大体积的混凝土

大体积的混凝土（精选十篇）

大体积的混凝土 篇1

新建东北东部铁路海兰江1号特大桥为21 m～32 m预应力混凝土梁桥,中心里程为DK78+692,基础设计形式有两种,一种为明挖扩大基础,适用于0号台～17号墩和20号墩～21号台,其中7号墩～17号墩基础为大体积混凝土明挖扩大基础;一种为挖井基础,适用于18号墩～19号墩,同样为大体积混凝土基础。文中以14号墩为例进行论述。

2 模板拼装及加固

1)模板采用大块组合钢模,标准模板尺寸为1.05 m×1.25 m,面板采用3 mm厚钢板,模板之间采用螺栓连接,采用钢管和方木加固,模板一次拼装高度不超过2.5 m,模板外侧设横肋和竖肋,横肋与模板、横肋与竖肋均采用8号铅丝绑扎牢固,并采取大型钢管墩作为基础模板的主要支撑结构,利用圆木对钢管墩的支撑和钢管墩之间的对拉形成对基础模板的锁控,保证模板稳固和不变形。

2)在底层基础施工完毕后,要在基础顶面预埋钢筋拉环和短钢筋(钢筋拉环作为加固上层模板之用,短钢筋作为在模板外侧支撑模板之用),钢筋拉环埋设在第一层基础顶面距离基础边缘15 cm位置,间距0.6 m,短钢筋埋设在第一层基础顶面距离第二层基础边缘20 cm的位置。

3 混凝土浇筑

1)混凝土浇筑应在室外温度较低时施工,浇筑温度(振捣后50 mm～100 mm深处的温度)不宜高于28 ℃。

2)因基础平面尺寸较大,应分层、分段浇筑。即混凝土从两个方向入模,浇筑时从基础短边方向开始沿长边方向推进。浇筑过程确保在下层混凝土初凝之前开始浇筑上层混凝土。

3)施工中段与段间的竖向施工缝应平行于基础较小截面(平行于短边截面),同时上下相邻两层中的竖向施工缝应错开1.0 m以上,每次浇筑混凝土的厚度控制在1.5 m～2.5 m之间。

4)在混凝土施工缝处接续浇筑新混凝土时,应符合规范要求:a.前层混凝土的强度不得小于1.2 MPa;b.施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子或松弱混凝土层应予以凿除;c.在新混凝土施工前,应在横向施工缝处先铺一层厚约15 mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆,或铺一层厚约30 cm的混凝土,其粗骨料应比新浇筑混凝土减少10%,然后再接续浇筑新层混凝土。

4 大体积混凝土施工方案

4.1 混凝土裂缝成因

1)微观裂缝主要有3种:a.骨料与水泥结合面上的裂缝,称为粘着裂缝;b.水泥石中自然的裂缝,称为水泥石裂缝;c.骨料本身裂缝,称为骨料裂缝。

2)混凝土宏观裂缝产生的原因主要有3种:a.由外荷载引起的,即按常规计算的主要应力引起的;b.结构次应力引起的裂缝,这是由于混凝土结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的;c.变形应力引起的裂缝,这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形,当变形受到约束应力时便产生应力,当此应力超过混凝土抗拉强度时便产生裂缝。

3)建筑工程中的大体积混凝土结构中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,由此变形的温度收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝2种。

4.2 有效降低混凝土内外温差的措施

4.2.1 大体积混凝土的拌制

1)调整水泥品种,采用水化热低、凝结时间长的水泥;粗骨料采用连续级配,细骨料采用中砂;外加剂采用缓凝剂、减水剂。

2)采用标号较高的水泥,减少单位体积混凝土的水泥用量;在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。项目部根据试验选定采用粉煤灰,在混凝土中掺用能减少水泥用量,降低水化热,增加混凝土和易性。

3)采用海兰江深处的低温水作为大体积混凝土的拌合用水或采用冷却骨料、搅拌时加入冰屑等降温措施。

4.2.2 大体积混凝土内部降温

1)在混凝土内部预埋循环冷却水管。

混凝土浇筑前,首先在基础内部预埋薄壁冷却水管和测温管(测温管长度分别为1.0 m,1.5 m,2.0 m,测温管底部密封不漏水),混凝土浇筑完成后,由试验员全天候对混凝土温度进行测量并记录,测温时要测定混凝土内部、混凝土表面、气温3个温度,将混凝土内部温度(通过在测温管内灌水用温度计测量混凝土内部温度)、混凝土表面温度和气温进行对比,当混凝土内部和表面温差大于20 ℃时,应立即向循环水管内注入冷却水,冷却水通过循环将混凝土水化产生的热量传递上来,达到降低混凝土内部温度的目的,循环冷却水管采用ϕ48 mm钢管。

