吕 欣
(甘肃信诚电力工程监理有限公司, 甘肃 兰州 730050)
目前,电力工程中钢筋混凝土结构产生裂缝是较难克服的质量通病。控制不好,不仅很难通过各级质量检查,而且对结构的承载力和耐久性都会产生危害,对建筑物的合理使用也会造成影响。工程监理受建设单位委托,对施工进行控制,只要监理工作做到位,把握住这一质量通病问题的关键,可以极大地避免非结构承载问题所引起的裂缝。即使在采取措施后仍不可避免还有少量裂缝,通过仔细地检查验收发现并做出妥善处理,仍可交出令建设单位满意的建筑产品。
电力工程中钢筋混凝土结构,从其严格意义来讲裂缝是始终存在的,在不承受荷载的情况下也会产生肉眼不可见的微细裂缝。因为钢筋混凝土结构是由不同材料组成的非均质体,内部产生复杂的物理化学变化,所以存在裂缝是绝对的,无裂缝是相对的。肉眼可见裂缝范围一般以 0.05 mm 为界,大于等于 0.05 mm 的裂缝称为“宏观裂缝”。“宏观裂缝”是微观裂缝扩展的结果,控制裂缝就是指将裂缝控制在一定范围内。
主要原因可分为以下两种情况:由外荷载(静、动荷载)的直接应力引起的裂缝;由于变形产生的裂缝。结构受温度、收缩和膨胀,导致不均匀沉降等因素引起裂缝。
要将以上两种原因引起的裂缝控制在一定的范围,在设计阶段,建设单位或其授权的设计监理单位要督促设计人员,采用与实际结构受力情况最接近的计算模型以及相适应的构造措施,来保证结构构件的裂缝宽度小于按裂缝控制等级所规定的最大裂缝宽度。施工过程中就要尽力体现设计意图,包括钢筋混凝土结构的材料、钢筋的位置以及混凝土的握裹、几何尺寸、混凝土的强度形成、混凝土的各种变形等等。监理工程师就是要保证这一设计意图的实现过程能规范进行。笔者从监理工程师的角度,对施工过程钢筋混凝土结构裂缝产生主要原因进行分析,并提出具体的防治措施和方法。
在分析裂缝产生的主要原因基础上,监理可以从以下两个主要方面进行事前控制。
(1)组织详细的设计施工图会审。在施工图审查中应重点关注以下几处容易忽略而造成裂缝的地方:①设计中结构断面突变,导致应力集中而设计未采取相应的构造措施;②设计中有预应力构件,而预应力施加得过大或过早;③设计中构造钢筋配置过少或过粗,特别是对于楼面、墙板等薄壁构件;④设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形,后浇带、伸缩缝设置不合理;⑤设计中虽然采用了混凝土补偿收缩技术,在混凝土中掺用膨胀剂,但对膨胀剂并未充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的膨胀效果;或者没有通过试验确定其最佳掺量;⑥大体积混凝土中的配筋量少于最小配筋率,缺乏相应的措施。
(2)认真审查施工项目部报审的施工组织设计。在审查中应重点关注以下几处由于施工组织安排不合理而可能导致钢筋混凝土结构裂缝的地方。①钢筋混凝土结构的施工进度是否安排过快,混凝土浇完后的必要养护时间是否得到保证。②堆载布置是否太集中。在模板安装时,吊运上来的材料应尽量做到分散就位,不得过多集中堆放,以减少结构面荷重和振动。③对计划中临时大开间面积材料吊卸堆放区域部位的模板支撑架搭设前,是否通过计算预先考虑采用加密立杆,以增加模板支撑架刚度的加强措施和加强该区域的抗冲击振动荷载,并在该区域的新浇混凝土表面上铺设模板予以保护和扩散应力,进一步防止裂缝的发生。④是否合理科学地安排好各工种交叉作业时间,有效减少板面钢筋绑扎后作业人员的大量踩踏,确保上部钢筋的保护层厚度。⑤混凝土模板撤除时间是否能保证混凝土达到足够的强度。
在有效的事前控制基础上,监理应抓住重点,实施有效的过程控制,一般从下几方面进行。
2.2.1 控制混凝土配合比
控制混凝土配合比,有如下几点需注意。
(1)混凝土配合比设计中水泥等级或品种选用不当,如水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响越大。
(2)配合比中水灰比过大,单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,导致收缩值越高。
(3)配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增大收缩值。
(4)配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
2.2.2 控制进场材料
控制进场材料时,应注意如下几点。
(1)粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩值增大;集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩值增加,导致裂缝的产生。
(2)混凝土外加剂使用的品牌应同试配时采用的相一致。
(3)水泥品种应同试配时采用的是否一致。
(4)目前电力工程中已大量采用商品混凝土。作为现场监理,在现场应严格进行商品混凝土的坍落度检查,以保证混凝土拌和物半成品质量。依据合同授权,加强对商品混凝土的抽检工作,并对运输工具进行检查,尽量减少混凝土拌合物运输过程中水泥浆的流失。
2.2.3 控制施工及现场养护过程
控制施工及现场养护过程,应注意如下几点。
(1)施工人员在混凝土浇筑前,先将基层和模板浇水湿透,避其过多吸收水分;浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过振、漏振。振捣或插入不当、漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,导致裂缝的产生。应避免在雨中或大风中浇灌混凝土。
