大面積混凝土地面裂縫控制技術

許建云

(青島力興泰達新型建材有限公司, 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、凝結硬化、養護的過程當中受到各種約束應力大于混凝土極限抗拉應力,便會在結構應力集中或者薄弱處產生裂縫[1],其成因可以分為幾種。

1.1 混凝土收縮及地基壓實度不足產生的裂縫

(1) 混凝土在水化熱的過程當中僅有20%～25%的水分參與到當時的水化熱當中,其余水分都蒸發損失掉了,施工振搗過程中如果出現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不均勻沉降,保水措施或者壓光措施未及時銜接,導致水分蒸發過快,收縮劇烈,便會形成混凝土塑性收縮裂縫,所以延長凝結時間,二次壓光,減小水分過快散失也是阻斷塑性收縮裂縫產生的一種常用手段。

(2) 地基的沉降,地基的壓實度對混凝土裂縫的控制尤為重要,尤其邊角位置容易漏壓,開裂多發生在混凝土凝結硬化初期,邊角壓實度不夠,重量引起的下沉大于混凝土的粘結拉應力,混凝土地面不均勻沉降也會引起裂縫,如果是軟土地基就要提前進行換填或者硬化,地基應用碎石或者石粉進行鋪平壓實,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定碎石,7天無側限抗壓強度不足,自身沉降開裂,也會引起混凝土地面反射裂縫[2]。

1.2 施工環境及原材料引起的混凝土裂縫

(1) 施工環境也是引起裂縫的重要原因之一,外界的高溫、大風、干燥、早晚劇烈的溫差,都會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、大風期澆筑[3]。

(2) 施工前應將基礎潤濕,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],或將初終凝時間推遲到溫度下降的時間段以內,來避免因高溫蒸發帶來的混凝土收縮裂縫,潤濕的地面也會給混凝土地面以濕氣養護的作用,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收縮。

(3) 原材料以及配合比的設計在兼顧經濟性的同時也要滿足工作性、耐久性、以及抗彎拉強度,不同攤鋪和澆筑方式下混凝土最大用水量、水灰比、含氣量、凝結時間以及抗凍性也應符合要求,水泥應選用水熱化低、凝結時間適中、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,在水泥硬化后才進行熟化,這是一個體積膨脹的化學反應,體積約增大1.5倍,引起水泥石開裂造成地面不穩定的膨脹開裂。

(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濟效益方面有一定的作用,包括礦粉會給后期強度帶來一定的增長,總膠材宜比普通主體結構混凝土膠材少,膠材偏多即增加水化熱引起開裂的風險。骨料堆場應封閉,排水良好,避免出現骨料暴曬過熱,或者含水不均勻情況,粗骨料宜選用二級配的石子,含泥量合格,5～25 mm及16～31.5 mm的石子搭配,應在保證最小孔隙率和懸浮密實結構的情況下多用大粒徑的粗骨料,形成骨料堆積密實結構,降低粗細骨料級配總孔隙率,降低水泥及漿體的用量,從而減小水化熱,石子總量應經試驗試配驗證[5],砂應選用合成級配中砂偏粗一些,嚴禁使用含風化料的砂、含泥量超標的砂,不宜使用純細砂,比表面積大,吸水高,需要更多的膠材去達到包裹性,容易引起收縮裂縫。

(5) 外加劑的使用在對抗混凝土收縮、凝結硬化過快、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,相對比普通結構混凝土時應提高保塌組分的用量,用高保塌低減水來復配成品外加劑,根據氣溫和試驗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和坍落度保持時間、延緩混凝土凝結時間,分不同的要求來復配外加劑,將先澆筑的混凝土凝結時間延緩到最長,中后期澆筑的混凝土凝結時間放短,延緩水化熱反應,最終凝結成一體,避免出現前期澆筑過早硬化,無法與后期澆筑凝結到一起出現冷縫,最終配合比進行設計驗證,保證各項指標和適用性滿足現場施工需求,在施工澆筑過程中流動性、包裹性良好,以施工振搗過程中剛能提出漿來,粗細骨料充盈為宜,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化調整來達到最優的結構穩定性和緩慢的水化熱效果,這幾點在混凝土自身抵抗外部不利壞境因素以及開裂的過程當中起著重要的作用。

1.3 施工不規范與養護不足引起的裂縫

(1) 施工不規范,工序和運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初凝的混凝土無法和新澆筑的混凝土凝結硬化到一起而產生的裂縫,振搗、壓光銜接不夠緊密,或因高溫、大風、失水過快未及時進行二次或多次抹壓處理導致裂縫難以彌合[6]。

(2) 現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,在凝結硬化過程當中都會引起收縮裂縫。

(3) 在凝結硬化直至達到設計強度的過程中,混凝土需要持續的溫度和濕度來完成水化熱反應,保濕不及時、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中夏季一般澆筑16～24 h即可切縫,冬季在72～96 h,強度在抗壓標準值的20%～25%,以切割不飛邊為準,切縫時間延誤過久,強度增長越快,收縮越劇烈,收縮應力大于混凝土初期的抗拉應力,將會在薄弱處開裂[7]。

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

2 實際工程應用

以下就某新能源高端負極材料廠房項目,針對性地闡述了的大面積混凝土地面裂縫控制技術在實際施工過程當中的應用,該工程鋼結構廠房11個,單個面積9 000 m2,每個廠房6跨,單跨65.0 m×22.5 m,單跨一次性澆筑,為追求工期上的進度,采用大型激光找平機,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(壓實度93%),上鋪200 mm C25素混凝土,硬化后切縫6 m×6 m方格。

澆筑之前與建設單位和施工單位進行混凝土施工使用技術交底,并進行了意見交換和現場踏勘,包括運距,現場路況、地基壓實度、卸料速度和方式,現場養護水源及設備到位情況,在實際的澆筑的過程當中混凝土技術人員全程現場技術服務,協調反饋車輛、質量、凝結時間等情況,生產上保證原材料批次穩定,出廠檢測合格,現場交貨作好交貨驗收工作保證施工使用性,外加劑根據凝結時間需求分罐復配使用,將先澆筑的或者高溫時間澆筑的混凝土凝結時間延長,防止凝結時間過快引起的劇烈收縮裂縫,傍晚澆筑的將凝結時間縮短回正常值,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成一體,運輸與澆筑、振搗、壓光等工序上銜接有序,在末次壓光終凝結束后的10～20 min,剛可上人不出腳印為準,開始輕撣水然后覆膜,用少量水把薄膜粘住(圖1),不留縫隙,或者噴養護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護。次日起早切縫以不飛邊為準,切縫后立刻覆蓋毛氈灑水保濕養護7天。

圖1 終凝后撣水覆膜保濕

3 應用成果

在各方溝通協調配合之下,通過人、機、料、法、環五施工生產要素的嚴格把控,采取優化混凝土配合比,對凝結時間的精準把控、良好的施工工序、及時的切縫、養護等各種措施,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,強度和施工質量超出預期要求。

4 結束語

綜上，列出的大面積混凝土地面施工出現裂縫的原因，以此基礎上針對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、配合比的優化、凝結時間的精準把控、施工技術的銜接和過程控制、及時全面的養護等各方面，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。