论地下工程混凝土通病产生的原因及防治措施

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyr2007
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  摘要   经过多年的地铁施工经验及总结,针对钢筋混凝土蜂窝、孔洞、露筋、缺棱掉角、施工缝夹层、结构裂缝等质量通病的现象及防治办法略谈以下心得,望批评指正。
  关键词   蜂窝  孔洞  露筋  缺棱掉角  施工缝夹层  结构裂缝
  中图分类号: TV331 文献标识码: A
  1、蜂窝
  1.1现象:砼局部酥松,砂浆少石子多,石子之间出现空隙,形成蜂窝状的孔洞。
  1.2原因分析:
  (1)砼配合比不合理,石、水泥材料计量错误,或加水量不准,造成砂浆少石子多。
  (2)砼搅拌时间短,没有拌合均匀,砼和易性差,振搗不密实。
  (3)未按操作规程灌注砼,下料不当,使石子集中,振不出水泥浆,造成砼离析。
  (4)砼一次下料过多,没有分段、分层灌注,振捣不实或下料与振捣配合不好。
  (5)模板孔隙未堵好,或模板支设不牢固,振捣砼时模板移位,造成严重漏浆。
  1.3预防措施:砼配料时严格控制配合比,经常检查,保证材料计量准确。砼拌合均匀,颜色一致,其延续搅拌最短时间符合规定。砼自由倾落高度一般不得超过2m。如超过,要采取串筒、溜槽等措施下料。砼的振捣分层捣固。灌注层的厚度不得超过振动器作用部分长度的1.25倍。捣实砼拌合物时,插入式振捣器移动间距不大于其作用半径的1.5倍;对细骨料砼拌合物,则不大于其作用半径的1倍。振捣器至模板的距离不大于振捣器有效作用半径的1/2。合适的振捣现象为:砼不再显著下沉,不再出现气泡。灌注砼时,经常观察模板、支架、堵缝等情况。发现有模板走动,立即停止灌注,并在砼初凝前修整完好。
  1.4处理方法:砼有小蜂窝,可先用水冲洗干净,然后用1∶2或1∶2.5水泥砂浆修补,如果是大蜂窝,则先将松动的石子和突出颗粒剔除,尽量形成喇叭口,外口大些,然后用清水冲洗干净湿润,再用高一级的细石砼捣实,加强养护。
  二、麻面 
      2.1现象:砼表面局部缺浆粗糙,或有许多小凹坑,但无钢筋和碎石外露。
     2.2原因分析:
  (1)模板表面粗糙或清理不干净,粘有干硬水泥砂浆等杂物,拆模时砼表面被粘损。
  (2)钢模板脱模剂涂刷不均匀,拆模时砼表面粘结模板。
  (3)模板接缝拼装不严密,灌注砼时缝隙漏浆。
  (4)砼振捣不密实,砼中的气泡未排出,一部分气泡停留在模板表面。
  2.3预防措施: 模板面清理干净,不得粘有干硬水泥砂浆等杂物。木模板灌注砼前,用清水充分湿润,清洗干净,不留积水,使模板缝隙拼接严密,如有缝隙,填严,防止漏浆。钢模板涂模剂要涂刷均匀,不得漏刷。砼必须按操作规程分层均匀振捣密实,严防漏捣,每层砼均匀振捣至气泡排除为止。
  2.4处理方法:麻面主要影响砼外观,对于面积较大的部位修补。即将麻面部位用清水刷洗,充分湿润后用潮湿的水泥抹平。
  三、孔洞
      3.1现象:砼结构内有空隙,局部没有砼。
  3.2原因分析:
  (1)在钢筋密集处或预埋件处,砼灌注不畅通,不能充满模板间隙。
  (2)未按顺序振捣砼,产生漏振。
  (3)砼离析,砂浆分离,石子成堆,或严重跑浆。
  (4)砼工程的施工组织不好,未按施工顺序和施工工艺认真操作。
  (5)砼中有硬块和杂物掺入,或木块等大件料具掉入砼中。
  (6)不按规定下料,吊斗直接将砼卸入模板内,一次下料过多,下部因振捣器振动作用半径达不到,形成松散状态。
  3.3预防措施:
  (1)在钢筋密集处,可采用细石砼灌注,使砼充满模板间隙,并认真振捣密实。机械振捣有困难时,可采用人工捣固配合,严防漏振。
  (2)预留孔洞处在两侧同时下料。下部往往灌注不满,振捣不实,采取在侧面开口灌注的措施,振捣密实后再封好模板,然后往上灌注。
  (3)控制好下料。要保证砼灌注时不产生离析,砼自由倾落高度不超过2m,大于2m时要用溜槽、串筒等下料。
  (4)加强施工技术管理和质量检查工作。
  3.4处理方法:要经有关单位共同研究,制定补强方案,经批准后方可处理。
  四、露筋 
    4.1现象:钢筋砼结构内的主筋、副筋或箍筋等露在砼表面。
    4.2原因分析:
  (1)砼灌注振捣时,钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放,钢筋紧贴模板。
  (2)钢筋砼结构断面较小,钢筋过密,如遇大石子卡在钢筋上,砼水泥浆不能充满钢筋周围。
  (3)因配合比不当砼产生离析,浇捣部位缺浆或模板严重漏浆。
  (4)砼振捣时,振捣棒撞击钢筋,使钢筋移位。(5)砼保护层振捣不密实,或木模板湿润不够,砼表面失水过多,或拆模过早等,拆模时砼缺棱掉角。
  4.3预防措施:
  (1)灌注砼前,检查钢筋位置和保护层厚度是否准确。
