許建云

(青島力興泰達(dá)新型建材有限公司, 山東萊西 266600)

1 大面積混凝土地面裂縫形成原因分析

主要在大面積混凝土地面澆筑、凝結(jié)硬化、養(yǎng)護(hù)的過程當(dāng)中受到各種約束應(yīng)力大于混凝土極限抗拉應(yīng)力,便會(huì)在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中或者薄弱處產(chǎn)生裂縫[1],其成因可以分為幾種。

1.1 混凝土收縮及地基壓實(shí)度不足產(chǎn)生的裂縫

(1) 混凝土在水化熱的過程當(dāng)中僅有20%～25%的水分參與到當(dāng)時(shí)的水化熱當(dāng)中,其余水分都蒸發(fā)損失掉了,施工振搗過程中如果出現(xiàn)過振或者混凝土配合比不合理造成表面漿體過多,水泥漿體與骨料之間出現(xiàn)不均勻沉降,保水措施或者壓光措施未及時(shí)銜接,導(dǎo)致水分蒸發(fā)過快,收縮劇烈,便會(huì)形成混凝土塑性收縮裂縫,所以延長凝結(jié)時(shí)間,二次壓光,減小水分過快散失也是阻斷塑性收縮裂縫產(chǎn)生的一種常用手段。

(2) 地基的沉降,地基的壓實(shí)度對(duì)混凝土裂縫的控制尤為重要,尤其邊角位置容易漏壓,開裂多發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化初期,邊角壓實(shí)度不夠,重量引起的下沉大于混凝土的粘結(jié)拉應(yīng)力,混凝土地面不均勻沉降也會(huì)引起裂縫,如果是軟土地基就要提前進(jìn)行換填或者硬化,地基應(yīng)用碎石或者石粉進(jìn)行鋪平壓實(shí),良好的地基承載力是避免混凝土地面裂縫的先決條件,如果基層為半剛性水泥穩(wěn)定碎石,7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不足,自身沉降開裂,也會(huì)引起混凝土地面反射裂縫[2]。

1.2 施工環(huán)境及原材料引起的混凝土裂縫

(1) 施工環(huán)境也是引起裂縫的重要原因之一,外界的高溫、大風(fēng)、干燥、早晚劇烈的溫差,都會(huì)造成混凝土失水過快,引起劇烈收縮;早晚溫差越大,收縮越劇烈;風(fēng)越大,表面失水就越快,越容易形成表面假凝及收縮裂縫,所以盡量避開高溫、大風(fēng)期澆筑[3]。

(2) 施工前應(yīng)將基礎(chǔ)潤濕,避免原地基吸收混凝土水分引起混凝土缺水配合比變化、混凝土收縮[4],或?qū)⒊踅K凝時(shí)間推遲到溫度下降的時(shí)間段以內(nèi),來避免因高溫蒸發(fā)帶來的混凝土收縮裂縫,潤濕的地面也會(huì)給混凝土地面以濕氣養(yǎng)護(hù)的作用,例如廠房地面施工,盡可能地先將棚頂施工封閉,以形成遮陰的效果,避免表皮因溫度過高急劇凝結(jié)收縮。

(3) 原材料以及配合比的設(shè)計(jì)在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也要滿足工作性、耐久性、以及抗彎拉強(qiáng)度,不同攤鋪和澆筑方式下混凝土最大用水量、水灰比、含氣量、凝結(jié)時(shí)間以及抗凍性也應(yīng)符合要求,水泥應(yīng)選用水熱化低、凝結(jié)時(shí)間適中、安定性合格的普通硅酸鹽水泥,如果熟料中所含的游離氧化鈣、游離氧化鎂過多或摻入的石膏過多,熟料中所含的游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的,熟化很慢,在水泥硬化后才進(jìn)行熟化,這是一個(gè)體積膨脹的化學(xué)反應(yīng),體積約增大1.5倍,引起水泥石開裂造成地面不穩(wěn)定的膨脹開裂。