冷却水管的加工与安装应注意以下事项:

a.冷却水管之间采取焊接或丝扣连接,丝扣连接时在钢管两头套丝,通过直角联通连接起来,为了保证管路严密不漏水,在丝扣位置缠绕麻布和涂抹黄油。b.冷却水管加工完成并连接后,要做压力水通过试验,确定整个循环管路严密不漏水后才可以使用。c.安装完成后用脚手架钢管进行加固,保证循环管路在混凝土施工过程中稳固不动,施工中严禁施工人员攀爬和踩踏管路,严禁振动棒碰撞循环管路,片石投放时严禁碰撞冷却水管。

2)在混凝土中填放片石。

根据规范要求,对于大体积混凝土,可以填放片石,这样可以减少混凝土的用量,相对来说产生的水化热量也减少,同时片石可以吸收一部分混凝土凝固期间产生的热量,有效地降低混凝土内部温度,对于混凝土中填放片石石料有如下要求:

a.片石应质地坚硬,强度等级大于MU50,不易风化,无裂纹,无水锈,石料表面的污渍应清除干净,片石形状不限制,但要求片石中部厚度不得小于15 cm,片石的最大尺寸不应大于结构最小尺寸的1/4,同时不应大于40 cm。b.掺入片石数量控制在总体积的15%,片石填放前应用水清洗干净,条件允许的情况下,片石要在水中浸泡一定时间。c.片石应均匀分布,安放稳妥。片石之间的净距离不得小于15 cm,片石与模板之间的间距不宜小于25 cm。d.最上层片石顶面应覆盖25 cm以上的混凝土层。e.适当降低浇筑速度,减小浇筑层厚度,对于每一浇筑层,片石要均匀安放。

5 大体积混凝土表面保温保湿及温度监控

1)对于大体积混凝土基础,混凝土浇筑前在基坑内架设钢管,顶棚与四周用彩条布封闭,以防止空气气流和雨水对混凝土表面造成降温影响,同时为了有效保持混凝土表面温度,在混凝土浇筑完成初凝后,在其表面铺设两层麻袋片加以覆盖并洒水保湿,养护过程只要保证麻袋片湿润即可。对于基础侧面,拆模洒水后立即用塑料薄膜包裹保湿养护,同时设专人用水泵在基坑内的集水井抽水,将地下水位降低在基底以下,禁止由于地下水位上升而降低基础混凝土表面温度。

2)在混凝土浇筑完成后,成立专门的大体积混凝土温度监控小组,展开对混凝土各部位温度进行观测,测温由实验室牵头,每隔60 min对气温、混凝土表面温度、混凝土内部温度进行测量,测温时采用数显温度计和普通温度计,普通温度计悬挂在保温棚内测量棚内气温,数显温度计测量混凝土顶面温度、混凝土侧面温度和混凝土内部温度,将测量结果如实记录在大体积混凝土温度监控记录表中并做温差计算,当测温孔中的最高温度与混凝土表面的温度最大差值大于20 ℃时,采取在循环冷却水管中注入循环水的方法降低混凝土内部的温度,实现将混凝土内外温差控制在25 ℃以内,监控时间为7 d。

6 结语

大体积混凝土在施工过程中应建立严格的质量控制体系,对混凝土各部位的温度监控及对投放片石数量的控制将直接影响混凝土的质量。文中对大体积混凝土的施工作了简单的阐述,请大家提出宝贵意见。

参考文献

[1]蔡有钊.大体积混凝土施工质量控制技术[J].山西建筑,2007,33(13):220-221.

大体积混凝土的设计与施工 篇2

第一设计方面：大体积混凝土之所以会产生裂缝其根源在于大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，容易造成内外温差过大，所产生的温度应力使混凝土开裂。所以从设计方面考虑主要从以下几个方面考虑：一是材料的设计采用低水化热的水泥和参加矿物掺和料等已达到减小混凝土水化热的目地;二是通过配筋的方法来抵消混凝土温度应力以减小混凝土裂缝的产生;三是通过设计后浇带等措施减小混凝土的体积;四是通过添加膨胀剂等外加剂达到混凝土的补偿收缩作用。

本工程大体积混凝土基础的设计按下列要求进行：

(1)混凝土设计强度等级宜在C30-C40的范围之间;本工程混凝土为C40。

(2)配置承受温度应力变化及控制温度裂缝开展的构造钢筋;本工程除计算需要外均为双层双向配置钢筋。

(3)设计单位要提出温度场和应变的相关测试要求。在设计说明中予以阐述。

(4)大体量混凝土应依据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求设置水平施工缝;本工程采用沉降后浇带和温度后浇带相结合的方式进行设计，在主楼周围布置沉降后浇带，温度后浇带的布置以间距30-40米布置。