(2)对大体积混凝土结构,如缺少两次抹面,则容易产生表面收缩裂缝。应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
(3)大体积混凝土浇注,监理应督促施工人员充分考虑水泥水化热问题,采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等),以避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块等措施,以降低混凝土拌和料的温度。
(4)现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。在电力工程实际施工中,由于抢赶工期等原因,场区路面、楼面混凝土等混凝土结构往往缺乏较充分的浇水养护时间。为此,监理在监理过程中必须监督施工人员覆盖湿麻袋和和浇水养护,养护时间不得少于 7 d;对掺用缓凝型外加剂或有抗渗性能要求的混凝土,不得少于 14 d。夏季应适当延长养护时间,以提高抗裂性能。冬季应适当延长保温和脱模时间,使其缓慢降温,以防温度骤变、温差过大引起裂缝。
(5)加强楼面上层钢筋网的有效保护措施。在实际施工中,电力工程厂房楼面下层的钢筋网在受到混凝土垫块及模板的依托下保护层比较容易正确控制,而楼面上层钢筋网的保护,一直是施工中的一个较难问题。其原因为:板的上层钢筋一般较细较软,受到人员踩踏后立即弯曲、变形、下坠;钢筋离楼层模板的高度较大,无法受到模板的依托保护;各工种交叉作业,造成施工人员多、行走频繁,无处落脚后难免被大量踩踏;上层钢筋网的马凳钢筋设置间距过大,甚至不设。因此监理应督促施工人员注意马凳钢筋是否按照要求设置,以便能取得良好的支撑效果。对于现场的大量踩踏,可采取下列措施加以解决:①在楼梯通道、场区道路等频繁和必须通行处应搭设(或铺设)临时简易通道,以供施工人员通行;②要求全体施工管理、操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置,必须行走时,应自觉沿马凳钢筋支撑点通行,不得随意踩踏中间架空部位钢筋;③安排足够数量的钢筋工(一般应不少于 3~4 人或以上)在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修,特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处(预埋线管处以及大跨度房间处)应重点整修;④混凝土工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域,应铺设临时性活动挑板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
(6)预埋管线处的裂缝防治,特别是多根管线的集散处是混凝土截面受到较多削弱,从而引起应力集中,容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预埋管线的直径较大,开问宽度也较大,并且管线的敷设走向又垂直于混凝土的收缩和受拉方向时,就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根管线的集散处,应增设垂直于管线的短钢筋网加强。管线在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉布线处可采用线盒,同时在多根管线的集散处宜采用放射形分布,尽量避免紧密平行排列,以确保管线底部混凝土浇筑顺利和振捣密实。
(7)施工后浇带的施工应认真领会设计意图,制定施工方案,杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图要求留设企口缝。同时更要杜绝在未浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂,造成变形。
加强检查验收及裂缝处理。在采取了上述综合性防治措施后,由于各种原因仍可能有少量混凝土构件裂缝发生。监理应要求施工方先做好妥善的裂缝处理工作,然后再进行下道工序施工。
(1)楼面出现裂缝面积较大时,应对楼板进行静载试验,检验其结构安全性,必要时可在楼板上增做一层钢筋网片,以提高板的整体性。
(2)对于混凝土构件一般的表面龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时,可用抹压一遍处理。
(3)其它一般裂缝处理,其施工顺序为:清洗板缝后用1∶2 或 1∶1 水泥砂浆抹缝,压平养护。
(4)当裂缝较大时,应沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用 1∶2 水泥砂浆抹平,也可以采用环氧胶泥嵌补。
(5)对统长、贯通的危险结构裂缝,裂缝宽度大于 0.3 mm的,需采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。
钢筋混凝土结构裂缝,是电力工程钢筋混凝土结构施工中经常发生的一种工程质量通病。它的发生不仅造成建筑物的质量隐患,而且会对建筑物的使用功能造成影响。实践证明,只要在施工监理过程中对各种因素考虑全面细致,与施工方一起认真分析裂缝产生原因,采取正确处理措施,就可以有效地控制裂缝的产生。