(4) 礦物參合料粉煤灰和?；郀t礦渣粉的使用,在降低混凝土前期水化熱和經(jīng)濟(jì)效益方面有一定的作用,包括礦粉會(huì)給后期強(qiáng)度帶來一定的增長,總膠材宜比普通主體結(jié)構(gòu)混凝土膠材少,膠材偏多即增加水化熱引起開裂的風(fēng)險(xiǎn)。骨料堆場應(yīng)封閉,排水良好,避免出現(xiàn)骨料暴曬過熱,或者含水不均勻情況,粗骨料宜選用二級(jí)配的石子,含泥量合格,5～25 mm及16～31.5 mm的石子搭配,應(yīng)在保證最小孔隙率和懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的情況下多用大粒徑的粗骨料,形成骨料堆積密實(shí)結(jié)構(gòu),降低粗細(xì)骨料級(jí)配總孔隙率,降低水泥及漿體的用量,從而減小水化熱,石子總量應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)試配驗(yàn)證[5],砂應(yīng)選用合成級(jí)配中砂偏粗一些,嚴(yán)禁使用含風(fēng)化料的砂、含泥量超標(biāo)的砂,不宜使用純細(xì)砂,比表面積大,吸水高,需要更多的膠材去達(dá)到包裹性,容易引起收縮裂縫。

(5) 外加劑的使用在對(duì)抗混凝土收縮、凝結(jié)硬化過快、溫度變化劇烈造成收縮等不利因素中也起到了至關(guān)重要的作用,夏季地面混凝土外加劑宜選用低減水高保塌型外加劑,相對(duì)比普通結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r應(yīng)提高保塌組分的用量,用高保塌低減水來復(fù)配成品外加劑,根據(jù)氣溫和試驗(yàn)來選擇適量白糖或者葡萄糖酸鈉來作為緩凝劑,保證混凝土澆筑的狀態(tài)和坍落度保持時(shí)間、延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間,分不同的要求來復(fù)配外加劑,將先澆筑的混凝土凝結(jié)時(shí)間延緩到最長,中后期澆筑的混凝土凝結(jié)時(shí)間放短,延緩水化熱反應(yīng),最終凝結(jié)成一體,避免出現(xiàn)前期澆筑過早硬化,無法與后期澆筑凝結(jié)到一起出現(xiàn)冷縫,最終配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證,保證各項(xiàng)指標(biāo)和適用性滿足現(xiàn)場施工需求,在施工澆筑過程中流動(dòng)性、包裹性良好,以施工振搗過程中剛能提出漿來,粗細(xì)骨料充盈為宜,如此有利于減小收縮、并減小骨料的比表面積,減少膠材的用量,通過配合比以及外加劑的優(yōu)化調(diào)整來達(dá)到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和緩慢的水化熱效果,這幾點(diǎn)在混凝土自身抵抗外部不利壞境因素以及開裂的過程當(dāng)中起著重要的作用。

1.3 施工不規(guī)范與養(yǎng)護(hù)不足引起的裂縫

(1) 施工不規(guī)范,工序和運(yùn)輸車輛銜接不夠緊密,施工間隙過長或施工延誤造成前期已經(jīng)初凝的混凝土無法和新澆筑的混凝土凝結(jié)硬化到一起而產(chǎn)生的裂縫,振搗、壓光銜接不夠緊密,或因高溫、大風(fēng)、失水過快未及時(shí)進(jìn)行二次或多次抹壓處理導(dǎo)致裂縫難以彌合[6]。

(2) 現(xiàn)場隨意加水改變配合比;攤鋪或者卸料不均勻;過度振搗致漿體上浮過多,板邊板角振搗不密實(shí),在凝結(jié)硬化過程當(dāng)中都會(huì)引起收縮裂縫。

(3) 在凝結(jié)硬化直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的過程中,混凝土需要持續(xù)的溫度和濕度來完成水化熱反應(yīng),保濕不及時(shí)、失水過快、水化熱集中釋放容易形成收縮裂縫。在硬化收縮的過程當(dāng)中夏季一般澆筑16～24 h即可切縫,冬季在72～96 h,強(qiáng)度在抗壓標(biāo)準(zhǔn)值的20%～25%,以切割不飛邊為準(zhǔn),切縫時(shí)間延誤過久,強(qiáng)度增長越快,收縮越劇烈,收縮應(yīng)力大于混凝土初期的抗拉應(yīng)力,將會(huì)在薄弱處開裂[7]。