(5)底板混凝土需加入膨胀剂，限制膨胀率应≥0.015%，并应加强养护。在每个后浇带范围之内，应设连续式膨胀加强带，连续式膨胀加强带的间距不大于35m。

通过以上设计措施可以从根本上有效的减少大体积混凝土裂缝的产生。

第二施工方面：在大体积混凝土施工过程中我们应该采取以下方法：

大体积混凝土混凝土由于结构截面大，水泥用量较多，水泥水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，因此形成的温度收缩应力等是形成混凝土产生裂缝的主要原因;所以大体积混凝土裂缝控制主要是控制混凝土的温度裂缝。大体积混凝土裂缝控制的技术措施主要从以下几个方面进行：

(1)降低水泥水化热。a.选用中低水化热的水泥品种进行混凝土的配置。b.减少混凝土中水泥用量。c.使用粗骨料等级配良好的粗细骨料;控制含泥量;适量掺加粉煤灰等掺合料或者掺加减水剂、缓凝剂等，降低水灰比，以达到减少水泥用量和降低水化热的效果。d.在拌合混凝土时，可掺入适量微膨胀剂，使混凝土得到适量补偿收缩，并可以减少混凝土的温度应力。

(2)降低混凝土的温度差。a.选择适宜的温度浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气。b.参加相应的缓凝型减水剂，如木质素磺酸钙等。

(3)加强施工过程中的温度控制。a.在混凝土浇筑完成后，做好混凝土的养护工作，缓慢降温，充分发挥混凝土的徐变特性，减少温度应力，夏季应防暴晒，注意保湿工作，冬季注意保温工作，以免发生急剧的温度梯度变化。b.采用较长时间的养护，延缓降温的时间，发挥混凝土的应力松弛效应。c.加强温度监控和管理工作，实行信息化管理控制，随时监测混凝土内的温度变化，内外温差要控制在25℃以内，基面和基底面温差均要控制在25℃以内，并且要及时调整养护措施，确保混凝土的.温度梯度和湿度变化不大，有效控制有害裂缝的产生。d.合理安排施工顺序，避免混凝土堆积过大高差。在混凝土浇筑完成后及时回填土，避免其侧面暴露在外较长时间。

(4)改善约束条件，减少温度应力。浇筑过程中宜采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平和垂直施工缝。

(5)改善并提高混凝土的极限拉伸强度。a.选择级配良好的粗骨料，严格控制其含水量及含泥量，并加强振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度等，减小收缩变形，保证施工质量。b.采用二次振捣，浇筑完成后及时排除积水，并且加强和完善早期养护，增强混凝土早期或相应龄期的抗拉强度及弹性模量。

通过以上的施工措施可以有效的减少大体积混凝土裂缝的产生。

出现裂缝后的处理办法：尽管我们采取了以上两个方面的措施，但是不可能完全消除裂缝的产生，只能是尽量减少混凝土裂缝的出现。一旦裂缝出现将会影响结构的整体性和刚度，并且还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、并且降低混凝土的耐久性、抗疲劳、抗渗能力等。根据裂缝产生的性质我们要有区别对待、及时处理，保证建筑物的安全性。所以尽管采取了以上措施还是要做好混凝土产生裂缝后的处理方案以减小裂缝对工程造成的影响。

混凝土裂缝的修补主要有以下几种：

(1)混凝土表面修补法;

(2)灌浆和嵌逢封堵法;

(3)结构加固法;

(4)混凝土置换法;

(5)电化学防护法;

(6)仿生自愈合法。

以上处理方法应该根据现场情况和裂缝性质的不同区别对待选择合适的方法加以处理。

结论：随着我国经济的增长大体积混凝土施工将越来越广泛，只有通过设计、施工等方面的控制才能有效地预防大体积混凝土裂缝的产生。经过以上两方面的控制，本工程基础底板施工完毕到现在已经3月有余裂缝控制效果很好，达到预期效果。

参考文献

[1]GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50108-2008.地下工程防水技术规范[S].

[3]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4]GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].

浅析大体积混凝土的施工 篇3

关键词大体积混凝土;裂缝;施工质量;施工工艺

中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0049-01

近年来随着人们的生活水平日益提高,民用建筑业随之增加。民用建筑往往采用大体积混凝土结构,其特点是施工技术要求高,水泥水化热使温度升高,会发生因温差变形而引起的开裂。因此,大体积混凝土经常出现的问题是如何控制混凝土温度变形裂缝,从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能及提高建筑结构的耐久性。

1大体积混凝土裂缝的概念

混凝土结构的裂缝是建筑工程不能有效解决的难题,也是各类建筑物或构筑物中大体积混凝土施工中最容易出现的质量问题。

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三种。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。

2产生裂缝的主要原因

大量工程实际表明,建筑物由地基沉降、温度变化引起的裂缝约占80%,由荷载引起的裂缝约占20%。主要原理如下:

2.1水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。

2.2外界气温变化

温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。

2.3混凝土的收缩

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发,这就会引起混凝土体积的收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。影响其收缩的原因主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺、养护条件等。

3大体积混凝土的裂缝控制

控制混凝土浇筑体因水化热引起的升温、外部的温差和降温速度,防止结构出现有害裂缝是施工的重要问题。采取预防、温控的措施,在大体积混凝土结构设计、材料选择、搅拌、浇筑及施工等方面都应注意对裂缝的控制。

3.1设计方面的要求

1)混凝土的强度等级一般在C35以下较好。竖向结构体可以用高强混凝土以减小截面,而对大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C20～C35的混凝土,避免强度越高越好的误区。2)增配承受因水泥水化热引起的温度应力以及为控制裂缝开展的钢筋,以构造筋来控制裂缝。3)当基础布置在岩石地基上时,可在混凝土垫层上设置一毡二油滑动层,避免约束过大开裂;减少断面突变产生应力集中,在转角处和洞口增设构造加强筋。4)大块体基础或箱式、筏式基础不应设置沉降缝和伸缩缝、及竖向施工缝。

3.2材料的选择要求

1)水泥:由于水泥在水化反应过程中产生大量的热量,使大体积混凝土产生较大的温升,引起混凝土变形产生裂缝。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种,尽量避免采用早强高的水泥。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。2)用水量:施工过程中严格计量,尽量减少混凝土中用水量,以减少水化热及混凝土收缩。3)粗骨料:应优先采用自然连续级配的粗骨料,粒径不宜过大,否则容易引起混凝土的离析,影响混凝土的质量。4)细骨料:宜采用优质的中、粗砂,细度模数宜在2.6～2.9之间。采用优质的中、粗砂可减少水泥及水的用量,降低混凝土的温升和减少收缩。5)外加剂:掺入一定比例的减水剂,不仅能提高混凝土的和易性,也大大减少了单位混凝土中的水和水泥用量,从而降低了水化热及其收缩。6)外掺料:掺入一定数量的粉煤灰后,能够代替部分水泥以减小水化热,降低混凝土的温升,同时可以改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。

3.3施工方面的措施

浇筑方案除应满足每一处混凝土在初凝以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:即在第一层混凝土全面浇筑完毕后,初凝前回头浇筑第二层,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。2)分段分层: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。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:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。

3.4施工过程中的温控监测

1)大体积混凝土在施工中必须进行温度控制,除对水泥进行水化热的控制外,还要进行混凝土浇筑温度、结构体升降温、内外温差、降温速度及环境温度的监测等。2)监控时混凝土的浇筑温度是指振捣后位于表面以下50mm～l00mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每班不少于4次;对内外温差、降温速度及环境温度的测试每24小时不少于6次。3)测温仪表选择温度记录的误差应<±1℃;测温元件的测温误差应<0.3℃,性能和质量必须保证浸入水中能正常工作;安装位置正确、固定牢固,与结构体内钢筋绝热处理,混凝土浇筑时注意保护,使测温准确有效。

4特殊环境的施工注意事项

4.1夏季施工措施

1)尽量缩短混凝土拌和物自拌和楼受料至卸入仓号所占用的水平和垂直运输时间,运输车辆采取必要的遮阳或保温措施。2)提高混凝土的浇注强度,采用合理的铺料方式,减少上下层混凝土的间歇时间,并尽量选择在晚间开仓浇注。3)尽量缩短浇筑前仓面的暴露时间。4)在必要时,在仓面搭设凉棚,避免阳光暴晒混凝土,并可采取仓面洒水降温的方式。

4.2冬季施工措施

1)混凝土既要缓凝,延续水化热峰值的到来.又要防冻,是一对保证大体积砼冬施质量的矛盾。2)缓冲层的设置是质量监督的重要内容之一。3)选择台适的冬施材料,包括缓凝型防冻刺。4)必要的测温措施及分层浇注措施。如浇注厚度、浇注时间、浇注温度及气温等。

5结语

大體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,若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。因而,在大体积混凝土的施工过程中,应该加强各项控制措施,采取相应手段确保质量。

参考文献

[1]宋勋.浅谈大体积混凝土结构施工技术.建筑工程.

[2]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.

[3]倪平安.大体积混凝土施工过程中质量控制.中国新技术新产品,2010.

