建筑施工中混凝土裂缝产生原因与防治技术分析
摘要
关键词
建筑施工;混凝土裂缝;原因与防治
正文
随着我国城镇化进程的不断推进,各类高层建筑及大型基础设施建设项目的不断增加,混凝土作为主要建筑材料的使用与应用日益增多。然而,在实际工程中,混凝土开裂现象时有发生,不仅影响了建筑的美观与使用功能,而且会对结构产生更大的安全隐患。目前,混凝土裂缝成因及防控技术已得到广泛关注,但因施工环境复杂、材料特性多样,目前仍难以从根本上根治混凝土裂缝,为当前相关行业的热议话题。
一、建筑施工中混凝土裂缝产生的原因
在建筑施工过程中,混凝土裂缝的成因是复杂的,首先,混凝土在固化过程中会释放大量水化热,导致混凝土内部温度上升,外部温度相对较低,这将引起内部和外部应力的不平衡,从而导致裂缝的产生。同时干燥收缩现象对混凝土开裂也有很大影响,混凝土在硬化过程中失水,产生体积收缩,若受周边结构约束,则产生拉应力,混凝土抗拉强度降低,易发生开裂[1]。其次,如果施工时不严格按规范操作,如未及时做保湿养护或拆模过早等,均有可能使混凝土产生裂缝,且原料的质量也是一个不可忽视的因素,使用质量差的水泥、骨料或掺入不合格的外加剂,不仅影响混凝土的综合性能,而且增大了开裂的危险。另外,干燥环境下,混凝土表面水分快速流失,极易产生表面裂缝,而高湿度环境下,水分蒸发缓慢,易产生内部裂纹,且风速过大还会加快地表湿度的蒸发,从而增加破裂的危险。
二、建筑施工中混凝土裂缝的防治技术应用
(一)材料选择和配比优化
选择高质量的水泥及骨料是施工的基础。高品质的水泥及骨料,不但可显著改善混凝土之强度及耐久性,且可减少裂缝之产生。如采用 P.O42.5以上标号水泥,按 GB/T177-2007标准配制,其抗压强度和抗折强度均比低标号水泥好。在骨料方面,选用粒径均匀、级配合理的天然砂石,可有效地提高混凝土的密实度与强度,可根据工程实际需要,采用试验法确定了最佳水灰比。如在某些高强混凝土工程中,为保证混凝土的强度及耐久性能,一般采用0.35~0.45的水灰比,适当减小水灰比,可减少孔隙,提高密实度,减少收缩开裂。具体来说,水灰比每减少0.05,混凝土抗压强度提高10%左右,且收缩开裂几率明显减小。添加剂的加入对改善混凝土的性能也有一定的作用,常用的外加剂有减水剂、引气剂、膨胀剂等,减水剂可以减少用水量而不改变水灰比,从而提高混凝土的强度和密实度。如采用聚羧酸系超塑化剂,在水泥用量为0.5-1.0%时,混凝土减水率可达20%,抗压强度及耐久性能有较大提高。另外,引气剂还可在混凝土中掺入大量均匀稳定的微气泡,从而改善混凝土的抗冻融性和抗渗性,在混凝土中,掺入量约为0.01%-0.03%时,可明显改善混凝土的耐久性[2]。另外,掺加膨胀剂也能有效地控制混凝土的收缩开裂,膨胀剂可使混凝土在硬化时产生较小的膨胀压力,补偿收缩变形,从而达到降低裂缝的目的,其用量约占水泥用量的6%-10%,对于一些特殊要求高的工程,如地下室、隧道等,可大幅提升其综合性能。在实际应用中,常常需要将上述两种方法结合起来使用,以某大型地下停车场工程为例,选用 P. O52.5高强水泥,级配碎石粒径5~25 mm,水灰比0.38,掺入0.8%的聚羧酸系减水剂、8%膨胀剂,使混凝土抗压强度达到C50,使用一年无明显裂缝。
(二)施工工艺控制
