预拌混凝土改善建筑地下室剪力墙开裂措施分析*

陈观生

(深圳市建研检测有限公司 广东 深圳 518117)

1 地下室混凝土墙体裂缝主要产生的原因

1.1 混凝土干缩变形

混凝土是一种复杂的非均匀结构,由胶凝材料、颗粒状的粗细骨料和水按适当比例配合拌制后硬化而成,“湿涨冷缩”是硬化混凝土独有的特性之一。如果不能正确地运用混凝土的特性,不仅会导致混凝土强度的下降,还会严重损害建筑物的整体质量。因此,必须根据混凝土的特性,结合实际施工需求,科学合理地选择施工技术,以最大限度地发挥混凝土的优势,从而提升建筑物的整体质量。当混凝土暴露在外界的湿润空气中,由于水分的蒸发,它的表面细孔会形成负压,这种负压会持续增大,导致表面细孔的张力超过了预期的极限,最终形成拉应力,这种拉应力可以通过混凝土剪力墙来有效地抵抗。当拉应力大大增加,超出了混凝土的承载能力和抗拉强度时,剪力墙就会因为拉应力的作用而产生裂缝[1],严重时甚至可能会导致结构的破坏。

1.2 混凝土温度变形

经过精心施工,混凝土的质量得到了显著改善。在凝固过程中,由于其中的某些组分的独特性质,以及它们和石灰的共同特点,当水泥和水混合时,它们都会产生大量的水化反应。然而,当水泥和石灰接触后,它们的性质发生了巨大变化。随着水泥和水的混合,它们的密度也随之提高,使得它们无法与外界的空气直接接触,从而导致了大量的水化热在混凝土中的堆积。这些热量无法被有效地释放,只能在混凝土中慢慢积累。当水化反应产生的热量不断增加时,混凝土的内部温度也将迅速攀升。由于混凝土中含有大量水分,其密度较高,使得混凝土表面的散热速度加快,但内部的热量无法及时排出,从而导致混凝土内部与外部环境温度差异过大,甚至出现越积越多的情况。

由于混凝土的内外温差较大,使得它的热胀冷缩变化幅度较大,但是,当它的表面和外界的空气直接接触时,它的散热性能会更强,从而使得它的热胀冷缩变化更加迅速。相反,如果它的排热性能较弱,那么它的热胀冷缩变化也会更慢[2]。当混凝土的内部和外部温度之间存在着明显的差异,这将导致其热胀冷缩的速率发生变化,从而在混凝土的表面施加拉应力。如果这种拉应力大大超过了混凝土的承载能力,那么即便是最坚固的混凝土也难以抵抗这种拉应力,从而在地下室的剪力墙上造成了严重的裂缝。如果在冬季施工时,白天和夜晚的温度差异很大,这将对混凝土的浇筑造成严重影响,因为这种情况下,混凝土的表层温度会迅速下降,这将导致其表层的微小孔隙发生收缩,并且随着收缩的加剧,混凝土的内部热胀冷缩活动也将受到限制,最终形成巨大的拉应力,从而引发混凝土地下室剪力墙的裂缝。

1.3 养护不到位

在施工剪力墙时,首先要对外墙、内墙、暗梁模板和暗柱进行扎绑,然后再对墙板、梁和浇筑顶板进行扎绑,最后在剪力墙顶板混凝土浇筑完成后,等待12 h以上,再对剪力墙进行全面的维护,以确保其结构安全可靠。经过实际检查,发现部分施工单位在浇筑剪力墙混凝土之前,未能对其进行充分的外部和内部养护,导致部分地方没有得到足够的养护,从而使得剪力墙的整体结构质量存在较大差异。当12 h内,施工人员已经完成了剪力墙的墙顶和柱子的养护,但他们仅仅是简单地把它们擦拭一下,这样一来,墙板上的水分就会迅速蒸发,无法起到任何保护作用[4]。随着时间的推移,当剪力墙的墙板的固定螺栓被解除时,养护的药剂便会从它们的表层渗透到外墙的侧面,这时候,距离剪力墙的混凝土浇筑已经接近4 天的时候。然而,由于剪力墙的内部壁板受到壁板和墙壁的限制,无法对它们进行保养。如果温度变化太大并且保养不当,它们可能会产生裂纹。因此,剪力墙的侧壁无法得到保养,导致了它们的破坏。

表1 剪力墙开裂原因

2 剪力墙结构裂缝预防措施

2.1 结构设计

为了有效地防止地下室剪力墙裂缝的产生,应当采用合理的结构构造形式。由于剪力墙一般较长,内部会产生大量的内应力,因此,在施工过程中,应采取分段浇筑的方式,即在两段之间设置后浇带,以释放温度收缩应力,从而有效地消除应力。通过合理的配筋,可以有效防止剪力墙体出现竖向收缩裂缝。为此,应当加大水平构造的配筋率,减少水平筋的间隔距离,并在墙体与墙柱连接处插入加强钢筋,以提高配筋率,同时在结构开口、变截面和出入口部位增加附加筋,以确保结构的稳定性和安全性。

2.2 合理添加外加剂,优化配合比

为了补偿收缩混凝土,应该采用掺入膨胀剂的方法,并严格控制原材料的质量,确保砂石含泥量不超过规定的标准;水泥应选用具有较高强度和较低水化热的普通硅酸盐水泥;根据混凝土原材料的变化,及时调整配合比,并掺入粉煤灰;同时,应该添加缓凝型减水剂,以减少混凝土的用水量,延缓水化放热,并严格控制混凝土的坍落度,一般在120～140 mm。通过合理地添加减水剂、缓凝剂、膨胀剂等材料,可以有效地降低混凝土的强度,同时减少水泥的用量,从而有效地防止地下室剪力墙收缩裂缝和温度裂缝的发生。

