随着我国大跨度、超高层建筑越来越多,这就使得大体积混凝土被广泛应用于工业与民用建筑之中。这些美轮美奂的宏伟建筑在美化城市的同时,也对建筑技术提出了新的挑战。由于大体积混凝土自身就有着体积大、容易出现开裂的问题,再加上容易受外环境影响等诸多因素,给建筑工程的安全性带来了很大的威胁。下面笔者就大体积混凝土裂缝的成因展开论述,并有针对性的提出了若干防治措施,以期为相关建筑工程实践提供参考。
一、大体积混凝土裂缝产生的原因
(一)混凝土自身原因
混凝土收缩是指混凝土凝结成块后,其体积会缩小的现象。混凝土在凝结成块的过程中,水分蒸发会使混凝土内部留下很多小细孔,这是混凝土收缩现象发生的一个原因。而混凝土在水化时,也会导致混凝土体积缩小,从而产生收缩裂缝。混凝土一旦出现了裂缝,会导致整个结构物变形、开裂,甚至是崩塌,其后果不堪设想。
(二)设计因素导致裂缝
随着大跨度建筑、高层建筑的不断涌现,对大体积混凝土的强度等级的要求也越来越高。目前,已经出现了C40-C55的高强度等级,并且这一记录还在不断刷新。部分工程师在设计的过程中,忽视了项目的可操作性,对强度要求过高,相应的就会使用更多的水泥,这必然会造成混凝土水化热温度过高,致使混凝土块体内与表面的温差过大,温度应力超过抗拉强度,从而出现了开裂现象。因此,设计师在设计的过程中,必须要考虑出实际操作的可能性,这样才能够有效防止大体积混凝土裂缝的出现。
(三)原材料导致裂缝
一是水泥方面。混凝土早期强度发展快,能够给承包商制造大量利益,这一原因诱发水泥生产商在水泥中添加了大量的硅酸三钙。硅酸三钙含量增加一方面确实使混凝土早期强度非常高,另一方面却使水化放热的速度加快,混凝土早期温升速度也逐渐加快,这直接导致混凝土构件的中心温度与表面温度梯度过大,从而容易在表面出现开裂现象。二是掺合料与外加剂方面。这两种物质如果选择不当,或者是配比不当,会引起混凝土收缩,而出现裂缝。三是粗、细骨料方面。骨料如果含有大量泥沙,会引起混凝土收缩。如果对集料颗粒级配不良,将会导致骨料之间的间隙过大,用于填充的水泥浆体量也随之增多,如此一来,不仅造成了浪费,同时也很容易导致混凝土收缩增大,进而导致开裂现象的发生。
(四)施工导致裂缝
一是由于混凝土浇注完成之后,在升温过程中,由于内外部温差过大,形成很大的拉应力,从而出现了裂缝现象;二是混凝土在降温过程中,由于内部的降温的速度过快,而导致拉应力的产生,进而在混凝土内部形成了贯穿性裂缝。造成这两方面原因是由于:浇筑顺序不科学;模板使用不合理;组织安排不协调;钢筋变形;混凝土浇筑过程的水灰比例失调、材料配比不合理等等,这些都可能造成混凝土出现裂缝。
(五)环境导致裂缝
大体积混凝土结构在施工过程中,受外部环境影响的因素非常大,比如浇筑温度与周边气温就有着非常密切的关系。当外部气温较高时,浇筑混凝土水泥的温度也会很高,一旦出现了气温骤降的情况,混凝土的内外温度梯度将会增大,从而容易导致裂缝的出现。而且,外界湿度一旦降低,混凝土凝结的速度就会加快,这也会导致开裂现象。
二、防治措施
(一)设计严谨
1.配合比。科学、合理的配合比是预防大体积混凝土裂缝出现的基本前提。一是原材料的选择要满足国家的相关规定与工程项目的具体要求;二是对外加剂、骨料级配、水灰比以及用水量进行严格把关,并且对配合比加以适当的优化。
2.配筋。为了防止混凝土裂缝的产生,提高混凝土的抗裂能力,我们可以适当的增配构造筋。配筋的直径要小,间距要密,全断面配筋率要在0.3%—0.5%之间。
3.设置暗梁。设计暗梁的目的是增强构件边缘部位的极限抗拉强度,从而有效防止过早出现了开裂现象。
4.后浇带。施工进行中,要对后浇带进行合理的布置。后浇带之间的距离大约保持在三十米左右,浇筑的时间应该大于二个月。
(二)加强对原材料的控制
1.水泥的选择。我们在水泥进行选择时,除了要符合设计方案之外,应尽量选择水化热小、铝酸三钙含量低、收缩性小的低热矿渣水泥,或者是粉煤灰水泥,这两种水泥能够有效降低混凝土的内拉应力,使抗裂性能大幅度提升。
2.粗、细骨料的选择。尽量选择弹性模量低、膨胀系数小的骨料,而且把握好砂与石子的含量,尽量选择中砂。
3.外加剂的选择。在符合工程项目各项指标的前提下,我们可以掺加一定量的引气剂与减水剂,从而降低用水量与用水泥量,坍落度也会在一定程度上得以改善。
(三)加强施工过程的控制
1.混凝土的搅制。在对混凝土进行搅制时,必须保证原材料的配比与计量的精准性,科学的控制搅制时间,搅制工作完成装入运输车时,马上对坍落度进行测定,同时还观测它的和易性,还要保证不能出现离析与分层的情况。
2.采用分块浇筑法。这种浇筑方法又可以分成全面分层、斜面分层与分段分层本种方面。
3.浇筑的注意事项。对混凝土进行浇筑时,必须严格按照操作流程进行,混凝土不能太高,也不能太厚,同时还要对其进行全面振捣,同时确保不能出现超振、漏振等现象,把握好振捣时间,通常以混凝土开始泛浆、没有气泡冒出为标准。浇筑过程必须连续,不能够中断,需要在前层混凝土初凝之前把次层的混凝土浇筑进去。浇筑过程还要注意模板、预埋件、支架的安置情况,如果发现变形、移位等情形,必须马上采取措施对其进行调整。
4.泌水处理环节。浇筑混凝土过程中,要做好泌水处理工作,需要在双侧模板的上部与底部留出预留孔,对混凝土表面的泌水进行有效排除,这样做能够大幅度提高混凝土的质量,降低混凝土表面出现裂缝的概率。
总结:
综上所述,大体积混凝土一旦出现了裂缝现象,将会对建筑物造成极大的危害,它不仅会影响整体结构的使用功能,同时还会引发混凝土碳化、降低建筑产品使用寿命等一系列后果。因此,我们在工程启动的过程中,必须要把握好每一个环节,严谨的进行设计,认真选择材料,科学、合理的进行施工,避免裂缝的产生。
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