混凝土裂缝防治技术在建筑工程中的应用尤为重要,而施工技术的控制又是其中的一个重要环节。要有效地预防和控制混凝土裂缝,就必须从各个环节着手,保证施工过程中各个环节的严格控制与精细化操作。要预防混凝土开裂,必须采取严格的养护措施,混凝土浇筑后应及时养护,保持湿润状态,防止因水分流失过快而产生塑性收缩开裂。目前常用的养护方法有覆膜、喷水养护、蒸养等,采用塑料薄膜覆盖能有效地防止水分的蒸发,保证混凝土表面的湿润,一般在浇筑2小时以内完成,一般7天以上才能完成。洒水养护是指定期浇水使混凝土表面保持湿润,尤其适合大面积施工。蒸养主要应用于预制件,利用蒸养提高养护温度,加快水泥水化反应,缩短养护时间,蒸养的温度一般控制在60~80℃,蒸养6~12小时。此外分层浇筑、振捣是防止大体积混凝土内部空洞及蜂窝结构形成的一项重要措施,大体积混凝土应分层浇筑,每层厚度不能超过30~50 cm,并采取有效的振捣措施[3]。振捣的时间要根据混凝土的塌落度及施工环境来调节,一般在每一个振捣点上振捣20~30 min,以保证混凝土内部密实无空隙,结合某大型大坝工程实例,采用分层浇筑、振捣等方法,可有效地防止混凝土脱空,提高结构整体强度及耐久性能。此外,施工阶段的温度控制也是非常重要的,混凝土在硬化过程中会释放大量的水化热,引起混凝土内部温度的升高,尤其是夏、冬两季,应采取相应措施加以控制。夏季施工时,为避免混凝土表面过热,可以采取遮阳棚和喷水降温的方法。喷水降温时水温控制在25℃以下,喷水次数可根据周围环境的温湿度而调节。在冬季施工时,应采取保温措施,如采用保温材料或采用保温设备等,保证混凝土内部温度在5℃以下。
(三)结构设计优化
混凝土裂缝防治技术的应用,其关键在于结构设计的优化,它不仅影响建筑的安全与耐久性,而且也关系到建造费用及后期的维修费用。在混凝土结构设计时,应根据不同的受力条件,对钢筋进行合理的配置,尤其在容易出现裂缝的部位,如受拉区和角部,应加大钢筋密度或采用双层双向配筋。如对于弯构件,一般都是在受拉区设置纵筋,以抵抗弯矩拉应力;如普通受弯件的配筋率不低于0.2%,受拉件的配筋率为0.4%。在工程实践中,可根据具体工程条件对这些参数进行适当调整,以保证结构的安全、耐久。此外,对于长距离、大面积的混凝土结构,应设置合适的伸缩缝或控制缝,以减缓温度、收缩应力,防止裂缝集中,一般情况下,根据混凝土收缩特点及环境温度变化,确定伸缩缝间距[4]。如一般情况下,伸缩缝间距一般在20~30 m之间,高温、寒区可适当缩短,另外伸缩缝的宽度要根据具体情况确定,一般在20~30 mm之间,以保证缝能有效地释放应力。另外,设计时应尽量避免断面突变或突变,多采用圆角、过渡段等措施,如梁柱连接处可采用圆角过渡、斜角过渡等措施,以减少应力集中,如对矩形截面梁、柱节点,可采用半径为10 mm以上的圆角半径,以减少应力集中,此外还可利用有限元等方法对复杂截面进行优化,以保证结构的安全、耐久。
结束语
综上所述,混凝土裂缝是由原材料、施工工艺和周围环境等多个因素共同作用的结果。通过对裂缝成因的深入分析,采取科学、合理的防治措施,可有效地降低裂缝的产生,提高建筑物的耐久性与安全性。未来,随着建筑业对工程质量的要求越来越高,应不断加强对混凝土开裂问题的研究,开发出更有效、更经济的预防措施,促进建筑业向绿色化、智能化、可持续性方向发展,为社会营造更加安全舒适的居住环境,具有深远的社会与经济意义。
参考文献
[1]周舟.建筑工程施工中混凝土裂缝防治技术研究[J].中国住宅设施,2023,(12):112-114.
[2]刘军林.房地产建筑工程大体积混凝土裂缝控制施工技术[J].居舍,2023,(35):59-61+98.
[3]宁志军.建筑工程施工中混凝土裂缝的成因与治理方法[J].陶瓷,2023,(12):198-200.
[4]刘利洋.论土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术[J].佛山陶瓷,2023,33(12):44-46.
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