(4) 施工計(jì)劃不當(dāng)、未在地基薄弱處或板角設(shè)置加強(qiáng)筋,未在地基薄弱處留置施工縫,管道穿過處進(jìn)行提前分割、提前設(shè)置誘導(dǎo)縫,未對(duì)有條件的大跨度地面進(jìn)行分條幅或跳倉澆筑,導(dǎo)致混凝土膨脹收縮引起的裂縫[8]。

2 實(shí)際工程應(yīng)用

以下就某新能源高端負(fù)極材料廠房項(xiàng)目,針對(duì)性地闡述了的大面積混凝土地面裂縫控制技術(shù)在實(shí)際施工過程當(dāng)中的應(yīng)用,該工程鋼結(jié)構(gòu)廠房11個(gè),單個(gè)面積9 000 m2,每個(gè)廠房6跨,單跨65.0 m×22.5 m,單跨一次性澆筑,為追求工期上的進(jìn)度,采用大型激光找平機(jī),施工速度快、平整度高、施工幅度寬,大面積一體硬化,地面以下素土夯實(shí)(壓實(shí)度93%),上鋪200 mm C25素混凝土,硬化后切縫6 m×6 m方格。

澆筑之前與建設(shè)單位和施工單位進(jìn)行混凝土施工使用技術(shù)交底,并進(jìn)行了意見交換和現(xiàn)場踏勘,包括運(yùn)距,現(xiàn)場路況、地基壓實(shí)度、卸料速度和方式,現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)水源及設(shè)備到位情況,在實(shí)際的澆筑的過程當(dāng)中混凝土技術(shù)人員全程現(xiàn)場技術(shù)服務(wù),協(xié)調(diào)反饋車輛、質(zhì)量、凝結(jié)時(shí)間等情況,生產(chǎn)上保證原材料批次穩(wěn)定,出廠檢測合格,現(xiàn)場交貨作好交貨驗(yàn)收工作保證施工使用性,外加劑根據(jù)凝結(jié)時(shí)間需求分罐復(fù)配使用,將先澆筑的或者高溫時(shí)間澆筑的混凝土凝結(jié)時(shí)間延長,防止凝結(jié)時(shí)間過快引起的劇烈收縮裂縫,傍晚澆筑的將凝結(jié)時(shí)間縮短回正常值,以防止因氣溫降低無法完成收面工作,使整體澆筑的混凝土緩慢凝結(jié)成一體,運(yùn)輸與澆筑、振搗、壓光等工序上銜接有序,在末次壓光終凝結(jié)束后的10～20 min,剛可上人不出腳印為準(zhǔn),開始輕撣水然后覆膜,用少量水把薄膜粘住(圖1),不留縫隙,或者噴養(yǎng)護(hù)劑形成一層膜來封住混凝土水分,減少水分散失過快或水化熱引起的膨脹收縮裂縫,整體硬化后可不斷輕灑水降溫保濕養(yǎng)護(hù)。次日起早切縫以不飛邊為準(zhǔn),切縫后立刻覆蓋毛氈灑水保濕養(yǎng)護(hù)7天。

圖1 終凝后撣水覆膜保濕

3 應(yīng)用成果

在各方溝通協(xié)調(diào)配合之下,通過人、機(jī)、料、法、環(huán)五施工生產(chǎn)要素的嚴(yán)格把控,采取優(yōu)化混凝土配合比,對(duì)凝結(jié)時(shí)間的精準(zhǔn)把控、良好的施工工序、及時(shí)的切縫、養(yǎng)護(hù)等各種措施,抵抗各種高溫、失水過快、原材料及混凝土水化熱收縮變形等不利因素,以提前8天的工期完成施工,混凝土地面光潔無可見裂縫,強(qiáng)度和施工質(zhì)量超出預(yù)期要求。

4 結(jié)束語

綜上，列出的大面積混凝土地面施工出現(xiàn)裂縫的原因，以此基礎(chǔ)上針對(duì)所有不利因素提出的解決辦法，從裂縫的成因、原材料的選用、配合比的優(yōu)化、凝結(jié)時(shí)間的精準(zhǔn)把控、施工技術(shù)的銜接和過程控制、及時(shí)全面的養(yǎng)護(hù)等各方面，提出大面積混凝土地面澆筑裂縫控制體系以及防開裂的思路。