  (2)为保证砼保护层的厚度,要注意固定好垫块。一般每隔1m左右在钢筋上绑一个水泥砂浆垫块。
  (3)钢筋较密集时,选配适当的石子。石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得 大于钢筋净距的3/4。结构截面较小,钢筋较密时,可用细石砼灌注。
  (4)为防止钢筋移位,严禁振捣棒撞击钢筋。在钢筋密集处,可采用带刀片的振捣棒进行振捣。保护层砼要振捣密实。灌注砼前用清水将木模板充分湿润,并认真堵好缝隙。
  (5)砼自由顺落高度超过2m时,要用串筒或溜槽等进行下料。
  (6)拆模时间要根据试块试验结果确定,防止过早拆模。
  (7)操作时不得踩踏钢筋,如钢筋有踩弯或脱扣者,及时调直,补扣绑好。
   4.4处理方法:将外露钢筋上的砼残渣和铁锈清理干净,用水冲洗湿润,再用 1:2或1:2.5水泥砂浆抹压平整,如露筋较深,将薄弱砼剔除,冲刷干净湿润,用高一级的细石砼捣实,认真养护。
  五、缺棱掉角
   5.1现象:砼局部掉落,不规整,棱角有缺陷。
   5.2原因分析:
  (1)木模板在灌注砼前未湿润或湿润不够,灌注后砼养护不好,棱角处砼的水分被模板大量吸收,致使砼水化不好,强度降低。
  (2)常温施工时,过早拆除承重模板。
  (3)拆模时受外力作用或重物撞击,或保护不好,棱角被碰掉。
  (4)冬季施工时,砼局部受冻。
  5.3预防措施:木模板在灌注砼前充分湿润,砼灌注后认真浇水养护。拆除钢筋砼结构承重模板时,砼具有足够的强度,表面及棱角才不会受到损坏。拆模时不能用力过猛过急,注意保护棱角,吊运时,严禁模板撞击棱角。加强成品保护,对于处在人多、运料等通道处的砼阳角,拆模后要用槽钢等将阳角保护好,以免碰损。冬季砼灌注完毕,做好覆盖保温工作,加强测温,及时采取措施,防止受冻。
  5.4处理方法:缺棱掉角较小时,,清水冲洗可将该处用钢丝刷刷净充分湿润后,用1∶2或1∶2.5的水泥砂浆抹补齐正。可将不实的砼和突出的骨料颗粒凿除,用水冲刷干净湿润,然后用比原砼高一级的细石砼补好,认真养护。
  六、施工缝夹层
      6.1现象:施工缝处砼结合不好,有缝隙或夹有杂物,造成结构整体性不良。
      6.2原因分析:
  (1)在灌注砼前没有认真处理施工缝表面;灌注前,捣实不够。
  (2)灌注大体积砼结构时,往往分层分段施工。在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在砼表面,未认真检查清理,再次灌注砼时混入砼内,在施工缝处造成杂物夹层。
  6.3预防措施:
  (1)在施工缝处继续灌注砼时,如间歇时间超过规定,则按施工缝处理,在砼抗压强度不小于1.2Mpa时,才允许继续灌注。
  (2)在已硬化的砼表面上继续灌注砼前,除掉表面水泥薄膜和松动石子或软弱砼层,并充分湿润和冲洗干净,残留在砼表面的水予清除。
  (3)在灌注前,施工缝宜先铺抹水泥浆或与砼相同的减石子砂浆一层。
  (4)在模板上沿施工缝位置通条开口,以便清理杂物和冲洗。冬季施工时可采用高压风吹。全部清理干净后,再将通条开口封闭,并抹水泥浆或减石子砼砂浆,再灌注砼。
      6.4处理方法:当表面缝隙较细时,可用清水将裂缝冲洗干净,充分湿润后抹水泥浆。对夹层的处理慎重。补强前,先搭临时支撑加固后,方可进行剔凿。将夹层中的杂物和松软砼清除,用清水冲洗干净,充分湿润,再灌注,采用提高一级强度等级的细石砼或砼减石子砂浆,捣实并认真养护。
  七、结构裂缝
  结构裂缝产生的原因很复杂,根据国内外的调查资料,引起裂缝有两大类原因,一种由外荷载(如静、动荷载
  )的直接应力和结构次应力引起的裂缝,其机率约20%;一种是结构因温度、膨胀、收缩和不均匀沉降等因
  素由变形变化引起的裂缝,其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关,现作以下分析。
  7.1材料缺陷
  在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例,从混凝土的性质来说大概有:
  7.1.1 干燥收缩
  研究表明,水泥加水后变成水泥硬化体,其绝对体积减小。每l00克水泥水化后的化学减缩值为7~9ml,如混凝土水泥用量为35Okg/m3,则形成孔缝体积约25~30l/m3之巨。这是混凝土抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明,每lOOg水泥浆体可蒸发水约6ml,如混凝土水泥用量为350kg/m3,当混凝土在干燥条件下, 则蒸发水量达2llml/ m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力,使混凝土产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1%~0.2%;混凝土的干缩值为0.04%~0.06%。而混凝土的极限拉伸值只有0.01%~0.02%,故易引起干缩裂缝,干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。
