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施工过程中,搅拌站如何参与才能减少由于施工不规范而造成混凝土产生的有害裂缝?
2022-09-06 来源:砼心砼德

1减少有害裂缝的施工方法要点

1.1 总则

保证现场不擅自在拌合物中加水、加料。并严格按施工规范操作。

1.2 泵送

(1)模板的设计与保护应符合 JGJ/T 10-2011《混凝土泵送施工技术规程》要求,保证有足够的刚度和强度。布料设备不得碰撞或直接搁置在模板上,手动布料杆应架设钢支架架空,不得直接支撑在钢筋骨架上。

(2)润管砂浆应分散布料,任意局部厚度不得超过50mm。

(3)同一施工段的混凝土应连续泵送、浇筑,其间隔时间不宜大于 2h,应在底层混凝土初凝之前,浇筑完上层混凝土。当底层混凝土初凝后,应对施工缝按要求处理后再浇筑上层混凝土。

1.3 浇筑

应符合 GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求。

1.3.1 浇筑顺序

泵送施工时由远而近;同一区域混凝土应按先竖向结构后水平结构的顺序,分层连续浇筑。

1.3.2 平面浇筑

在浇筑混凝土时应布料均匀,不得在同一处连续布料,不得采用振动方式驱摊堆积的混凝土。浇筑分层厚度宜为300~500mm,当水平结构混凝土浇筑厚度超过 500mm 时,可按 1:6~1:10坡度分层浇筑。大面积的水平结构宜采用跳仓法施工。

1.3.3 墙、柱浇筑

混凝土自高处倾落的自由高度不应超过 2m,在浇筑竖向结构混凝土时,如浇筑高度超过 2m 时,应采取窜筒或溜槽等措施。

过高的柱或墙不宜一次到顶的浇筑,应该分层浇筑,避免产生沉降裂缝。并在混凝土初凝前进行二次复振。

1.4 振捣

预拌混凝土胶凝材料多,坍落度较大,混凝土流动性好容易密实,所以在振捣时不须强力振捣,采用振动棒施工时,应快插慢抽,不应漏振和过振。振动棒移动间距宜为 400mm 左右,振捣时间宜在 10~30s,以能排除混凝土内气泡即可。特别是当泵送混凝土坍落度在 180mm 以上时,更不能过振,否则会引起混凝土表层浮浆较多,容易起灰并产生收缩裂缝。当浇筑墙或柱时,宜每装填 800mm 左右高度混凝土后,振捣一次(20s 左右)即可密实,不能将振动棒放于墙柱内长期振捣,以免因过振而使混凝土分层、漏浆、麻面而影响墙、柱的质量和外观。若振捣后浮浆层厚,可于混凝土初凝前在表面撒一层干净的碎石,然后压实抹平。

1.5 抹面

混凝土接近初凝前,施工方应及时组织人员对混凝土表面实施二次抹压,防止混凝土表面因失水过快出现早期裂缝。

混凝土在浇筑及静置过程中,由于混凝土拌合物的沉降与干缩,极易在混凝土表面和箍筋上部产生非结构性裂缝,在炎热、干燥、大风等气候下尤其容易出现。此类裂缝必须在混凝土初凝前对构件表面进行二次或三次压抹,以避免这种裂缝出现。通常做法是:在混凝土振实后,按设计坡度整平混凝土面,低洼处应该要用带石子的混凝土补平,而不能只用浮浆填平;待混凝土收水时(即开始初凝,表面积水基本消失,人可站在上面,且较容易磨擦起浆时为宜。由于受外界气温影响较大,应根据现场实际情况掌握),用平板振动器快速复振一次,再用木抹子搓压抹平,以消除混凝土塑性沉降及失水收缩引起的表面裂缝,并将表面薄弱浮浆与下部砂浆搓匀,提高混凝土表面的强度,增强混凝土的抗裂能力。

重视二次抹面的作用并按时实施:拌合物在塑性阶段,水分气泡向上逸出,骨料向下沉降,期间有钢筋在阻止这种相对运动,可以说,拌合物在塑性阶段这 1~3h,其塑性沉降量是不容忽视的,所以,二次抹面或二次复振显得尤为重要,二次抹面能很好地修复这种沉降变形,避免裂缝产生。