大体积混凝土的裂缝控制 篇4

1 工程概况

台玻成都玻璃有限公司900 t/d浮法玻璃生产线熔窑工程:基础长(最长边)98 m,宽43.6 m,砼板厚2 m(最深处2.7 m),基础坑深14.7 m,混凝土设计采用C30(P8)防水混凝土。该工程设计无后浇带且不留施工缝,需一次性连续浇筑混凝土8 000 m3。为了保证此工程混凝土质量,公司项目部组织了有关工程技术人员分析了大体积混凝土裂缝的机理,重点从材料、外加剂使用、配合比设计、混凝土的搅拌、运输、浇筑、温控、养护方法等方面进行了讨论,有针对性的采取了技术保证、防范预控等措施,保证了基础混凝土产品质量符合规范和设计要求。

2大体积混凝土产生裂缝的机理和对应思考

2.1 大体积混凝土产生裂缝的机理

从混凝土的微观裂缝和宏观裂缝两种分类情况看,其第一原始因素是:混凝土是由非均质材料构成,依靠水泥的胶凝作用而形成的结合体,必然有其抗拉强度低、易开裂、抗变形能力差的特点,因此出现裂缝是不可避免的。混凝土裂缝也称为表面裂缝,表面裂缝又有表面深裂缝和表面浅裂缝之分;表面深裂缝是因混凝土内外温差大于标准控制值而导致的,这种裂缝比较有规则,缝较长而且深。表面浅裂缝(又称龟裂)是混凝土在硬化过程中,因混凝土表面失水过快而使混凝土内外收缩不一致产生的。这种裂缝无规则、缝比较短而浅。另一种因素则是由混凝土温度应力、约束条件、外界气温、混凝土自身收缩等综合因素产生的裂缝称之贯穿裂缝,有较大的危害性,也是施工过程很难掌握和控制的,因此针对上述易产生裂缝的因素分析,采取相应的控制措施。

2.2 对应思考

1)在采用集中搅拌、罐车运输、泵送工艺的熔窑基础钢筋混凝土结构,由于其截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热比较大。而大体积混凝土比较厚,且混凝土导热系数比较小,因此混凝土内部的水化热不易向外散发,导致混凝土内部温度很高,而混凝土外部的水化热容易向外散发,这样使混凝土内外形成温差而产生温度应力。混凝土内部产生压应力(混凝土抗压强度远大于压应力),混凝土表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,混凝土表面就产生裂缝。这种由温度应力导致的混凝土产生裂缝的重要因素显然是水泥的水化热。一般情况下,水泥在水化过程中产生的大量的热量在浇筑完的3 d之内会释放总量的1/2,而混凝土内部最高温度集中在3~5 d,其温度可达60~70 ℃,因此选用水化热低的水泥。降低混凝土在入仓前的自身温度,在满足结构质量的前提下控制水泥用量、隔离混凝土和外界接触、充分保持隔离层下混凝土的湿润和温度,是防止混凝土因水化过程产生的温度应力导致出现裂缝的有力措施。

2)混凝土产生裂缝的另一种主要原因是约束条件,当混凝土温度上升时(即早期升温时)产生的膨胀变形受到基坑四周砖胎膜和底部垫层混凝土(δ=300 mm)的约束,形成压应力。由于混凝土的弹性模量小,因此压应力也较小。关键是当温度下降时,混凝土产生收缩变形受到基坑四周砖胎膜和底部垫层混凝土的约束,形成拉应力,当产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度,混凝土就会出现垂直裂缝。因此保证混凝土在硬化过程中其温度平稳下降,就保证了混凝土收缩产生的拉应力不会超过混凝土的抗拉强度。

3)大体积混凝土在施工期间,外界气温的变化对大体积混凝土的出现裂缝的有着重大影响,混凝土的内部温度是由几种叠加温度构成,其内部温度不易向外散发,因此外界温度对其影响不大,关键是混凝土表层热量容易向外散发,也同样会很快接受外界温度下降的现实,出现其表面温度也很快下降,因此在混凝土配制中加入缓凝作用的外加剂,在保证连续浇筑时加快混凝土的入仓速度,在养护时采取措施控制混凝土内外温差也就控制了有害裂缝的出现。

4)混凝土的收缩变形:混凝土拌合用水80%要蒸发,只有20%的水分是水泥水化所必需的,在混凝土硬化过程中其体积会发生变化,这是因为混凝土内部多余的水分被蒸发,造成混凝土收缩。混凝土表面温度低(相对混凝土内部温度),水分不充足(表面水分容易散失),因而水泥水化较慢,混凝土的收缩速度也慢。而混凝土内部温度高(相对混凝土外部温度),水分充足(内部水分不容易散失),因而水泥水化较快,混凝土的收缩速度也快。混凝土内外因收缩不一致而使混凝土表面产生裂缝。另外混凝土匀质性也会影响混凝土裂缝:混凝土拌和及浇筑时,由于坍落度、外加剂、石子粒径与品种,以及振捣的密实度不同,都会影响混凝土的匀质性,造成弹性模量不均匀,在收缩变形过程中导致应力集中引起裂缝。防止收缩变形裂缝的最好办法:(1)保证连续浇筑,同时多次修整抹面。(2)及时进行充分的保温、保湿养护。(3)严格控制水灰比,减少用水量是控制其体积变形减小收缩应力出现的重要因素。(4)混凝土材料要一致,搅拌要均匀,统一集中振捣。

