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施工工藝對鋼筋混凝土結構裂縫的影響

來源:期刊VIP網所屬分類:建筑工程時間:瀏覽:

隨著人民生活水平的不斷提高和商品房的推廣普及,社會對房屋質量的要求也越來越高,房屋質量問題投訴也成了社會熱點問題之一,鋼筋混凝土結構裂縫問題也同時得到了前所未有的關注。由于鋼筋混凝土材料自身特性導致其裂縫產生的原因極其多樣和復雜,基本上可涉及混凝土自身的收縮特性、地基沉降、結構設計計算誤差導致某些部位受拉應力應變過大、施工工藝不當等幾個方面的原因或以上原因的綜合作用。本文將結合一些工程實例,重點探討施工工藝對鋼筋混凝土結構產生裂縫的影響,并力圖找出相應的解決對策。
1.現澆鋼筋混凝土梁板裂縫
       梁板混凝土由于施工工藝影響而產生開裂的原因:
1.1 拆模過早或拆模后再次支撐
    由于工期或模板成本等方面的原因,未等到同條件養護試塊達到設計強度100%就提前拆模是很普遍的現象,有些工地甚至沒有制作同條件養護試塊,僅憑經驗或遷就工期進度等因素來確定拆模時間。由于每個樓層的梁板都承受了一個樓層甚至兩個樓層的全部施工荷載(含模板、鋼筋、混凝土和施工人員與設備重量),因此在拆除模板時如混凝土強度未達到強度的100%將很容易因承受施工荷載而開裂。
有些工程采取拆模后在梁底或板底進行再次支撐的方法,以為可以起到承受和傳遞上部施工荷載的作用,實際上在拆模時混凝土就因承受施工荷載已經開裂(裂縫不一定都是肉眼可見的,隨著時間推移可能發展為可見裂縫),故此方法在施工中也不宜采用。如想加大模板周轉率應按模板早拆模式進行設計安裝模板,拆模的同時保留足夠的支撐(而非二次支撐)方可起到承受和傳遞施工荷載的作用,但前提是仍應制作同條件養護試塊以提供數據對模板早拆模式進行計算以確保混凝土受力的合理性。
1.2 過早承受施工荷載
由于工期與成本方面的原因,現在大部分工程在結構施工時均要求趕工完成。梁板混凝土在澆搗玩抽往往僅可以上人時(即混凝土僅僅終凝或終凝后僅數小時),就已經開始承受施工荷載(含鋼筋、模板、人員等),而此時混凝土幾乎沒有強度,而模板的剛度是不足以抵抗施工荷載引起的變形的,特別是塔式起重機在板面垂直御物時的沖擊極易在混凝土中形成肉眼看不見的裂縫(即“暗傷”),這些裂縫在將來的諸多因素影響下可能發展為肉眼可見的裂縫。于2002年5月1日實施的福建省工程建設地方標準《預拌混凝土生產施工技術規程》(DBJ13-42-2002)中的5.6.1條規定:在已澆筑混凝土的強度未達到1.2Mpa之前,不得在其上踩踏。混凝土澆筑完畢24h后,方可進行施工放樣等輕微活動,嚴禁在板上堆加 荷載。當采用緩凝劑或氣溫低于15℃時,還須適當延長時間。5.6.2條規定:樓(屋面)板混凝土澆筑完畢48h后,方可在其上安裝模板支架及從事其它施工行為,嚴禁集中堆載。嚴禁在樓(屋面)板上傾倒磚石。塔吊裝卸模板、鋼筋時,應使模板、鋼筋緩慢落在設有墊板的樓(屋面)板上方可卸吊鉤,墊板應設在有下層支柱的梁上。但在實際工程施工中,筆者發現工程項目能真正按此2條條款執行的很少,看來法規的宣貫與執行也是當務之急。
1.3 表面處理不當或養護不力 
由于商品混凝土(特別是泵送混凝土)一般含砂漿量較大且摻有一定數量的摻合料(礦粉、粉煤灰),盡管強調振搗過程中不過振及使用正確的振搗方式,但混凝土表面或多或少總有一定的浮漿層,這種表面浮漿層是極易干縮龜裂的,所以特別強調表面的處理與養護的重要性。表面處理方法一般是在混凝土初凝后在表面進行二次抹面并搓毛,此方法一般可有效避免表面龜裂,但此道工序進行的時機必須在混凝土初凝后終凝前的這段時間內,否則就沒有效果。充分的養護對商品混凝土的重要性在此就不多敘述了,因為表面龜裂或養護不足引起的表面干縮裂縫嚴重時也會發展為穿透的裂縫,從而影響構件的使用與受力性能。