1.6 养护

及时、良好的养护条件能够使混凝土的强度正常、良好的增长,并可以减少混凝土收缩,减少裂缝出现的机率,对混凝土是非常重要的。

(1)太阳曝晒、空旷风大的情况下,应该做好遮阳防风工作。

(2)混凝土终凝后(混凝土开始泛白、手指用力按不出印)就应该派专人开始浇水养护,浇水次数应以能保持混凝土表面湿润为准。有条件的最好采用围边蓄水养护的方法。一些工地在第二天放完线后才开始浇水养护的做法是错误的。

(3)在太阳曝晒、空旷风大的情况下,有时混凝土在终凝前也有可能会因为表面失水严重而收缩开裂,此时,养护工作应提前,并应该用木抹拍压混凝土,以闭合裂缝,并应喷雾补充混凝土表面水分,并立即覆盖湿麻袋进行养护,或者覆盖塑料薄膜,防止混凝土内水分继续散失而开裂。

(4)抗渗、膨胀混凝土对养护要求极高,应采用蓄水养护或湿麻袋养护,规范规定养护时间不少于 14d。

(5)地下室外墙、剪力墙、柱等竖向结构由于养护水分容易散失,可以在 24h 后将侧模松开 5~10mm,然后保持经常从顶部淋水,使水从板缝中流入湿润整个结构侧面。或者用挂湿麻袋的方法进行养护。

(6)当日平均气温低于 5℃ 时,不得在早晚间浇水。

(7)混凝土表面不便浇水或使用塑料布时,宜涂刷养护剂。

(8)对大体积混凝土的养护,应根据气候条件按施工技术方案采取控温措施养护。

1.7 拆模

非承重模板的拆除时间不宜过早,应适当考虑带模养护的问题,应在结构内外温差不超过 25℃ 时才可拆模。

1.8 避免震动(扰动)及早期承受集中荷载

在混凝土硬化初期,混凝土的强度很低,很小的震动也可能会造成混凝土内部损伤,引发日后的可见裂缝,因此必须引起足够重视。混凝土强度达到 1.2N/mm2 前,不得在其上踩踏或安装模板及支架。

施工时支承模板必须要有足够的刚度,不易变形。泵管的支承应该不能拉动模板,以免先浇部分已凝结的混凝土受到震动。下道工序不能过早,楼板面的钢筋、模板不能集中堆放过多,还必须督促工人注意轻拿轻放。

1.9浇筑时间

后浇带的浇筑时间宜晚一点,并尽量在低温季节进行。

1.10回填

地下室剪力墙回填土的回填时间宜早,特别注意在同一区段均匀回填,不得对剪力墙结构形成不均匀挤压。

1.11 预备特定施工方案

对超长结构、超静定结构、受力剧变结构部位及具有大体积效应混凝土的施工,应有特定的施工方案措施。

2减轻或避免开裂的途径

在裂缝控制理论方面,王铁梦教授提出了著名的“抗”与“放”理论。当混凝土处于完全自由状态下,收缩不造成开裂,此时虽然变形最大,但应力为零;当混凝土处于完全约束条件下,膨胀不造成开裂,此时虽然应力最大,但变形为零。尽管混凝土不会存在于这两种理想体系中,但为减轻或避免开裂指出了方向。

“抗”与“放”理论可以理解为:在某些条件下,尽量使混凝土构件处于比较自由的状态,增加其允许变形的能力,以减少应力;在某些条件下,尽量使混凝土构件处于约束较强的状态,增加其允许应力变化的能力,以减少变形。在大多情况下,应是“抗”与“放”的结合。

在约束状态下,结构首先要求有变形的余地。如结构能满足此要求,不再产生约束应力,如结构没有条件满足此要求,则必然产生约束应力,当约束应力超过混凝土的抗拉强度时,就会导致开裂。抗与放理论指导我们从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施,提供“放”的条件),从材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)及从施工操作方面(采取二次抹面,完美湿养护等提供“放”或“抗”的条件)采取综合措施,“抗”“放”结合,以“抗”为主或以“放”为主的措施。

