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大体积混凝土裂缝产生原因及预防控制措施

编辑:制度大全2019-05-05

一、前言

随着我国基础建设的快速发展,大体积混凝土施工日益增多(如斜拉桥的索塔、承台及基础、高层建筑的箱型基础或筏型基础),而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题,这是因为混凝土体积大,聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀,在受到内外约束的情况下,混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生,最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此,大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展,以保证工程质量。

二、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析

大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。

1.收缩裂缝

混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩,对于大体积混凝土,这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束,就会在混凝土体内产生相应的收缩应力,当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响,一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样,是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大,一般来说,当水灰比大于0.5时,其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计;但是当水灰比小于0.35时,体内相对湿度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则几乎各占一半。

自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。因此在模板拆除之前,混凝土的自身收缩大部分甚至全部已经完成。在大体积混凝土里,即使水灰比并不低,自身收缩量值也不大,但是它与温度收缩叠加到一起,就要使应力增大,所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。但是,许多断面尺寸虽不很大,且水灰比也不算小的混凝土,也必须考虑水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂影响,也需要考虑将温度收缩和自身收缩叠加的影响。

塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、混凝土温度较高或者水灰比较低的条件下,混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。

2.温差裂缝

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况:第一种是在混凝土浇筑初期,这一阶段产生大量的水化热,形成内外温差并导致混凝土开裂,这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。另一种是在拆模前后,这时混凝土表面温度下降很快,从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝,但最严重的是水化热引起的内外温差。

3.安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂,主要是由于水泥安定性不合格而引起。

三、裂缝的防治措施

1.设计措施

(1)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。

(2)增配构造筋,提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。

(3)避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

(4)在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限抗拉强度。

(5)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20~30m,保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件,也可临时根据具体情况作设计变更。

2.原材料控制措施

(1)尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期强度(90d~180d)以降低水泥用量,减少水化热(因为每加减10kg水泥,温度会相应增减1℃,水化热与水泥用量成正比)。在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。

(2)适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。

(3)选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%,因此在选择骨料时,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说,可以选用粒径4mm~40mm的粗骨料,尽量采用中砂,严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内,砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm~300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量,降低了水化热,而且石块本身也吸收了热量,使水化热能进一步降低,对控制裂缝有一定好处。

(4)适当选用高效减水剂和引气剂,这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

3.施工方法控制措施

大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道,在内部通循环冷水或冷气冷却,降温速度不应超过0.5℃~1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑(每层间隔时间5d~7d),分块厚度为1.0m~1.5m,以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时,在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层(浇二度沥青胶撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油),底板高低起伏和截面突变处,做成渐变化形式,以消除或减少约束作用。此外,还应加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。还可根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。

4.温度控制措施

混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时,混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此,通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度,减少和避免裂缝风险。

人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减少内外温差,但不可避免地招致混凝土体内温度很高,从受约束而导致贯穿裂缝的角度看,是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷,过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大,而且早期的过速超冷会影响水泥——胶体体系的水化程度和早期强度,更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大,引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。

四、结语

虽然大体积混凝土裂缝产生的原因很多,但只要严格按规范规定施工,认真积极的探索裂缝产生的原因,及早采取相应的预防措施,就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝.

篇2:基础大体积混凝土裂缝控制措施

基础大体积混凝土裂缝控制是建筑施工的一个难题,本文通过某办公楼工程基础混凝土浇筑实践的分析,从原材料、混凝土配合比设计、结构构造和施工养护措施等多方面对其进行探讨,同时提出一些经过实践检验,行之有效的裂缝控制措施。

一、工程概况

该工程总建筑面积71797平方米,地下2层,地上37层,裙楼4层,总高度154.4米,为内筒外剪超高层结构。基础混凝土6300立方米,主楼、裙楼部分底板厚度为2.5米,核心筒底板最大厚度为6.3米。浇筑期间气温18℃~36℃。为确保混凝土工程质量,严格控制超规范裂缝出现,我们采用综合控温防裂措施,取得较为理想的效果。