1.4 其他原因
(1)混凝土初凝后終凝前被擾動:筆者曾受邀鑒定一高層商住樓項目工程混凝土,在十一層梁板拆模后發現其中一跨樓板布滿無規則穿透裂縫,而其余梁板均正常,在與施工單位探討原因時,施工單位反映跨梁板澆搗混凝土時曾出現輕微塌模,后用加固支撐的辦法將底模恢復原位,故判斷為在塌模后加固支撐時擾動了樓板混凝土引起混凝土開裂。故在施工過程中,在混凝土終凝后并達到一定強度前要盡量避免擾動。
(2)溫度應力:溫度應力也就是材料通過熱脹冷縮產生變形而產生的應力。混凝土結構產生溫度應力一般分兩種情況:一種是大體積混凝土由于水泥水化產生的熱量無法及時散熱使混凝土內外形成溫度梯度導致混凝土內外熱脹率不同而產生溫度應力,當應力超出混凝土的抗拉強度時混凝土就出現開裂。此種情況常發生于大體積基礎底板或一些大體積的轉換層梁板,避免此種情況出現的措施就是想辦法降低混凝土內外的溫差,一般采取在混凝土表面進行保溫或在混凝土內部進行降溫的方法(安裝循環水冷卻系統)或兩種方法同時采用的方法進行,進行以上措施時如有必要應同時監測混凝土內外溫度,以指導和確保以上措施的有效進行。另一種情況是混凝土構件尺寸過大引起的,此種構件在熱脹冷縮變形時由于其端部收到約束引起內部產生應變和應力,當內部產生的應力超過混凝土的抗拉強度因而開裂。避免此種情形采取的措施一般是在構建合適的部位設置溫度伸縮縫或后澆帶,減小構建尺寸以減小熱脹冷縮變形。
2.現澆鋼筋混凝土墻體裂縫
     墻體開裂常見于地下室外墻等長度較長的墻體,墻體混凝土由于施工藝影響而產生開裂的原因。
2.1 后澆帶設置不當或不設
筆者在工作中遇到能按規范規定的長度設置墻體后澆帶的工程項目極少,有些工程甚至根本不設墻體后澆帶。過長的墻體的混凝土在硬化過程中其收縮應力或墻體本身的熱脹冷縮極易使墻體產生開裂。對于長度較長的墻體,建議按規范規定的長度設置后澆帶,這是防止墻體開裂的非常有效的方法。筆者曾見到一個工程的地下室外墻是分二次澆搗成形的,墻體被等分若干墻段,每段落約18m長,第一次跳躍澆搗一半的墻段,一周后再澆搗余下的各墻段,此種工藝澆搗的地下室外墻未發現任何裂縫,取得了較理想的效果。當然,各墻段之間均埋設了鋼板止水帶等防水設施以保證施工縫處的防水功能。
2.2 養護不當
墻體的養護比較困難,如墻體表面早期失水則很容易形成表面干縮裂縫。一些工地采用噴淋并在墻體兩側掛麻袋(草袋)等方法取得了較好的效果。實際上如果一些工地無法采取此種措施(噴淋并掛麻袋、草袋),而現有模板密封性較好的情況下,特別是鋼模,延遲拆模也不失為一種權宜之計。當然,如果使用養護劑等技術手段也應該是更好的一種選擇。
鋼筋混凝土結構產生裂縫的原因是極其多樣和復雜的。事實上,在肉眼無法發現裂縫的鋼筋混凝土構件中仍然存在大量肉眼不可見(電子顯微鏡下可見)的裂縫。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面綜合考慮,盡量避免和減少裂縫或將裂縫寬度控制在無害的范圍內。此外社會在重視混凝土裂縫的同時也應提倡正確認識裂縫,對結構受力無害的裂縫通過有效處理(如化學灌漿)后均可滿足使用和耐久性要求,大可不必引起不必要的恐懼。
參考文獻:
1預拌混凝土生產施工技術規程(DBJ  13-42-2002)

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