2.3 对专业技术理论的掌握

裂缝的出现可以归结为地下室剪力墙内部的应力,这种应力可以分为三种:塑性变形、温度变化以及干燥变化。其中,塑性变形通常是由于维护不良造成的,而温度变化和干燥变化则主要取决于配合比的设置;另一方面,膨胀变形可能是由于水泥的稳定性或者碱骨料的反应所导致的。为了确保混凝土的质量,设计人员必须具备良好的专业知识,并进行系统的综合分析,以便采取合理的设计方案,以避免出现裂缝。此外,施工、监督、管理等部门的人员也需要熟悉混凝土的基础理论,并具备良好的操作技巧,以及良好的安全意识,以便更好地控制结构裂缝的发生。

3 预拌混凝土改善剪力墙裂缝预防措施

裂缝的形成可能有多种原因,包括材料的性能、配比设计、拌合方法、浇筑方式和成形后的维护。同样,预防裂缝的措施也必须贯穿整个施工过程,任何一个环节都不能缺少防护工作。

3.1 原料准备

3.1.1 混凝土的性能取决于其中的原料

选择合适的水泥、矿物掺和料和外加剂是非常重要的。这些原料应该按照一定的比例混合,并在必要时添加适当的添加剂。这样才能保证混凝土的质量。为了确保混凝土结构的质量,在采购原材料时必须精心挑选,以确保它们具有良好的性能和适用的功能。尤其是水泥,它是预拌混凝土的主要胶结剂,其质量直接关系到混凝土拌合物的流动性和强度。矿渣硅酸盐水泥具有良好的和易性,水化热也更低,但其早期强度和耐寒性都较弱,因此它更适合在高温条件下进行建造,而在需要快速加固和防止冻害的情况下,则不太合适。混凝土的和易性与粗集料的颗粒大小密切相关。如果粗集料中的针片状颗粒数量较少,而且更像立方体,并且级配良好,那么即使用相同的水泥浆,也能够达到良好的和易性。添加适量的外加剂能够大幅提高混凝土的强度,目前已经被广泛应用于各种建筑项目。在使用外加剂时,应该特别注意氯离子的浓度,以防止由于氯离子浓度超标而引发的钢筋腐蚀等严重后果。

3.1.2 通过精确的调整,可以大大提高混凝土的质量

优化的混凝土配比可以使每种组分的比例都得到最佳的平衡,从而提高混凝土的强度、工作性和耐久性。这种配比的调整可以通过改变水胶比、砂率等参数来实现,并且可以有效地控制混凝土的坍落度、标准抗压强度、抗折强度、抗渗性能以及耐冻融性能,从而达到最佳的使用效果。为了确保混凝土的质量,在拌制之前,应当严格遵守相关的标准和规范,并根据实际情况的不同,将其分为四个阶段:首先是混凝土的初始配合比的设定;其次是对混凝土的试拌调整,确定其基准配合比;接着是对试验室的配合比的验证;最后是对施工的配合比的转化。

3.1.3 添加短纤维物质提高抗裂性

除了优选合适的原材料和优化混凝土配比外,为了提高混凝土的抗裂性,在拌合物中添加短纤维等物质也是一种有效的方法。聚丙烯纤维具有较强的拉伸能力,因此,在条件允许的情况下,将其加入到混凝土拌合物中可以有效地提高混凝土的抗裂性,从而有效地防止混凝土浇筑后出现裂缝。减少裂缝出现的可能性,以提高安全性。

3.2 预拌混凝土对剪力墙硬化前塑性裂缝的防治

新浇筑的混凝土结构常常会出现塑性裂缝,这种情况通常发生在混凝土未完全固化时,或者当它刚刚完全固化但强度不足时,由于高温和大风的作用,混凝土表面的水分流失得太快,导致毛细管内部形成巨大的负压,从而导致混凝土的体积迅速膨胀,但由于它的强度不足以抵消这种膨胀,所以就会出现龟裂。为了解决这个问题,我们需要采取一些措施。为了保证预拌混凝土的质量,我们需要采取一些措施来防止它的失水。这些措施包括:喷洒适当的保湿剂并覆盖保湿层。此外,我们还需要缩短搅拌、保湿、抹平和浇筑的时间。此外,我们还需要合理控制粉料的用量。通过实验研究,我们发现使用木质素磺酸钙外加剂可以显著改善混凝土的性能,大约可以降低10%的水泥用量,从而降低预拌混凝土硬化时的收缩率,从而避免出现裂缝的情况。

4 结语

为了保证地下室剪力墙的安全性,我们必须清楚地知道它的裂纹形成的原因。通过研究,我们可以把它划分为几类:收缩裂纹、温度变化裂纹、荷载损失、沉降损失和振动损失。我们需要根据这些原因,制定针对性的预拌混凝土改进措施来防止混凝土裂纹的发生。混凝土的质量直接关系到它的使用寿命,所以我们必须认真负责,并且一直努力,以保证混凝土的安全性。为了有效地减少剪力墙裂缝的出现,必须由各方面的专业技术人员联手,不断改善混凝土的整体性能,以达到更好的工程质量。