二、主要控温防裂技术措施

1、严格控制原材料质量。浇筑前所有原材料均按有关规范抽检其质量指标。浇筑过程中,由施工单位不定期抽检商品混凝土搅拌站所用原材料质量,发现问题及时纠正。

2、按高性能混凝土确定配合比。该工程原设计用42.5R普通硅酸盐水泥配制C40混凝土,考虑到核心筒底板最大厚度达6.3米,采用42.5R普通硅酸盐水泥水化热较高,而且从高性能混凝土的观点出发,采用32.5R普通硅酸盐水泥可以满足强度要求,故采用32.5R普通硅酸盐水泥。

3、采用补偿收缩混凝土技术。采用补偿收缩混凝土是防止超规范裂缝出现的可行办法之一。我们筛选出优质膨胀剂,并在掺量及膨胀条件上予以充分考虑,为取得良好的防裂效果创造了必要条件。

4、增设构造钢筋防裂抗裂。在混凝土侧面增设φ12水平防裂钢筋,使水平钢筋间距不超过100毫米。该核心筒底板周长很大,其收缩值将十分明显,因此仅靠混凝土本身抗裂是不够的。实践证明在构造上适当增加防裂抗裂钢筋,对防止裂缝的出现起到了不可忽视的作用。

5、采取严格的养护措施。该工程采用了3项养护措施:混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜,以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果,适时在塑料薄膜上覆盖2~3层棉毡保温,同时在混凝土中部设置冷却水管降温;在塑料薄膜下适时补水,以保证水泥和膨胀剂发挥补偿收缩作用的充分条件。

三、施工中注重的问题

1、测温点布置图测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。该承台混凝土的施工方案为自北向南一次连续浇筑,混凝土的初凝时间控制在8~10小时,采用4台混凝土泵自北向南全断面推进,混凝土供应量应保证在初凝时间内,使流淌距离达15~20米的混凝土得以振捣密实并能及时覆盖。

该工程测温点布置采用“V”型布置,在混凝土断面上布置3~5个温度传感器,即2.5米厚处为3个温度传感器,5米厚处为5个温度传感器,保证不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均可在显示屏上得到反映,从而及时指导温控工作。

2、关于混凝土内部的最高温升通常认为影响混凝土内部最高温升的主要因素为:混凝土配合比中的水泥强度等级、品种和水泥用量;混凝土入模湿度;混凝土厚度;混凝土内部冷却系统效率等。

取两个具有代表性的点:A点靠承台北侧(2.5米厚)一个点;B点为核心筒底板(5米厚)上一个点。浇筑该承台北侧(A点)时的气温为36℃,混凝土入模温度达29℃。混凝土浇筑顺序为从北向南连续浇筑,A点附近的混凝土最先完成浇筑,在较高入模温度作用下,水泥加速水化放热并在内部积聚,混凝土中心最高温度达到72.8℃,而5米厚B点处混凝土内部最高温度只有72.1℃。这一现象与混凝土温升规律相悖,究其原因在于泵送商品混凝土流动性较大(出机坍落度在220毫米以上),承台较厚,混凝土浇筑过程中流淌距离长达15~20米,因此在B点客观上形成了分层浇筑,从而使水泥水化热得以分层释放,避免了温峰迭加,使B点最高温升得以降低。

3、关于混凝土温差控制一般认为,大体积混凝土裂缝防治的关键在于控制混凝土温差小于25℃,最大不得超过30℃。但对于厚度和体量均较大,而且采取一次性连续浇筑的混凝土结构而言,在混凝土温升早期阶段,这一限定可适当放宽,这样不仅降低了施工和温控难度,而且有利于增进混凝土(掺活性矿物掺合料)早期强度,提高混凝土自身抗裂能力。

该承台2.5米厚A点处混凝土浇筑后22小时~34小时期间,混凝土中心与表面温差一度达到34.4℃,测温结束后检查该处混凝土均未出现裂缝。主要由于在混凝土浇筑早期升温阶段强度较低或呈塑性状态,混凝土弹性模量很小,由变形变化引起的应力很小,温度应力可忽略不计。但在混凝土降温阶段,温差必须控制在30℃以内,而且降温速率不能过快,否则很容易引发温度收缩裂缝。该承台2.5米厚处降温速率平均为1.5℃/天,5米厚处降温速率平均为1.39℃/天。实践表明,养护温度越高,掺用活性矿物掺合料的结构内部混凝土强度越高。因此,该承台C40混凝土14天强度应超过标准强度的80%,由温差引起的收缩应力远小于该龄期混凝土的抗拉强度,所以没有出现温度裂缝。