3控制裂缝的七大要点

根据笔者多年实践经验,总结出控制裂缝的七大要点:①原材料质量及配比;②入模温度<30℃;③里表温差<25℃;④降温速率<1~2℃/d;⑤二次抹面(初凝阶段塑性沉降及干缩的及时修复);⑥避免早期(集中)承受施工活荷载、⑦完美湿养护。

赵恒树 (山东亿辰混凝土有限公司,高级工程师)

根据近些年的混凝土供货和回访总结,参照混凝土结构实际发生的裂缝现象,分析了其产生原因,制定出如下防裂措施:

1后浇带的设计问题

1.1 伸缩缝的最大间距

规范规定不得大于 45 米,当结构长度超过 45 米时,就需要增设后浇带。这一规定过于笼统,因为材料的热胀冷缩是与温差成正比的。如果在夏季浇筑混凝土,它的膨胀温差就较小,而季节温差就很大。若在夏季浇筑混凝土的入模温度在 35℃ 左右(临沂地区),而到冬季最冷的时候与外界接触的混凝土结构的最低温度可能达到 -13℃ 左右,这时候的季节温差就会达到 48℃ 左右,若在这时的混凝土结构还没有装饰或保温的话,结构内部就会产生很大的拉应力,致使在结构较长的中部相对薄弱的位置拉开裂缝。伸缩缝或后浇带留置的最大间距应根据季节温差大小来确定。若在冬期浇筑的混凝土,其收缩温差较小,但膨胀温差很大;而在暑期浇筑的混凝土,其收缩温差很大,膨胀温差较小;在春秋季浇筑的混凝土,其膨胀和收缩的温差都比较适中。如果要想防止裂缝,就要尽量减少收缩温差,但是当无法避免收缩温差过大时,那就要在较长的结构中部设置后浇带,其间距不宜超过 30米。若在冬期浇筑混凝土结构时,后浇带间距就可以加大到 60米。因此,在确定后浇带间距时,应考虑该混凝土结构在什么季节施工。应符合冬长夏短的原则。

1.2 后浇带之中的钢筋连接

在许多大型住宅小区的地下车库顶板中的后浇带之中的钢筋都是按原设计施工的,后浇带两边的钢筋是联通的,没有把钢筋断开。当结构混凝土因温度降低而产生收缩时,后浇带两侧的混凝土会因对方的收缩而产生的拉应力通过钢筋传递到自己这一边,从而加大了结构内部的拉应力,导致裂缝产生。后浇带两边 4~7 米的范围内出现裂缝就是这个原因导致的。笔者在 2006 年曾经供应过一个地下车库,该车库长 120 米,由两个后浇带均分为三段。该车库顶板于 5 月下旬浇筑,在 7 月上旬就浇筑完了两个后浇带。等到 10月下旬来了第一场寒流后,车库顶板中段的中部就出现了 8 道横向裂缝,并且在两个后浇带的两侧施工缝处也都拉开了。而东西两段的中部就没有出现裂缝,这就很清楚地表明了东西两段的收缩拉应力是通过钢筋向中段传递的。

因此,建议在 4~10月份期间浇筑的混凝土结构若有后浇带时,应在钢筋绑扎时,后浇带处的钢筋应采用人工搭接法或单面焊接法(焊接时应待到后浇带混凝土浇筑前进行,不得过早连接)。这样的后浇带之中的钢筋是可以自由伸缩的,不会相互传递应力。

2后浇带的施工

2.1 后浇带混凝土的浇筑时间

设置后浇带是为了防止出现裂缝,所以应选择不容易裂缝的时间段来浇筑后浇带混凝土。建议在 11 月~3 月期间浇筑后浇带混凝土,最好选择日平均气温在 3~10℃ 日子里浇筑,因为当温度过低时,混凝土容易遭受冻害。

2.2 后浇带混凝土的品种

设计上都要求在后浇带处要浇筑微膨胀混凝土,其限制膨胀率不得小于 0.015%,混凝土的强度等级都要提高一个等级。请问,有哪个工地去试验过微膨胀混凝土的限制膨胀率呢?又有几个需方或监理员到供方生产地点进行监督,察看其是否掺加了合格的膨胀剂呢?