  7.1.2 温差收缩
  对于强度要求较高的混凝土,水泥用量相对较多,水泥水化是个放热过程,其水化热为l65~250j/g,随混凝土水泥用量提高,其绝热温升可达50~80℃。研究表明,当混凝土内外温差10℃时,产生的冷缩值εC= △T/α= 10/l10-5=0.O1%,如温差为20~30℃时,其冷缩值为0.02~0.03%,而混凝土极限拉伸值只有0.01~0.015%,因而冷缩常引起混凝土开裂。
  7.1.3塑性收缩
  混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发,引起失水收缩,此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形,它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段,故称为塑性收缩。其收缩量可达1%左右。在混凝土表面上,特别在抹压不及时和养护不良的部位出現龟裂,宽度达l~2mm,属表面裂缝。水灰比过大,水泥用量大,外加剂保水性差,粗骨料少,振捣不良,环境温度高,表面失水大等都能导致混凝土塑性收缩而发生表面开裂现象。
  7.1.4 自生收缩
  密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低,称为自干燥。高水灰比的普通混凝土(OPC)由于毛细孔隙中贮存大量水分,自干燥引起的收缩压力较小,所以自生收缩值较低而不被注意。但是,低水灰比的高性能混凝土(HPC) 则不同,早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快,以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密,外界水泥很难渗入补充,在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明,龄期2个月水胶比为0.4的HPC,自干收缩率为0.01%,水胶比为0.3的HPC,自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等,水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知,HPC的收缩性与OPC完全不同,OPC以干缩为主,而HPC以白干收缩为主。问题的要害是:HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天,温度梯度首先引发表面裂缝,随后引发内部微裂缝,若混凝土变形受到约束,则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。
  以上是从水泥混凝土物理化学特性分析其各种收缩现象,早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝,混凝土进入硬化阶段后,混凝土水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩(包括自干收缩),这是诱发裂缝的主要原因。
  7.2混凝土构件裂缝的处理
  在工程实践中,裂缝是不可能避免的。对裂缝的处理,首先要分析其形成原因,是由设计、施工、材料还是其它因素引起的。混凝土构件的裂缝大致分三类。第一类是很细小的裂缝,或者说是规范所允许范围内的裂缝。这种裂缝一般不需要处理,第二类是超出规范允许范围内的,但并不影响结构安全问题的裂缝。这种裂缝一般需处理才能满足使用功能以及结构耐久性等,第三类是裂缝较大,影响到结构安全性的裂缝,这种裂缝的构件往往需要进行结构加固处理或拆除重建。处理方法大致分两种,一是抹面处理,材料可为高强微膨胀砂浆,抗渗聚合物砂浆或用环氧玻璃封闭;二是压力灌浆法,材料可为水泥灌浆,水泥—水玻璃灌浆,环氧树脂以及现在所应用的一些化学聚合物等。
  
  参考文献
  [1] 混凝土结构设计规范GB 50010一2002.中国建筑工业出版社2002,北京。
  [2] 建筑施工手册(第四版)缩印本中国建筑工业出版社出版、发行2003,北京。
  [3] 王昭元. 水泥混凝土收缩裂缝问题成因分析(内部交流资料)。
  [4] 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 GB/T 50080━2002中华人民共和国建设部2003。
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