3 混凝土裂缝控制的技术措施及成果

3.1 大体积混凝土材质及配合比要求

1)砂选择Ⅱ区中砂,石子选5~30 mm(泵送混凝土)连续级配(石子粒径在符合规范条件下,体积相同时,粒径越大,表面积越小,水和水泥用量越小)。砂石的合理级配有利于增强混凝土和易性,降低水和水泥用量,使混凝土的水化热和混凝土凝结收缩时泌水及干缩减小。

2)砂石的含泥量:石子含泥量小于1%,泥块含量小于0.5%,砂含泥量小于3%。砂石含泥量超标会直接影响骨料与水泥的粘结,影响施工所需的和易性,又影响混凝土的水化热和干缩。

3)水泥选用水化热低,初凝时间较长的矿渣硅酸盐水泥。

4)混凝土拌和用水采用洁净的地下水,地下水温度较低,有利于降低混凝土的浇筑温度。

5)在满足工程设计要求的前提下,尽量减少单位体积的水泥用量,以降低水化热,以减少混凝土的应力裂缝。

6)为改善混凝土的和易性和操作条件,便于捣固,在混凝土中掺减水剂。减水剂是一种表面活化剂,对水泥颗粒起分散作用,能把水泥凝聚体中所包含的水释放出来,使水泥达到充分的水化,因而可减少混凝土拌合水量,降低水灰比,可有效增大混凝土的坍落度,提高和易性,有利于混凝土强度的增长及物理性能的改善,减少混凝土的收缩。

7)混凝土中加入膨胀剂(如UEA),它能通过化学反应使混凝土产生膨胀,可以抵消一部分混凝土在硬化过程中的收缩,且使混凝土内部更加密实,可以防止混凝土的收缩裂缝。

8)因部分混凝土采用泵送,因此混凝土中须加入泵送剂。

3.2 搅拌、运输措施

1)混凝土搅拌必须充分,不能有生料出仓。

2)若浇筑混凝土时气温较高时,可以用地下水冲洗砂石(并随时测定砂石的含水量)降低砂石温度,且能减小砂石的含泥量。

3)搅拌采用温度较低的地下水,有利于降低混凝土的浇筑温度。

4)罐车运输,防止混凝土离析。混凝土罐车在等待下料的过程中用地下水冲浇混凝土罐体,有利于降低混凝土的浇筑温度。

5)混凝土运输应尽量缩短时间及转运次数,混凝土一旦出现初凝现象应做废料处理。

6)在混凝土泵管上覆盖湿麻袋,避免泵管受太阳直射,促成输送升温现象。

3.3 浇筑、测温、养护措施

1)为了保证大体积混凝土的浇筑质量,混凝土浇筑时管理人员应24 h轮流值守,浇筑点至少2人,负责指挥振捣和下混凝土,人负责调度混凝土,保证各下灰点混凝土的连续浇筑。操作工人实行三班倒制度,现场人员必需充足,并有专人负责振捣流淌的混凝土。

2)浇筑方向:若基坑宽度较宽,应考虑由两边向中间推进浇筑,根据混凝土厚度及基坑宽度确定分层浇筑厚度和分段浇筑的宽度。

3)下灰方式:大体积混凝土应考虑泵送和溜槽相结合。溜槽下灰速度快(有保证溜槽下灰不产生离析的保证措施),保证混凝土浇筑的连续性。泵送混凝土主要用于一些溜槽不易到达的地方以及覆盖面层混凝土(下灰量容易控制)。

4)混凝土采用机械振捣。机械振捣能产生振幅较大,频率较高的振动,使骨料间的摩擦力、粘附力降低,水泥砂浆的流动性增加,由于振动而分散开的粗骨料在沉降过程中,被水泥砂浆充分包裹,形成具有一定数量和质量的砂浆包裹层,同时挤出混凝土拌合物中的气泡,以增强密实性和抗渗性。

5)机械振捣应按现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》的有关规定依次振捣密实,防止漏振、欠振。

6)混凝土浇筑时,成堆混凝土的摊平方法是:

(1)振动棒从混凝土堆的下部逐渐插向上部,避免在顶部振动摊平形成砂浆窝,影响质量。

(2)插入混凝中的速度要小于混凝土的流动速度,避免变成捣固,否则混凝土因振动时间过长而发生分离。

(3)为保证混凝土不漏振,底板大体积混凝土浇筑时派两人专门捣固流淌的混凝土。

(4)浇筑混凝土时,应随浇随平仓,不得堆积,在倾斜面上浇混凝土时,应从低处开始,且浇筑面应保持水平。

7) 混凝土浇筑时,振捣工作非常重要,振动棒的振动顺序,依浇筑顺序而定,宜垂直于浇筑的前进方向往返进行。

8) 插点要均匀布置,逐渐移动,顺序进行,不得遗漏,振动棒的移置距离不得超过其振动半径的1.5倍,间距50 cm左右。

9) 一般将振动棒插入和抽出2~3次即可,垂直插棒,快插慢拔,逐点移动,每次插入抽拔时间为8~15 s,以表面泛浆,不出现气泡,无明显下沉现象为宜。

10) 振动要尽量避免过分振捣,插入深度不超过振动棒长度的1.25倍,不得过深或太浅。

11)混凝土浇筑过程中为防止混凝土流淌太远(泵送混凝土坍落度大),在适当的地方横向加设钢丝网(根据混凝土浇筑速度决定钢丝网的位置)。

12)混凝土在初凝前进行多次抹压,有利于防止混凝土表面收缩裂缝。

13)混凝土抹压完后应及时覆盖薄膜和麻袋保温保湿养护是防止混凝土裂缝的又一有力措施。

14)防雨措施:因大体积混凝土浇筑时间比较长,浇筑过程容易遇到下雨天气,应在浇筑点上准备足够的塑料布(防雨水冲刷正在浇筑的混凝土),已浇筑的混凝土表面再满铺一层塑料布(防雨水侵入混凝土,降低混凝土表面的温度)。

15)测温孔布置:因大体积混凝土在中下部温度最高,基坑周边易受上边和侧边影响,所以测温孔在基坑周边2 m处、大体积混凝土中间、积水坑处、预留孔洞处等典型截面设置测温孔,每组测温孔设置2个测温点,深度分别为3/5 h,1/4 h(混凝土深度不一致)。

16)测温计算:(以台玻成都玻璃有限公司900 t/d浮法玻璃生产线熔窑工程为例进行大体积混凝土温度计算)

(1)混凝土的绝热温度计算

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式中,Tt为在t龄期时混凝土绝热温升(℃);m为系数取0.3(经验系数);τ为混凝土的龄期(d);e为常数为2.718;Q为每公斤水化热(矿渣水泥380 kJ/kg);Mc为每m3混凝土中的水泥用量(380 kg/m3以配合比为准);c为混凝土的比热取0.97 kJ/(kg·K);p为混凝土的密实,取2 400 kg/m3

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因3 d时混凝土内部温度达到最高,故τ取3计算。

(2)混凝土内部的的最高温度(℃),计算出3 d的混凝土内部实际最高温度。

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式中,Tmax为混凝内部最高温度(℃);Tj为混凝土的浇筑温度(℃)28 ℃;Tt为t龄期时混凝土绝热温度(℃);ξ为不同的浇筑块厚度,不同龄期时的降温系数。取1.0(不考虑混凝土散热)。

(3)混凝土表面温度计算

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式中,Tb(τ)为龄期τ时,混凝土的表面温度(℃);Tq为龄期τ时,大气的平均温度28 ℃。

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H为凝土的计算厚度(m);h为混凝土的实际厚度2.0 m;h′为混凝土的虚厚度(m)。

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λ为混凝土的导热系数,取2.33 W/(m·K);K为计算折减系数,可取0.666;β为模板及保温层的传热系数(W/(m2·K) )

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δ1为各种保温材料的厚度(m);λ1为各种保温材料的导热系数(W/(m·K)),计算时不考虑草垫和薄膜保温作用。βq为空气层传热系数,可取23 W/(m·K);ΔT(τ)为龄期τ时,混凝土内最高温度与外界气温之差(℃)。

则

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3 d时混凝土的表面温度:Tb(3)=37.5 ℃

17)测温结果:浇筑混凝土后前7 d每2 h测温一次,以后每4 h测温一次。混凝土内外温度在3~5 d最高,以后逐渐下降。经计算(以台玻成都玻璃有限公司900 t/d浮法玻璃生产线熔窑工程为例进行大体积混凝土温度计算),混凝土内部温度最高为64.8 ℃,混凝土表面温度为37.5 ℃,混凝土内外温差为27.3 ℃>25 ℃。因此必须选用保温保湿效果较好的材料(薄膜和麻袋)进行保温保湿养护。实际测得混凝土内部最高温度为62.5 ℃(18号孔),因为在计算过程中没有考虑混凝土的散热。实际测得混凝土表面温度为41 ℃(混凝土内部温度最高时),因为在计算时没有考虑薄膜和麻袋的保温作用。实际混凝土的内外温差最大值为21.5 ℃<25 ℃,符合设计及规范要求。18#孔在混凝土内部温度最高时混凝土内外温差最大,且能代表大面混凝土的温度(以台玻成都玻璃有限公司900 t/d浮法玻璃生产线熔窑工程18#孔为例, 测温数据如表1所示,测温布置图如图1所示)。

