叶永梅
(福建漳龙建投集团有限公司,福建 漳州 363000)
随着钢筋混凝土结构在工程施工中的普及应用,建筑的品质优劣也越来越受到人们的关注,而裂缝是主体和偏房混凝土结构施工中常常出现的一个问题。裂缝不仅直接影响钢筋混凝土表面布局的完整性和抗应力性,而且会侵蚀钢材。因此,分析钢筋混凝土裂缝产生的原因并加以科学有效地治理是十分重要的。
房屋建筑中的裂缝对房屋主体性结构的抗拉、抗剪程度有不利影响。例如,裂缝会影响建筑物内部抗应力匀实性分布,进一步加剧墙体的局部性破坏;裂缝使建筑物的防水能力大大减弱,如果裂缝进一步扩大,会影响外观的美化性和居住的舒适性,这种影响都会使建筑的质量大大下降。如果建筑物位于地震活动区,裂缝会降低建筑物的抗震能力,当地震等级高时,会使裂缝加剧开裂,可能引起建筑物倒塌,威胁人们的生命和财产安全。钢筋混凝土裂缝的产生不可忽视,造成的后果是非常可怕的,所以,在日常生活中仔细检查墙体是否有裂缝很有必要。
混凝土材料是一种比较坚固的材料,它在空气中经过一段时间内不断冷却和硬化,在此期间混凝土中会形成小孔,产生微裂纹。随着时间的流转,混凝土被风蚀风化,使痕隙一条接一条地不停接续,裂缝便由此产生,再经过一段时间,建筑物的损坏程度更加严重。墙壁分布的裂纹如果不很严重,不会对建筑物本身造成重大损害,也不会产生重大影响,但裂缝有可能会受到其他因素影响而进一步扩大,当裂缝积累到一定程度时,就会对建筑物的构件产生不可抗力的破坏。另外,混凝土的配比是影响混凝土质量的决定要素之一,而水灰的配比则是直接影响混凝土性能的主要原因。
在混凝土浇筑过程中,如果板顶厚度控制不好,浇筑后的板厚就难以接近或达到设计要求。此外,建筑主体和偏房在灌注混凝土时,如果不保护地板的上部,地板的上部会压着钢筋,此时随着地板厚度的增加,地板有效防护层的厚度就会降低,楼板的承载力就不足以承受一定的载荷,一段时间内会缓慢地形成沉降性裂缝。另外,施工进度和模板周转等因素也会导致模板拆除过程中初始混凝土强度低于预期设计强度的75%。在拆除混凝土模板后,如果不按照预定日期和标准流程对混凝土进行养护,混凝土内部的水分会迅速蒸发,加重混凝土的收缩和变形,造成混凝土损坏,产生结构性裂缝。
温度变化是钢筋混凝土裂缝频繁产生的一个重要因素。当夏季阳光直射且日照时间长时,一般会发生屋面沿圈梁的水平裂、沿窗角的竖裂或内纵墙的对角斜裂等情况。对于含大量钢筋混凝土构件的主体,它们搅混结合的化学反应会产生大量的水化热。由于混凝土体积大、密度大,砂岩与热效应完全混合,水泥产生的热量不能及时有效散发,造成混凝土内部温度过高而产生温差,温差效应会使得钢筋混凝土开裂。砂岩和泥质材料的不均匀性、非饱满性混合,且不同尺寸和厚度的砂岩会产生一定的缝隙。当主体结构的外部或内部温度变化时,其自身的晶体结构通常会随着温度的升高而膨胀,随着温度的降低而收缩,从而导致变形,当变形受到限制或约束时,混凝土的抗拉强度小于结构应力,混凝土就会断裂。当混凝土成为整体的一部分时,内部温度逐渐降低,造成整体结构内外温差的差异性变大。在这种情况下,由于混凝土的不均匀收缩,当其抗拉抗剪强度大于墙体自身的抗拉抗剪强度时,就会发生混凝土内应力不匀实的情况,使钢筋混凝土出现裂缝。
混凝土结构受到不可抗的外力作用而产生的荷载裂缝也是工程施工中常见的。这类裂缝大多是由于上部荷载过大而引起的结构性裂缝,因其自身能够承载的抗应力达到峰值,承载力不足以抵抗荷载力而引起的。在实际生活中,很多业主在房屋交付后,装修过程中随意铺设各种管线穿过墙体,破坏了墙体的整体抗剪抗拉性,减小了墙体横截面面积,使墙体的承载力变小,从而引起墙体裂缝。
由地基基础差异性沉降、灰缝灰浆粉化压缩、支座沉降等因素而引起的沉降裂缝也是很常见的。由地基基础不匀实而引起的沉降裂缝则比较普遍,建筑主体结构各部位刚性不同,可承受的荷载不同,当差异性沉降达到一定程度时,沉降多的部位和沉降少的部位就会发生相对性位移,在墙体里面产生内拉力和内剪力,当这种附加内力超过墙体本身的抗应力强度时,裂缝随之出现。此外,另一种称为塑性沉降裂缝,若是混凝土浇筑高度偏高、浇筑速度太快,混凝土会因模板和钢筋的抑制而发生塑性坍塌,浇筑数小时后会呈现塑性沉降裂缝。
