酒瓶内,将瓶子轻轻振动使水泥浆密实,盖上瓶盖。放在试验室内,在瓶子上贴上经双方签字的标签。静置7d 观察瓶子是否出现裂缝,若出现一条裂缝,说明其膨胀率接近合格,若出现 2~3 条裂缝,则说明其膨胀率达到合格要求;若出现的裂缝大于 3 条,就说明其膨胀率较高;若瓶身没有出现裂缝,则该批膨胀剂不合格。不合格的膨胀剂绝对不能用于抗渗防裂混凝土中。


膨胀剂的颜色呈微红色,察看膨胀剂罐的进料管口是否有微红色的粉末,如果没有,这个罐内就不是膨胀剂。应追究供方责任。


4  对结构混凝土的养护


(1)混凝土终凝后应即时对混凝土构件进行覆盖养护。由于混凝土拌合物中掺有粉煤灰和外加剂,按国家标准要求混凝土构件的养护时间不得少于14d。若混凝土构件早期养护不够,其 28d 强度将大受影响。因此为了保证混凝土工程质量,除严格按标准、规范施工浇捣混凝土外,施工单位一定要做好混凝土的养护工作。对于墙、柱等部位的混凝土构件,在拆模后立即安排专人喷水养护,每小时不少于一遍(喷水养护不少于14d),柱子可用塑料薄膜包裹养护,包裹前先洒水润透。请注意:墙柱若想使用混凝土养护液养护时,必须先到有资质的检测部门检测合格后才能使用。


(2)现浇板浇筑一段后,用振动棒水平拉振板面达到密实,然后用木搓板把板面搓平,再把塑料薄膜自前向后随抹随苫上(每一段薄膜的开头和收尾用抹子拍压一下,使薄膜与板面黏结好)。这是防止现浇板早期裂纹的有效方法。若遇有大风天气,可在薄膜上洒一些砂子,防止塑料膜被风刮起。也可用水管捏扁向板面洒水,并设专人看护,发现有薄膜刮起,及时洒水重新苫盖好。放线后应保证洒水养护不少于14d。


(3)混凝土进入冬期施工时,现浇板面的养护同上第(2)条,柱子采用塑料薄膜缠裹。墙面在拆除模板后立即安排施工人员把塑料薄膜粘到墙面上。先根据薄膜宽度每边减少10cm,垂直把双面胶贴于墙面上,然后自上而下滚贴薄膜至地面,再用壁纸刀割断薄膜,薄膜应拐出地面 5cm,用清理的建筑垃圾或砂子把薄膜端部压住。薄膜顶部还应横贴一道双面胶把顶部封严。每幅薄膜之间搭接宽度为3~5cm,每隔半米用胶带把两幅薄膜粘紧。必须做到上到顶,下到底,两边到墙角或洞口。当遇有洞口时,薄膜应紧贴洞口侧壁绕向另一面。窗台下的非承重墙段可不贴薄膜,但窗顶部必须粘贴薄膜,并且要封闭严密。


(4)混凝土未达到 1.2MPa 以前不得堆放重物,更不得对现浇板面产生冲击荷载。当吊钢筋或架管时应放于梁上或沿墙边放置,不得放于板跨中部。


5  结束语


综上所述,要想防止混凝土结构的裂缝,就必须遵守以上的原则或建议:设计伸缩缝或后浇带时应根据该地区所处的季节温差大小确定,遵守“冬长夏短”的规律。后浇带处的纵向钢筋(垂直于后浇带方向)应采用搭接连接。要控制好进场原材料的质量,严禁砂石的含泥量超标,水泥标准稠度不大于29%;优化混凝土配合比,采用合理的砂率,不使用细砂,但可采用细砂与机制砂搭配使用。使用优质的原材料。容易产生裂缝的长墙和地下室顶板应根据季节温差大小来掺加合格的膨胀剂和抗裂纤维。认真做好混凝土构件的养护工作。加强对混凝土公司的质量监督,不定期地到搅拌站进行突击检查。


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