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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-03 10:31 熱度:
摘要:現澆混凝土在成型過程中影響其變形的因素很多,往往容易使混凝土結構產生有害裂縫而影響工程質量。本文通過對工業廠房大面積無筋混凝土整體地面裂縫產生的原因進行分析,從施工控制的角度出發,采用分條跳倉澆筑等技術措施、方法,有效地控制了大面積無筋混凝土整體地面有害裂縫的產生,保證了工程施工質量。
關鍵詞:無筋混凝土,地面,裂縫,控制
大面積無筋混凝土整體地面在大型工業廠房等地面的施工中經常遇到,其混凝土面層的面積和厚度均較大是它的主要特點。由于無筋混凝土的抗拉極限強度較低,且組成混凝土原材料的韌性較差,所以在大型工業廠房大面積無筋混凝土整體地面施工中除了對其強度、抗折、平整度有嚴格的要求外,控制其表面裂縫(裂紋)的產生也是施工過程中的關鍵環節。
一.無筋混凝土面層裂縫的種類和特性
通縫(即斷板)常出現在梁柱軸線的位置,為一段與延長板垂直方向基本在同一水平面位置上的連續通縫。
表面裂縫常出現在地下有溝道或管線通過處的面層上,通常人們肉眼都可以觀察到。
而正常情況下肉眼不易觀察到的表面不規則的細微裂縫,常出現在門洞口附近的混凝土地面面層上。
這些裂縫常出現在施工階段,往往在尚未增加使用荷載之前就已經出現了,這些裂縫的出現在很大程度上會影響地面工程質量。
二.裂縫產生的原因分析
裂縫產生的原因主要有:(一)外荷載的直接應力引起的;(二)在外荷載作用下,由結構次應力引起的;(二)變形變化引起的。
因此,在混凝土地面工程施工階段,在無筋混凝土地面尚未受荷的狀態下出現的面層裂縫應屬于由變形變化引起的,即結構由溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素而引起的裂縫,即時變結構裂縫。國內外的調查資料表明:工程實踐中結構物的裂縫原因屬于由變形變化(溫度、濕度、不均勻沉降)引起的裂縫約占80%以上。起因是混凝土結構自身要求變形,當變形得不到滿足,即變形受到結構約束時引起應力,這個應力超過混凝土的抗拉強度時便出現了裂縫。
在這幾種變形中,室內無筋混凝土地面由濕度變化引起的裂縫又占主要部分。在工程上,最常遇到的問題是與濕度變化有關的毛細收縮及吸附收縮。其次,由于大面積地面無筋混凝土的暴露面大,混凝土中的水分蒸發較快,由混凝土水分蒸發引起的收縮變形數量較大,且混凝土在水分蒸發及含濕量上的不均勻分布,形成濕度變化梯度,也就是結構的濕度場,引起收縮應力,這也是引起表面開裂的最常見原因之一。
混凝土的水分蒸發可以引起收縮,混凝土的收縮來源于水泥石的收縮,所以水灰比越大、收縮越大。在干燥收縮、碳化收縮和溫度收縮中,混凝土中約80%左右的多余水分蒸發時將引起混凝土干燥收縮,在有關資料中介紹其值最大可達8×10-4,而且整個過程是由表及里逐步發展的。由于濕度的不均勻,收縮變形也隨之不均勻,這樣就在混凝土內部引起了相當大的應力,從而導致了混凝土的開裂。另外,混凝土溫度下降時產生線收縮,當混凝土結構的降溫與收縮同時發生時,混凝土結構將承受互相疊加的拉應力,更容易導致混凝土開裂。氣溫較高的夏季施工的工程比其他季節施工的工程更容易開裂。
三.大面積無筋混凝土整體地面裂縫控制施工技術措施
(一)混凝土配合比應控制水泥、拌合用水的用量和骨料的級配
施工前,通過試配確定混凝土配合比,嚴格控制混凝土的拌合用水量及水泥用量。因水泥用量越大,含水量越高,收縮變形就會越大,且延續的時間越長,裂縫就越容易產生。在成都神鋼創百億工程項目的地面施工中,經過試配調整,地面混凝土選擇了配合比為1:1.79:4.13,水灰比為0.43,水泥用量為330kg/m³。由于抗折混凝土的石子級配要求用石量較大,所以摻入了0.75%水泥用量的減水劑,摻入減水劑后不僅使混凝土的和易性有了明顯的改善,同時又減少了10%左右的拌合水,拌合水減少后使混凝土回縮量有所減小。
