張平
裂縫產生的因素具有多元化的特點,有物理因素、化學因素、設計因素以及施工因素,可以通過優化施工前的準備以及制定科學合理的預防措施,整體提高建筑工程的混凝土施工質量,避免裂縫的出現[1]。
之所以會出現混凝土裂縫的情況,從物理因素的角度進行分析,其主要原因是混凝土自身收縮、溫度變化以及承載力不足等:(1)混凝土收縮的物理特性是自身的特性引發的,混凝土澆筑完畢后,開始進入硬化階段,這個階段混凝土會隨水分漸漸蒸發收縮變形,而在收縮期間內壓力強于自身的抗壓強度,混凝土就很容易出現裂縫。(2)受到水泥化熱影響,施工過程會產生大量的熱量,不斷地提升混凝土結構的內部溫度,溫度不容易散去,而外界的溫度較低,內外形成較大的溫差,混凝土結構受到應力的影響,容易產生裂縫。此外由于天氣變化,外界溫度急速下降,也會使混凝土遵循熱脹冷縮的物理效應,并出現溫差裂縫。(3)建筑工程地基的變化以及混凝土建筑承載過重等也會引發裂縫。
常見的混凝土裂縫化學因素主要有堿化反應與鋼筋腐蝕反應等。在進行混凝土攪拌時,混凝土中的物質接觸后,有可能出現堿性離子,這些離子與原材料的某些元素接觸之后產生化學反應,同時還會消耗大量的水分,從而引發混凝土裂縫的問題。此外,由于鋼筋外部的保護層過薄,在保護層被腐蝕之后,鋼筋就會與空氣中的氧氣和水分接觸,使鋼筋被腐蝕,周圍的混凝土也會被腐蝕。腐蝕物逐漸增多之后,混凝土會被嚴重擠壓變形,從而引發裂縫。
結構設計時考慮的結構面積尺寸不合理,或者配筋不合理都有可能在混凝土結構施工時產生裂縫。若結構設計計算不合理、或者設計圖紙不夠詳細,將對整個施工過程產生不良影響,降低施工效率,還影響混凝土利用率,致使混凝土產生裂縫,增加工程成本。此外,在設計時往往只注重強度要求,忽略了混凝土結構收縮和溫差特性的影響,容易使配筋不符合標準。
混凝土施工過程的質量控制,也是影響混凝土裂縫重要因素。混凝土結構主要施工過程包括原材料選擇、配合比設計、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養護等環節,如果某個環節控制不嚴或操作不規范,均會產生混凝土裂縫。
混凝土原材料是質量的基礎,在進行原材料選擇時,必須盡可能地選擇質量高的材料,科學合理地配置原材料,減少水化熱作用、收縮反應及堿性反應等因素引發的混凝土裂縫。一般來說,水泥材料應選擇水化熱低的水泥,建立并嚴格執行檢驗制度,保證入場的原材料質量,投入工程使用前還需進行復查,不合格的嚴禁使用。應嚴格控制混凝土的配合比,盡可能減少水泥用量。應在確保原材料質量前提下,嚴格按照“三低二摻一高”原則控制,即嚴格控制混凝土的含砂量,盡可能減少坍落度和降低水膠比,還可以摻入適量減水劑和引氣劑,常規混凝土應盡可能采用普通減水劑或中效減水劑,而高性能混凝土應當盡可能選用高效性減水劑。還應嚴格按照材料比例,盡量加大高鈣粉煤灰摻量,提高混凝土抗裂能力、抗拉強度、抗拉伸能力,從而防止混凝土產生裂縫。
要控制混凝土裂縫,保證房屋結構地基的穩固性,就要在設計階段根據其結構的特點進行合理的設置,例如合理布置鋼筋的間距和位置、合理分縫分塊、避免地基過度起伏等。此外,還要綜合考慮溫差和混凝土收縮特性等多種因素,提高相應的配筋率。如此整體提高房屋結構穩定性,不僅可以使得建筑物的承受能力大幅度提升,同時也可以有效降低混凝土裂縫產生的可能性。
2.3.1 加強混凝土澆筑、振搗及抹面
混凝土澆筑施工前,應先復核模板、鋼筋、預埋件及預留孔洞的位置、尺寸等參數,并確保牢固可靠,同時模板與混凝土接觸面應均勻地涂刷隔離劑。澆筑振搗過程應專人作業,振搗緊隨澆筑之后,振搗做到充分密實,不得過度振搗或漏振。混凝土澆筑結束之后,現場工作人員還需要將表面進行刮磨,保證混凝土表面不存在干粉水泥,與此同時還需要加強早期的養護。在澆筑完成之后,還需要及時使用材料進行覆蓋保溫以及認真的養護。
2.3.2 科學合理地進行養護
在混凝土澆筑完畢后12h 及時進行養護,養護時間應不小于14d,特殊混凝土應延長養護時間,以保證混凝土體處于濕潤狀態。嚴禁在混凝土終凝前過早拆模,拆模的時間應符合施工規范要求,杜絕過早拆模。