3地下车库外墙和顶板

3.1 地下车库和主楼筏板

随着高层建筑的迅速崛起,主楼筏板也越来越厚,大多数都超过了 1m 的厚度,成为大体积混凝土。由于大体积混凝土内部的水化热较高,如果控制不好,容易引起混凝土表面裂缝。经过这些年的实践可以看出,只要把中心温度与表面温度的温差控制在 25℃ 以内,侧模拆除不要过早(1d 就拆模),就不容易裂缝。因此,有些设计人员在筏板设计中要求掺加抗裂纤维,实在是没有必要。

3.2 地下室外墙和顶板

由于地下室外墙的混凝土等级较高,都具有防水抗渗要求,长度较大,受到环境因素影响又较多,外墙比较容易产生竖向裂缝;顶板容易在后浇带两侧附近裂开。裂缝的规律是:混凝土强度等级越高越容易裂;混凝土的入模温度越高越容易裂;外墙和顶板的长度越长越容易裂;混凝土的自收缩率越大越容易裂。因此,应结合施工现场的实际情况制定混凝土施工方案,然后才能浇筑混凝土。具体防裂措施如下:

3.2.1 掺加膨胀剂或抗裂纤维

因为外墙和顶板都是抗渗混凝土,所以应在混凝土内掺加膨胀剂。掺加原则是:当平均大气温度低于 10℃ 时,可以按胶凝材料的 5%掺加膨胀剂;当平均大气温度低于 20℃ 时,可以按胶凝材料的 7%掺加膨胀剂;当平均大气温度大于 20℃ 时,可以按胶凝材料的 9%掺加膨胀剂,并同时掺加0.6~0.8kg/m3 抗裂纤维;当平均大气温度大于 30℃时,可以按胶凝材料的 10%掺加膨胀剂,并同时掺加 0.8~1.0kg/m3 抗裂纤维。当混凝土的强度等级为 C35 时,抗裂纤维掺加量取下限,C40时取中值,大于 C40时取上限。

3.2.2 外墙和顶板在后浇带处的纵向钢筋应采用搭接法连接

若采用单面搭接焊时,焊口应在后浇带混凝土浇筑前进行焊接。若在 4~10月份浇筑外墙和顶板混凝土的,后浇带处的纵向钢筋必须采用上述方法连接,否则,容易在后浇带两侧附近产生裂缝。若在 11~3 月份浇筑外墙和顶板混凝土的,后浇带处的纵向钢筋可按设计要求连接。

3.2.3 使用质量较好的原材料

水泥使用 P·O42.5 级,其标准稠度不得大于 29%(标准稠度越小越好)。砂子应采用符合标准要求的中砂,近期要特别控制砂子的含泥量不得超过 3%,10mm 以上的鹅卵石含量不得大于 15%,用于 C40以上混凝土时,其鹅卵石含量不得大于 10%。石子应采用符合标准要求的 5~25mm 连续粒级的石灰岩碎石,其页岩和黄皮颗粒含量不得过多,含泥量不得超标。粉煤灰应采用Ⅰ、Ⅱ 级,Ⅱ 级粉煤灰的需水量比不得大于 102%(粉煤灰的需水量比越小越好),Ⅲ 级灰不得用于结构混凝土中。矿粉应采用 S95 级或 105 级的,其活性越高越好。外加剂应采用聚羧酸型的,因为该外加剂的收缩率比较小。

3.2.4 做好混凝土配合比的优化

若要想配制出收缩率较小的混凝土,必须注意以下几点:选用合格的中砂,其细度模数控制在 2.7~3.1 较好,砂率宜控制在 40%~46%,胶凝材料越多,砂率越小;反之越大。若配制抗渗防裂混凝土时,不宜掺加矿粉,因矿粉的收缩率较大。也可适量少掺一些,按胶凝材料计算,其掺量不得超过 15%。若混凝土强度等级较高时(大于 C40),最好选用Ⅰ级粉煤灰。使用聚羧酸减水剂。

3.2.5 做好温度控制

当在暑期遇到大于 C45 的混凝土浇筑较长的剪力墙或地下室外墙时,可以采用冰块降温法:就是根据热工计算,在生产高等级混凝土前先把一定量的冰块放入水池内,使冰块融化来降低水的温度,以此达到降低混凝土出机温度和入模温度。尽量控制混凝土的入模温度不大于 30℃,这样所浇筑的混凝土结构就不容易出现裂缝。