混凝土骨料中的砂子采用中、粗砂,根據有關試驗資料表明,當采用細度模數為2.80、平均粒徑為0.385的中、粗砂,比采用細度模數為2.10、平均粒徑為0.335的細砂,每1m³混凝土可減少用水量21~24kg,水泥用量可相應減少25~30kg。施工過程中,如采用細度相對較低的砂子,可以加大高效減水劑的劑量的方法,降低混凝土拌合用水量,達到減小混凝土的收縮變形控制裂縫的目的。
如果施工工期不緊張,也可以考慮摻加適量的粉煤灰(因摻入粉煤灰后早期強度較低),因為普通硅酸鹽水泥的自身收縮是正的(縮小變形),而粉煤灰的自身收縮是膨脹變形,有效利用粉煤灰的這一特性,這對混凝土的抗裂性是有益的,同時也可以改善混凝土的和易性,減少混凝土中拌合水和水泥用量,達到控制有害裂縫出現的目的。
(二)采用分條跳倉澆筑法
為防止有害裂縫的產生,混凝土整體面層的施工一般采用分塊跳倉澆筑法。即根據具體情況,分為幾米寬度均等的條塊施工,條塊寬度一般控制在4m左右為宜,最寬不超過6m。控制條塊的寬度,其優點是:(1)施工機具定型,所采用的振搗梁、提漿滾尺寸單一,施工操作人員容易控制和掌握。(2)機具不因為長度過大產生繞度而影響地面混凝土的平整度。(3)采用分條施工,人為的設置了分倉縫,減小了約束與被約束體之間的相互制約。在室內地面上設置永久性的縮縫和伸縫,將大面積混凝土地面分成若干小塊,以釋放大部分變形,減少其約束應力。(4)跳倉澆筑每隔一段,澆筑一段,當先澆筑段的混凝土其初始收縮變形基本趨于穩定后(夏季約24~48小時,冬季約72~120小時),將先澆筑段外側邊緣彈上切割控制線,采用無齒鋸將其切割整齊,相隔5~10天后,再澆筑相鄰段,以形成人為的施工縫,用以削弱施工期間產生的收縮應力。
(三)加強混凝土的振搗和養護
混凝土入模后先用插入式振動棒振搗密實,然后用振搗梁振至表面平整,隨即用Φ80~100的鋼管(內裝砂子)制成的提漿滾在混凝土表面來回滾壓提漿,最后用人工原漿抹平。
混凝土澆筑振搗完畢,立即采用塑料薄膜覆蓋,進行保水養護7天以上。施工時,要特別注意混凝土所處的大氣環境,在高溫干燥季節或風口處應加強保水措施,防止因混凝土水分蒸發速度過快而出現早期表面裂縫。
加強混凝土的養護,目的是要使混凝土保持或可能接近于飽和狀態,使水化作用達到最大的速度,以得到更高強度的混凝土。資料表明,在養護溫度相同的情況下,連續濕養護(即蓋草袋子、灑水養護)時混凝土強度在各齡期均為最高。特別是混凝土在澆筑后內部處于升溫階段時要適時進行濕養護,以加強混凝土的水化反應。這樣一方面可以降低混凝土內部的溫度峰值,同時又可以減少后期的強度損失。尤其摻加減水劑后更需要保證足夠的養護時間。
混凝土在澆灌4~6h內可能在表面會出現塑性收縮裂縫,所以在表面應進行二次至多次壓光。
(四)設置永久性縮縫和伸縫
混凝土澆筑完畢達到一定強度時(根據我們在成都神鋼創百億工程施工的經驗,夏季施工在24~48小時左右),進行條狀分塊。采用無齒鋸彈線進行切割,按設計要求的長度和寬度,切割達到設計要求深度、寬度的伸縫和縮縫,待地面混凝土性能基本穩定后,再灌注填充材料。
(五)表面機械打磨處理
當地面混凝土整體強度達到70%以上后,隨即采用石材打磨機對地面混凝土表面進行打磨處理,這種方法不但保證了地面的平整度,同時對消除大面積無筋混凝土整體地面的表面不規則裂紋有很好的補償效果。
四.結語
混凝土出現裂縫是絕對的,無裂縫是相對的。結構的抗裂性能和要求,只是把裂縫控制在一定的范圍內(裂縫寬度為0.3mm以內),即不出現有害裂縫,滿足使用功能要求。建筑工程施工中控制裂縫主要是根據裂縫出現的原因,在原材料、配合比、施工工藝、施工質量、混凝土養護方面嚴格按照操作規程和質量標準進行施工,真正貫徹執行普通混凝土好好打的抗裂理念,將裂縫控制在規范允許的寬度范圍內,以確保工程質量[1]。
參考文獻
[1]王鐵夢.2007.工程結構裂縫控制.北京:中國建筑工業出版社
文章標題:大型工業廠房無筋混凝土整體地面裂縫控制施工技術
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