四、结束语

该承台采用掺粉煤灰和膨胀剂的补偿收缩混凝土,增设了水平抗裂钢筋,从材料和构造角度提高了混凝土抗裂能力。同时采用分层浇筑,一次连续完成6300立方米混凝土的整体浇筑施工。在施工和养护期间,对全场混凝土进行了温度测控。混凝土拆膜后,侧面平整光滑,表面未出现任何有害裂缝。该承台混凝土施工实践证明:1)采用“双掺”、补偿收缩技术和60天甚至90天龄期强度验收,优选配合,尽可能减少水泥用量,可以最大程度地降低混凝土温升,为混凝土防裂抗裂创造有利条件;2)增设抗裂构造钢筋,可有效减少混凝土表面裂缝;3)混凝土施工采用分层浇筑,可延长水泥水化放热时间,减缓混凝土降温速率,减小温度应力,有利于控制混凝土内部收缩裂缝;4)混凝土表面及时充分补水养护是充分发挥膨胀剂效能,防止超规范裂缝出现的重要条件。

篇3:大体积混凝土结构裂缝施工控制措施

一、概述

美国混凝土学会的定义:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,即最大限度减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。

日本建筑学会的标准的定义是:结构断面最小尺寸在80cm以上;水化热引起混凝土内的最高温度和外界气温之差,预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土。

我国有的规范认为:当基础边长大于20米,厚度大于1米,体积大于400立方米时称为大体积混凝土。

大体积混凝土结构的截面尺寸较大,裂缝一般在混凝土浇注短期内形成,此时设计荷载尚未作用于结构上,因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于水泥的水化作用是放热反应,大体积混凝土自身又具有一定的保温性能,因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在混凝土升温峰值过后的降温过程中,内部降温速度又比其表层慢得多,在这些过程中,混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的温度应力,是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时,混凝土就会出现裂缝。

本文着重介绍大体积混凝土施工裂缝控制。

二、裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:

1、水泥水化热的影响

水泥水化过程中要产生一定的热量,是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集不易散失,引起急剧升温。由于混凝土导热性能较差,浇注初期混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧升温引起变形约束不大,温度应力也就较小。随着混凝土龄期增长,弹性模量和强度相应提高,对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强,即产生温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。

2、混凝土收缩的影响

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形,受到外部约束时,将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

3、外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对预防大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生。

4、其他因素的影响

建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝,这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。

三、防止产生裂缝的措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重,必须加以控制,大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的,所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度,在一定范围内,就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程,包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。

1、优选混凝土各种原材料

1.1、水泥的选择

大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥或硫酸盐水泥,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。

1.2、骨料的选择

在选择粗骨料时,可根据施工条件,尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。

在选择细骨料时,采用平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。

1.3、掺加外加剂

掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。

2、混凝土浇筑过程控制措施

2.1、控制混凝土入模温度

入模温度的高低,与出机温度密切相关,另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。

在温度较高的情况下进行施工,可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖,以减少阳光对其的辐射,同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加凉水。

如果是在冬季进行施工,因为要防止早期混凝土被冻问题。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。

?2.2、严格控制混凝土的浇筑速度,一次浇注的混凝土不可过高、过厚,以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,严防漏振。

2.3、砼温度控制、监测与养护

1)、温度控制、监测

为降低大体积混凝土的水化热,在混凝土的内部通入冷却循环水,采用循环法保温养护,以便加快混凝土内部的热量散发。

为能够较准确地测量出砼内部温度,在砼中预埋测温管,用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度,可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线,对照混凝土理论计算值,分析存在的问题,及时采取相应的技术措施。

3)、砼养护

砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土的内外温差,促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后,在其顶面及时加以覆盖,要求覆盖严密,并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二:一是蓄水保温,防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变,二是保持内外温差的稳定。

2.4、健全施工组织管理:

