建筑施工中混凝土裂缝的防治措施研究
王志合
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引言
混凝土以其成本低、可塑性强、抗压强度高、耐久性好等优势,成为建筑施工中最为常用的结构材料。然而,在建筑施工过程中,混凝土裂缝问题极为普遍。裂缝的出现不仅影响建筑外观,更严重威胁建筑结构的安全性与耐久性。当裂缝宽度超过一定限度,会加速钢筋锈蚀,降低混凝土的抗渗性与抗冻性,缩短建筑使用寿命。在一些重要建筑工程,如桥梁、高层建筑等,混凝土裂缝甚至可能引发严重安全事故。因此,深入研究混凝土裂缝产生的原因,并探寻有效的防治措施,对保障建筑工程质量、延长建筑使用寿命、确保人民生命财产安全意义重大。
1 混凝土裂缝产生的原因
1.1 温度变化
混凝土浇筑后,水泥水化过程中会释放大量热量。由于混凝土导热性差,热量积聚在内部不易散发,使内部温度急剧升高。混凝土表面散热较快,内外形成较大温差。这种温差产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会在混凝土表面产生裂缝。一般来说,混凝土内部温度在浇筑后3-5天达到峰值,温差可达 30-50% 。
1.2 收缩变形
混凝土在浇筑后初凝前,表面水分迅速蒸发,产生收缩变形。此时混凝土强度较低,无法抵抗收缩产生的拉应力,从而形成塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝多发生在干热、大风天气,裂缝呈不规则形状,宽度较小,但数量较多。影响塑性收缩的因素主要有水灰比、水泥品种、环境温度、风速和相对湿度等。水灰比越大,塑性收缩越大;环境温度越高、风速越大、相对湿度越低,塑性收缩越明显。如在夏季高温干燥天气进行混凝土浇筑,若未采取有效保湿措施,混凝土表面极易出现塑性收缩裂缝。
1.3 施工工艺缺陷
混凝土浇筑速度过快、高度过高,会产生较大的冲击力,使模板变形、移位,影响混凝土成型质量。浇筑过程中未分层浇筑、振捣不密实,会导致混凝土内部出现蜂窝、麻面、孔洞等缺陷,降低混凝土强度,增加裂缝产生的可能性。振捣时间过长,还会使混凝土产生离析现象。如某建筑在浇筑混凝土柱时,未按规范分层浇筑,一次浇筑高度过大,且振捣不到位,导致混凝土柱出现蜂窝、孔洞,随后在使用过程中出现裂缝。
2 混凝土裂缝的防治措施
2.1 加强施工过程管控
混凝土浇筑应分层进行,每层厚度应根据振捣设备和混凝土坍落度确定,一般不宜超过 500mm 。浇筑速度应均匀,避免过快或过慢。振捣应采用合适的振捣设备,振捣时间以混凝土表面不再出现气泡、泛浆为准,避免漏振、过振。在浇筑梁、板等结构时,应注意振捣顺序,先振捣梁,再振捣板。如某建筑在浇筑混凝土楼板时,采用平板振捣器进行振捣,振捣时间控制在2-3 分钟,确保了混凝土的密实性。
在混凝土浇筑过程中,应合理设置施工缝。施工缝应留在结构受剪力较小且便于施工的部位。在继续浇筑混凝土前,应对施工缝进行处理,清除表面的浮浆、松动石子等,并用水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆进行接浆。对于超长结构或大体积混凝土结构,应设置后浇带。后浇带应在两侧混凝土浇筑完毕 60 天后进行浇筑,浇筑时应采用微膨胀混凝土。如某超长建筑设置了后浇带,有效解决了混凝土收缩和温度应力问题。
2.2 优化结构设计
2.2.1 避免构件截面突变
在结构设计中,应尽量避免构件截面突变,当无法避免时,应在截面突变处设置过渡段,采用渐变截面,减小应力集中。在梁与柱的节点处、楼板开洞周边等部位,应设置加强筋,提高混凝土的抗裂能力。如在楼板开洞周边,设置直径为 12mm 的环形加强筋,间距为 150mm ,有效防止了洞口周边裂缝的产生。
2.2.2 合理配筋
根据结构受力特点和设计要求,合理确定配筋量和配筋位置。在受拉区,应保证钢筋的数量和间距满足设计要求,以承担拉力。在易产生裂缝的部位,如梁底、板角等,可适当增加构造钢筋。同时,应严格控制钢筋保护层厚度,保护层厚度应符合规范要求。如某钢筋混凝土梁,在梁底受拉区配置了足够数量的受力钢筋,在梁侧配置了构造钢筋,有效提高了梁的抗裂性能。
2.2.3 考虑温度应力
对于超长结构、大体积混凝土结构,在结构设计中应充分考虑温度应力的影响。合理设置伸缩缝、后浇带等构造措施,释放温度应力。对于无法设置伸缩缝的结构,可采用预应力技术,施加预应力抵消温度应力。如某超长建筑采用无粘结预应力技术,有效控制了温度裂缝的产生。
2.3 加强混凝土养护
2.3.1 保湿养护
混凝土浇筑后,应及时进行保湿养护,保持混凝土表面湿润。可采用覆盖草帘、麻袋、塑料薄膜等方式进行保湿。保湿养护时间应根据水泥品种、气候条件等确定,一般硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥拌制的混凝土,养护时间不得少于 7 天;对于有抗渗要求的混凝土,养护时间不得少于 14 天。如某工程在混凝土浇筑后,立即覆盖塑料薄膜进行保湿养护,并安排专人定时洒水,有效减少了混凝土表面因水分蒸发过快导致的塑性收缩裂缝。
2.3.2 保温养护
在大体积混凝土施工中,保温养护对控制内外温差至关重要。可采用覆盖保温材料(如棉被、保温棉毡等)的方式,延缓混凝土表面热量散失,减小混凝土内部与表面的温差。通过实时监测混凝土内部和表面温度,根据温差调整保温措施,将温差控制在合理范围内(一般不宜超过 25 C )。例如某大型基础混凝土施工,通过在混凝土表面覆盖多层棉被,并在内部埋设测温元件,及时调整保温层厚度,将温差控制在 20% 以内,有效避免了温度裂缝的产生。
2.3.3 养护期间的监测与管理
在混凝土养护期间,应加强对混凝土的监测,定期检查养护措施的执行情况,包括保湿材料的覆盖状态、保温层的完整性等。同时,对混凝土的温度、湿度等参数进行实时监测和记录,若发现异常情况,如温度过高、湿度下降过快等,应及时采取相应措施进行调整。此外,还应合理安排养护期间的施工活动,避免在混凝土强度未达到要求时施加过大荷载,防止因外力作用导致混凝土裂缝产生。
3 结论
综上所述,混凝土裂缝问题是建筑施工中不容忽视的重要课题。通过对混凝土裂缝产生原因的深入分析可知,温度变化、收缩变形、施工工艺缺陷、结构设计不合理以及原材料质量欠佳等因素相互交织,共同导致了裂缝的出现。针对这些原因,从材料选择与配合比优化、施工过程严格管控、结构设计科学调整以及加强混凝土养护等多方面采取防治措施,能够有效预防和控制混凝土裂缝的产生,提升建筑工程的质量与耐久性。在实际建筑施工中,各参与方应充分重视混凝土裂缝防治工作,严格执行相关规范和标准,将防治措施落实到工程建设的每一个环节,从而保障建筑结构的安全性、延长建筑使用寿命,为社会提供高质量的建筑产品。
参考文献
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