养护工作是钢筋混凝土施工的关键环节,应按照规定标准操作,养护前期准备不足或养护过程操作不当都很容易产生裂缝。当气温升高、空气干燥时,混凝土内部的水分会挥发得很快,出现脱水现象,这就让本来已形成凝胶体的水泥颗粒无法进行水化作用,不能转变成相对稳定的晶体,使其缺乏足够的黏接力,从而会在混凝土的表层出现大面积的片状或粉状的固体脱落,如果不及时采取一系列养护措施,很容易形成收缩裂缝。
骨料是混凝土的重要材料之一,在选用粗骨料时应保证粒度细、表面粗糙度低、表层强度低、含土量少等要求。在湿度值比较大的环境里拌和混凝土时,使用的砂、砾石和粗骨料应在现场进行碱活性检测,以抑制碱骨料发生互相作用。另外,可选择合适的辅助材料作为提高混凝土性能和易用性、减少用水量、减少收缩的有效手段,如除臭剂、膨胀剂等,以减少混凝土收缩。在计算混凝土配筋时,应适当考虑钢筋的选择、厚度和数量对各个部位结构件刚性强度的影响。在设计过程中,主筋的类型、数量和规格必须满足设计要求,科学地限制箍筋的类型、强度和间距,保护层不得过大或过小,钢筋间距应符合设计规范要求,避免破坏钢筋之间的混凝土。
在灌注钢筋混凝土时,要注意混凝土遇水凝固的特性,因此,在使用混凝土时,要同时保证混凝土的干燥性和温度在标准范围内。严格检验混凝土的坍落度,工程技术人员应在现场进行抽样检查,防止混凝土坍落度出现误差。另外,施工时对混凝土的温度有非常严格的要求,温度通常设置在10℃~30℃之间。施工前,技术人员应对施工设计方案进行详细核实,防止施工规划不当,检查和控制施工的位置,保证施工正常进行。
灌注钢筋混凝土时,尽量选取收缩量较小的中低热水泥,以减少混凝土的使用量。在施工过程中,尽量减少混凝土的水灰比,同时,加入适当的添加剂,降低水温,延缓热点的发生,传统的“三冷技术”和“二次风冷”新技术等能够有效降低混凝土灌注温度,两种技术的搭配使用效果更佳。使用导热系数小、保温性能优良的材料对于工程主体结构的尺寸稳定非常重要,特别是对于超大型建筑中的混凝土构件。由于混凝土结构的尺寸会随温度的差异性变化而发生一定程度的改变,因此,施工人员在工程施工中必须采取合理的措施来减弱材料的热胀冷缩性,减少内外温差。
在施工过程中,尽量避免一线工人违规操作而导致钢筋弯曲。钢筋本身与楼板模板之间的高度不宜过大,模板才能更好地发挥保护作用。在上丝网位置安装小铁棒,将间隙调整到700mm以下,以保证楼板施工质量。为防止装卸码头楼板产生永久性裂缝,应控制施工速度,施工完成后,混凝土应养护24h。混凝土浇筑后2~4h内不能吊起大块材料,少量材料必须轻卸。材料应分散堆放,不得过重,防止楼板开裂。
预防沉降裂缝的方法主要有两个:一是加强土壤条件和水文条件的调查和选择,调查施工现场的土壤条件和土质结构,并在施工前进行适当修补。二是混凝土模板提供临时支护模板,减小基础荷载,可以减缓混凝土下沉过程中产生裂缝,保证各个方向受力均匀,避免内应力不匀实而造成的沉降裂缝。主体结构的纵向和横向受力不均匀问题很容易产生沉降裂缝,因此,必须提前做好必要的预防和管理,并按照相关步骤进行操作。为了防止沉降裂缝的发生,必须严格控制混凝土的振捣时间,应振捣至充实、饱和。开工前,钢筋和模板的润湿度必须达到一定标准,才能够大幅降低模板和钢筋的温度,避免沉降裂缝的形成。
混凝土的养护应作为施工重点控制环节,它是影响施工质量的一道关键工序。混凝土保温保湿养护的效果直接反映建筑工程的质量是否达到工艺图纸的标准,混凝土的温湿养护可以避免因温差而发生墙体开裂的问题。建筑材料的膨胀系数皆不一样,不同材料的交接处因内部结构的变化会产生裂缝,从而不利于提高混凝土浇筑块的围护能力。对灌注完的混凝土结构进行悉心养护,保证灌注好的混凝土在相当长的一段时期内保持高强度、抗渗、抗裂且耐久等优良特性。在正式进入养护阶段前,必须减缓蒸发速度,使混凝土内部的水分上升速度低于混凝土表层的蒸发速度,特别是在温差大、风力等级高、湿度低等气候条件下,切实保证塑性收缩裂缝的发生概率降到最低。只有保证混凝土结构尽量不受低温冷冻或高温热应力的危害等不利影响,才能有效防止混凝土表层因过早干透而发生开裂。
综上所述,建筑工程施工中钢筋混凝土裂缝产生的原因非常复杂,施工前必须根据施工环境和各施工部位、钢筋混凝土的质量控制进行认真分析研究,切实加强施工中钢筋混凝土裂缝的防治,提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性。