3.2.6 增加地下室外墙的水平配筋率

若处在暑期施工,混凝土强度等级又大于 C40时,其外墙的水平配筋间距不得大于 150mm,Ⅱ 级钢筋直径不小于16mm。当设计图纸不符合该要求时,应向设计单位提出变更。

3.2.7 加强对混凝土公司的质量监督

由需方技术人员和监理员共同到搅拌站主控室查看生产配合比是否与供方出具的配合比报告相一致。现场察看砂石的表观质量。查看水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和外加剂的合格证。特别要查看膨胀剂的出厂过磅单,当前在山东省范围内,合格膨胀剂的送货单价都不低于 750元/吨。应要求供方在膨胀剂大货进场时通知需方派人到搅拌站见证取样,并快速测试其膨胀性能。即:秤取 P·O42.5 级水泥 1350g,膨胀剂 150g,水 675g,倒入净浆搅拌机,搅拌成水泥浆。然后用漏斗插在啤酒瓶上(瓶子的容积不小于 600ml),把水泥浆倒入啤酒瓶内,将瓶子轻轻振动使水泥浆密实,盖上瓶盖。放在试验室内,在瓶子上贴上经双方签字的标签。静置 7d 观察瓶子是否出现裂缝,若出现一条裂缝,说明其膨胀率接近合格,若出现2~3条裂缝,则说明其膨胀率达到合格要求;若出现的裂缝大于3条,就说明其膨胀率较高;若瓶身没有出现裂缝,则该批膨胀剂不合格。不合格的膨胀剂绝对不能用于抗渗防裂混凝土中。

膨胀剂的颜色呈微红色,察看膨胀剂罐的进料管口是否有微红色的粉末,如果没有,这个罐内就不是膨胀剂。应追究供方责任。

4对结构混凝土的养护

(1)混凝土终凝后应及时对混凝土构件进行覆盖养护。由于混凝土拌合物中掺有粉煤灰和外加剂,按国家标准要求混凝土构件的养护时间不得少于 14d。若混凝土构件早期养护不够,其 28d 强度将大受影响。因此为了保证混凝土工程质量,除严格按标准、规范施工浇捣混凝土外,施工单位一定要做好混凝土的养护工作。

对于墙、柱等部位的混凝土构件,在拆模后立即安排专人喷水养护,每小时不少于一遍(喷水养护不少于 14d),柱子可用塑料薄膜包裹养护,包裹前先洒水润透。请注意:墙柱若想使用混凝土养护液养护时,必须先到有资质的检测部门检测合格后才能使用。

(2)现浇板浇筑一段后,用振动棒水平拉振板面达到密实,然后用木搓板把板面搓平,再把塑料薄膜自前向后随抹随苫上(每一段薄膜的开头和收尾用抹子拍压一下,使薄膜与板面黏结好)。这是防止现浇板早期裂纹的有效方法。若遇有大风天气,可在薄膜上洒一些砂子,防止塑料膜被风刮起。也可将水管捏扁向板面洒水,并设专人看护,发现有薄膜刮起,及时洒水重新苫盖好。放线后应保证洒水养护不少于 14d。

(3)混凝土进入冬期施工时,现浇板面的养护同上述第(2)条,柱子采用塑料薄膜缠裹。墙面在拆除模板后立即安排施工人员把塑料薄膜粘到墙面上。先根据薄膜宽度每边减少 10cm,垂直把双面胶贴于墙面上,然后自上而下滚贴薄膜至地面,再用壁纸刀割断薄膜,薄膜应拐出地面 5cm,用清理的建筑垃圾或砂子把薄膜端部压住。薄膜顶部还应横贴一道双面胶把顶部封严。每幅薄膜之间搭接宽度为 3~5cm,每隔半米用胶带把两幅薄膜粘紧。必须做到上到顶、下到底、两边到墙角或洞口。当遇有洞口时,薄膜应紧贴洞口侧壁绕向另一面。窗台下的非承重墙段可不贴薄膜,但窗顶部必须粘贴薄膜,并且要封闭严密。

(4)混凝土未达到 1.2MPa 以前不得堆放重物,更不得对现浇板面产生冲击荷载,当吊钢筋或架管时应放于梁上或沿墙边放置,不得放于板跨中部。

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