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在建筑工程领域,混凝土是最为常用的建筑材料之一,其质量直接关系到整个建筑物的结构安全与耐久性。然而,在混凝土施工过程中,常常会出现裂缝问题,这不仅影响建筑物的外观,更严重的是可能削弱结构的承载能力,埋下安全隐患。今天,砼家张博结合经验丰富的老师傅为大家详细剖析混凝土施工后开裂的原因。
一、施工期间随意篡改水灰比
在泵送混凝土施工时,有些施工人员为了图一时方便,擅自加水来提高混凝土的流动性。这种看似简单的操作,实则带来了极大的危害。水灰比是混凝土配合比中的关键参数,它直接影响混凝土的强度、耐久性等性能。当水灰比增大时,混凝土硬化过程中的收缩量会显著增加。在混凝土内部结构逐渐形成的过程中,过多的水分在蒸发后会留下大量孔隙,导致混凝土体积减小,从而产生结构裂缝。这些裂缝往往呈现出网状或长短不一的不规则形状,严重破坏了混凝土的整体性。例如,在一些大型建筑的基础施工中,如果随意改变水灰比,可能会使基础出现裂缝,进而影响整个建筑物的稳定性。
二、混凝土搅拌与运输时长过久
混凝土的搅拌运输需要严格控制时间。当搅拌运输时间过长时,混凝土中的水分会大量蒸发。水分的散失会使混凝土的塌落度过低,原本适宜施工的混凝土变得干涩、难以操作。在这种情况下,混凝土在浇筑后由于缺乏足够的水分来保证其均匀性和密实性,会出现不规则的收缩裂缝。想象一下,混凝土就像一个失水过多的生命体,其内部结构因水分不足而变得脆弱,无法承受自身的收缩应力,从而产生裂缝。这种情况在远距离运输混凝土或者施工现场调度不畅导致混凝土长时间等待浇筑时较为常见。
三、不规范模板作业
(一)模板刚度不足:
模板在混凝土浇筑过程中起着支撑和塑形的重要作用。如果模板刚度不足,在承受混凝土的侧向压力时,就会发生变形。而混凝土会按照变形后的模板形状凝固,从而产生与模板变形一致的裂缝。比如在浇筑一些较高的混凝土柱时,如果模板的强度和刚度不够,柱子表面就可能出现竖向的裂缝,这不仅影响柱子的外观,还会降低其承载能力。
(二)施工时拆模过早:
混凝土的强度是随着时间逐渐增长的,在其强度未达到一定标准时拆模,是非常危险的行为。当混凝土强度不足时,构件在自身重力或施工荷载的作用下,就容易产生裂缝。例如,在拆除楼板模板时,如果过早拆除,楼板可能会因为承受不了自身重量而出现裂缝,严重时甚至会发生坍塌事故。
(三)模板支架压实不足或支架刚度不足:
模板支架的稳定性对于混凝土浇筑至关重要。如果支架压实不足或刚度不足,在浇筑混凝土后,支架会出现不均匀下沉的现象。这会导致混凝土表面出现裂缝,就如同地面不均匀沉降会使路面开裂一样。在一些大面积的混凝土楼板浇筑工程中,如果支架系统存在问题,很容易出现这种因支架下沉而导致的裂缝。
(四)模板在浇筑前淋水不足:
模板在浇筑前如果过分干燥,在浇筑混凝土后,由于模板的吸水量大,会导致混凝土收缩。这种收缩会产生塑性收缩裂缝。比如在炎热干燥的天气里,如果模板没有提前淋水湿润,混凝土在浇筑后就很容易出现这种裂缝,尤其是在混凝土表面较为明显。
四、施工工艺不合理与管理无序
(一)施工过程中的违规操作:
在施工现场,一些不合理的操作行为屡见不鲜。例如,不加限制地堆放施工机具、材料,这可能会对已浇筑的混凝土产生局部压力,导致裂缝产生。不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装预制构件,或者不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等,这些行为都会使混凝土结构内部应力发生变化,超出其承受范围,从而产生裂缝。比如在装配式建筑施工中,如果随意改变预制构件的安装顺序,可能会导致整个结构的受力不均,出现裂缝。
(二)乱踩已绑扎的上层钢筋:
在混凝土浇筑前,已绑扎好的上层钢筋对于承受负弯矩起着关键作用。然而,有些施工人员在施工过程中乱踩钢筋,使钢筋被踩弯、踩倒,导致承受负弯矩的受力筋保护层加厚。这样一来,构件的有效高度减小,承载力下降,在混凝土硬化后,就会形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。这种裂缝在楼板等受弯构件中较为常见,会严重影响构件的使用性能和结构安全。
五、施工节奏过快