2.3.3 強化特殊部位施工處理
混凝土結構中特殊部位施工工藝處理適當與否,將直接影響混凝土裂縫的產生,因此應注意這些特殊部位的施工處理:(1)預埋管線的鋪設作業是混凝土結構關鍵部位,施工過程應嚴加控制,一般來說給排水管道、電力管線在鋪設時應盡量避免交叉,不可避免時應當加裝專用的接線盒,管線應固定牢靠,同時應在管線上部架設鋼筋網片(Φ6@100mm 寬度600mm)。(2)后澆帶完全按規范進行施工,混凝土應比兩側混凝土高一個強度等級,澆筑施工前支好模板,徹底鑿除疏松混凝土,留好施工縫,混凝土澆筑前要將后澆帶內雜物清理干凈,用水沖洗后刷純水泥漿一道。為提高混凝土整體的密實度,減少混凝土裂縫的產生,在施工過程應按照“二次振搗、三次抹平”進行,即第一次搗抹平后的澆筑混凝土應高于相鄰原結構約0.5cm,第二次振搗應等到混凝土間隔一個小時凝固之后進行,新澆筑的混凝土標高與原結構標高齊平,并在混凝土還未初凝前進行抹面修整,銜接的混凝土應平整密實。
加強現場工作人員的管理,對施工技術施工作業的注意事項、施工流程進行有效監督,確保混凝土施工的每一個細節都符合相關的規范和標準,例如澆筑振搗過程需安排專人觀測鋼筋、模板、支架、預孔洞及預埋件,若出現異常應及時采取措施。在實際施工期間,工作人員需按照圖紙的內容與現場管理人員以及技術人員討論工作的細節問題。只有保證施工過程的科學性以及合理性,才可以有效降低人為因素引發的混凝土裂縫問題。
對于對承載力沒有影響的表面縫隙,在處理操作時需要優先選擇表面修補法,它比較適用于裂縫寬度小于0.2mm 的裂縫,當然對于一些大面積的細縫也可以進行防漏和防滲處理工作。(1)表面涂抹水泥砂漿。首先應沿裂縫位置進行鑿毛處理,必要時還需要鑿除成凹槽形式,一般深度控制在1.5cm~2.0cm 范圍內,寬度控制在15cm~20cm 范圍內;然后清掃凹槽保持干凈、濕潤、不積水狀態,進而分三層涂抹水泥砂漿(1:2),涂抹后的總厚度以1.8cm為宜,表面應平整密實。此外,在工程實踐過程,還需要摻加1%~3%的氯化鐵防水劑,有利于增強防水作用和修復功能。(2)表面鑿槽嵌補。該類型的縫補工作需要沿著混凝土的裂縫鑿出一條深槽,而且在槽內放入水泥砂漿,環氧膠泥,瀝青油膏等產品,并在最上層做一層水泥砂漿保護層。混凝土裂縫槽內應該保持干凈、整潔、平整,如果存在不平整的情況,就需要先用水泥砂漿填補,等到槽內干燥之后再進行導滲和烘干,具備干作業條件后進行修補。施工時應先在表層做一層基層處理(一般采用素水泥或膠泥材料),然后將膠泥、瀝青或砂漿等嵌補材料均應填入槽內,確保充分地壓實平整,并在表面再作一層水泥漿(1 :2)抹面,以增加修復施工質量。
使用內部修補法最關鍵的是需要將膠結料壓入到縫隙中,因為膠結料具有較強的凝結功能以及硬化功能,它的縫補效果相對較好,可以使得結構重新恢復整體性,其被廣泛地應用到對整體性、密實性以及需具有較強防滲漏的性能的混凝土裂縫質量問題的處理中。裂縫灌縫一般采用專用水泥和化學補縫材料,以化學灌漿為例,更適用于0.2mm~1.5mm 寬度的混凝土裂縫。施工時首先用鏟刀清除裂縫兩邊的浮漿,打磨平整,將混凝土表面清洗干凈,將灌漿嘴出口對準裂縫,迅速按壓在混凝土表面,待粘牢后松手。將環氧樹脂、乙二胺、水泥按100 :10 :400 比例調成膠泥。沿裂縫全線封閉,特別注意將灌漿嘴底部封閉嚴實。膠泥封閉寬度在4cm 左右。在封閉裂縫的膠泥上抹肥皂水。將灌漿嘴和吹塵槍用塑料管連接,接通空氣機試氣。有氣泡出現處即為漏氣處。用膠泥補漏,重新試氣,直至無氣泡出現。將配好的灌漿料倒入油脂槍容筒,用塑料管連接最下部的灌漿嘴與油脂槍嘴。接通空壓機,有節奏地扳動槍機,灌漿液即壓入裂縫。當上一灌漿嘴有漿液冒出時,迅速拆除塑料管與灌漿嘴的連接,并用木塞堵住灌漿嘴。將油脂槍連同塑料管接到冒漿的灌漿嘴,繼續灌漿直至結束。
綜上所述,施工技術人員應充分了解并掌握混凝土結構裂縫產生的因素,并進行有效的預防措施加以控制。同時按照施工進程不斷的優化施工標準和施工方案,選擇科學合理的施工技術以及先進的施工材料,保證混凝土施工的安全,從而創建優質的建筑工程。