在制订技术措施和质量控制措施的同时,还需落实组织指挥系统,逐级进行技术交底,做到层层落实,确保顺利实施。

四、结束语

实践证明,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效施工技术措施,坚持严谨的施工组织管理,完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。

篇4:大体积混凝土施工工艺裂缝控制

随着建筑施工技术飞速发展,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等,其主要特点是体积大,表面小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。当混凝土内外温差较大时,会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用,所以必须从根本上加以分析,来保证施工的质量。

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝3种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性较严重。而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小,但也影响外观质量。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3毫米;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2毫米。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2毫米时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3毫米,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3毫米贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。而产生裂缝的主要原因有水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩等造成。

如何控制这几方面对结构耐久性的影响呢

一、大体积混凝土的配合比设计

1.水泥的选用:应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

2.粗细骨料:粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。

3.减水剂:为满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求,宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。除加入减水剂外,有些混凝土还要根据需要加入其他外加剂,如引气剂、膨胀剂、泵送剂等。

4.除以上3点外,还要适当降低原材料的温度。

二、大体积混凝土的浇筑与振捣

浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:

1.全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。这种方案适用于结构平面尺寸不太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

2.分段分层。混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3.斜面分层。要求斜面坡度不大于1/3,适用于结构长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。

三、混凝土的温控措施

1.水化热温升控制措施

混凝土升温时间较短,根据工程实践,一般在浇筑后的二至三天内,混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态,约束应力很低。当水化热温升至峰值后,水化热能耗尽,继续散热引起温度下降,随着时间逐渐衰减,延续10余天至30余天。作为工程预控指标,可采取保温与降温措施的有:

1)采用冰水配制混凝土,或混凝土厂址配置有深水井,采用冰凉的井水配置;

2)粗细骨料均搭设遮阳棚,避免日光曝晒;

3)选用低水化热的P.O.普硅水泥,并利用掺合料减少水泥单方用量。

2.混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

3.采用内部降温法降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可有效控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

4.保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热,掺和料的用量该如何控制,混凝土原材料的温度是否可以再降低这些都有待于在施工实践中进一步积累经验,采取有效措施,使大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能得到好的解决。

篇5:大体积混凝土施工工艺与裂缝控制措施

随着建筑施工技术飞速发展,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等,其主要特点是体积大,表面小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。当混凝土内外温差较大时,会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用,所以必须从根本上加以分析,来保证施工的质量。

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝3种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性较严重。而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小,但也影响外观质量。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3毫米;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2毫米。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2毫米时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3毫米,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3毫米贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。而产生裂缝的主要原因有水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩等造成。

如何控制这几方面对结构耐久性的影响呢

一、大体积混凝土的配合比设计

1.水泥的选用:应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

2.粗细骨料:粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。

3.减水剂:为满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求,宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。除加入减水剂外,有些混凝土还要根据需要加入其他外加剂,如引气剂、膨胀剂、泵送剂等。

4.除以上3点外,还要适当降低原材料的温度。

二、大体积混凝土的浇筑与振捣

浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:

1.全面分层。即在第一层全面浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。这种方案适用于结构平面尺寸不太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

2.分段分层。混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3.斜面分层。要求斜面坡度不大于1/3,适用于结构长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺,一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处,保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处,确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进,震动器也相应跟上。

三、混凝土的温控措施

1.水化热温升控制措施

混凝土升温时间较短,根据工程实践,一般在浇筑后的二至三天内,混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态,约束应力很低。当水化热温升至峰值后,水化热能耗尽,继续散热引起温度下降,随着时间逐渐衰减,延续10余天至30余天。作为工程预控指标,可采取保温与降温措施的有:

1)采用冰水配制混凝土,或混凝土厂址配置有深水井,采用冰凉的井水配置;

2)粗细骨料均搭设遮阳棚,避免日光曝晒;

3)选用低水化热的P.O.普硅水泥,并利用掺合料减少水泥单方用量。

2.混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

3.采用内部降温法降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可有效控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

4.保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃。

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热,掺和料的用量该如何控制,混凝土原材料的温度是否可以再降低这些都有待于在施工实践中进一步积累经验,采取有效措施,使大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能得到更好的解决。

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