混凝土浇筑速度过快也是导致裂缝的一个因素。当浇筑速度过快时,如果混凝土流动性较低,在硬化前其沉降不足,而硬化后沉降过大。这种不均匀的沉降容易在浇筑数小时后,在钢筋上面、墙与板、梁与柱交接处等部位出现裂缝,即沉降收缩裂缝。这些部位是结构应力较为集中的地方,不均匀沉降产生的应力集中会使混凝土产生裂缝。例如在框架结构的梁柱节点处,如果浇筑速度过快,很可能出现这种沉降收缩裂缝,影响节点的强度和整体性。
六、混凝土振捣不当
(一)振捣不密实、不均匀:
振捣是混凝土施工中的关键环节,其目的是使混凝土更加密实,排除内部的空气和多余水分。如果振捣不密实、不均匀,混凝土内部就会出现蜂窝、麻面、空洞等缺陷。这些缺陷部位会成为钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。因为在这些不密实的部位,空气和水分容易积聚,加速钢筋的锈蚀,而锈蚀后的钢筋体积膨胀,又会进一步破坏混凝土结构,导致裂缝的产生和扩展。
(二)振捣时间不合理:
振捣时间过短,混凝土无法充分密实,会形成混凝土强度不足或不均匀的情况。而振捣时间太长,则会造成混凝土分层,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层。这样一来,上下层混凝土的强度不均匀,上层混凝土由于细骨料较多,比下层混凝土有较大的干缩性。待水分蒸发后,容易形成塑性收缩裂缝。因此,在混凝土振捣过程中,必须严格控制振捣时间,根据混凝土的配合比、坍落度等因素确定合适的振捣时长,以确保混凝土的质量。
七、分段浇筑结合部处理不善
在混凝土分层或分段浇筑时,结合部的处理至关重要。如果结合部处理不好,就容易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。例如,当混凝土分层浇筑时,如果后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑,就会引起层面之间的水平裂缝。这是因为前后浇混凝土之间的粘结不牢固,在混凝土收缩或受力时,就会在结合部产生裂缝。同样,在采用分段现浇时,如果先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好,新旧混凝土之间粘结力小,或者后浇混凝土养护不到位,导致混凝土收缩,也会引起裂缝。在大型混凝土结构如桥梁、大坝等的施工中,分段浇筑结合部的处理是质量控制的重点环节,一旦出现裂缝,可能会影响整个结构的安全性和耐久性。
八、过度抹平压光操作
在浇筑混凝土后,适当的抹平压光是必要的,可以使混凝土表面更加平整美观。然而,如果过分抹平压光,就会使较多的细骨料浮到混凝土表面,形成含水量很大的水泥浆层。空气中的二氧化碳与水泥浆中的氢氧化钙发生反应生成碳酸钙,这个过程会导致硬化后期混凝土明显收缩,即碳化收缩,从而出现开裂现象。这种裂缝一般在混凝土表面,呈细小的网状,虽然不会立即对结构安全造成严重影响,但会影响混凝土的耐久性和外观质量。
九、养护方式不正确
(一)养护措施不到位:
强制性规范要求混凝土养护要苫盖并浇水,然而在实际施工中,很多时候并没有严格执行。大多数情况是既不苫盖,浇水也不能保证经常性湿润。这样会使混凝土初期表面失水过快,水泥由于缺乏必要的水化水,从而产生急剧的体积收缩。而此时的混凝土早期强度低,根本无法抵抗这种收缩应力,于是就产生了开裂。例如在一些室外混凝土道路施工中,如果养护不及时,路面很容易出现裂缝,影响道路的使用寿命。
(二)环境因素影响:
环境湿度小、空气干燥、温度高、风速大等环境因素对混凝土养护极为不利。在这样的环境下,混凝土水分蒸发速度很快,其收缩速度也会加快,容易出现收缩开裂。特别是在夏、冬两季,昼夜温差较大,如果养护不当,就很容易产生温差裂缝。在夏季高温时,混凝土表面温度过高,内部温度较低,这种温度差会产生热胀冷缩应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。而在冬季,如果混凝土养护温度过低,会导致混凝土早期受冻,也会产生裂缝。
十、混凝土早期冻害
冬季施工时,如果没有采取必要的保温措施,混凝土在早期就容易受冻。受冻后的混凝土会在表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。这是因为水在结冰时体积会膨胀,混凝土中的水分结冰后会对周围的混凝土结构产生挤压应力,破坏混凝土的内部结构。例如在一些北方地区的冬季建筑施工中,如果忽视了混凝土的保温工作,就可能会出现大量因早期受冻而损坏的混凝土构件,需要进行返工处理,不仅增加了施工成本,还延误了工期。
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