18)大体积混凝土一般采用薄膜和草垫对混凝土进行保温保湿养护,效果较好,局部因混凝土抹压后薄膜覆盖不及时导致混凝土表面失水过快,我们采取了在混凝土表面浇热水后迅速覆盖薄膜和草垫的措施。

19)薄膜和草垫必须前后左右搭接(约100 mm)覆盖严密(特别是薄膜),该混凝土局部薄膜没盖严密,导致薄膜接缝处混凝土失水过块而出现龟裂。

20)在浇筑好的混凝土表面薄膜下面每5 m加设一根两面钻孔的PVC管,以便在混凝土表面加养护水养护水必须是热水(只在夏季施工采用)。

21)时刻观测混凝土表面的湿润程度(薄膜的内表面必须有水珠),若混凝土表面干燥,必须在浇热水养护后及时盖上薄膜和草垫,混凝土养护时间不得少于14 d。

4 结 语

大体积混凝土要从各环节来控制混凝土质量,但最重要应该从材质和保温保湿养护着手,这2个环节一旦出现问题,大体积混凝土裂缝将不会避免,但其它环节也不可忽视。

浅谈大体积混凝土裂缝的施工防治 篇5

芜湖奇瑞汽车公司第五轿车厂冲压车间长209m，宽178m，面积37434m²，根据使用功能，冲压车间可划分为模具堆放区和冲压地沟区。单个冲压地沟尺寸为48m长，15m宽，深度为6.0m，地沟四周采用钢筋混凝土浇筑墙体，墙体厚0.6m，墙体采用C30混凝土浇筑，单个地沟混凝土方量达454m³，属大体积混凝土施工。

2大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土施工的温控措施 篇6

关键词:高层建筑;大体积混凝土;温控措施

中图分类号:TU746.1文献标识码:A文章编号:1000-8136(2009)17-0008-02

大体积混凝土结构在降温阶段由于降温和水分蒸发等原因产生收缩,再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力的。因此,控制水泥水化热引起的温升,即减小了降温温差,这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。在高层建筑的大体积混凝土施工过程中,控制因水泥水化热而产生的温升,必须采取多种合理措施。

1 选用中低热的水泥品种,充分利用混凝土的后期强度

混凝土升温的热源是水泥水化热,在施工中应选用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量。为此,施工大体积混凝土结构多用325#、425#矿渣硅酸盐水泥。如425#矿渣硅酸盐水泥其3天的水化热为180 kJ/kg,而普通425#硅酸盐水泥则为250 kJ/kg,水化热量减少将近30%。试验统计数据表明,1 m3的混凝土水泥用量,每增减10 kg,水泥水化热将使混凝土温度相应升降1℃。因此,为控制混凝土温升,降低温度应力,减少产生温度裂缝的可能性,根据结构实际承受荷载情况,可采用f45、f60、f90替代f28作为混凝土设计强度,这样可使1 m3混凝土水泥用量减少 40kg/m3~70 kg/m3,混凝土的水化热温升相应减少4℃~7℃。由于高层建筑基础底板大体积混凝土结构承受的计算荷载要在较长时间之后才施加其上,所以只要能保证混凝土的强度在28 d之后继续增长,且在预计的时间(45、60或90 d)能达到或超过设计强度即可。利用混凝土后期强度,要专门进行混凝土配合比设计,并通过试验证明28 d之后混凝土强度能继续增长。

2 掺加外加剂

为了满足送到现场的混凝土具有一定坍落度,如单纯增加单位水泥用量,不仅多用水泥,加剧混凝土收缩,而且会使水化热增大,容易引起开裂,因此,应选择适当的外加剂。木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂,对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低而引起加气作用。因此,在混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂(即木质素磺酸钙),它不仅能使混凝土和易性有明显的改善,同时又减少了10%左右的拌和水,节约10%左右的水泥,从而降低了水化热。

目前,有一种新型“减低收缩剂”,常用的有UEA、AEA,是掺入后可使砼空隙中水分表面张力下降,从而减少收缩的新材料,它可减少收缩40%~60%,但是能否起到有效地控制收缩裂缝的作用,还应注重其条件和后期收缩。试验资料表明,在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰,由于粉煤灰具有一定活性,不但可代替部分水泥,而且粉煤灰颗粒呈球形,具有“滚珠效应”而起润滑作用,能改善混凝土的黏塑性,并可增加泵送混凝土(大体积混凝土多用泵送施工)要求的0.315 mm以下细粒的含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。另外,根据大体积混凝土的强度特性,初期处于高温条件下,强度增长较快、较高,但后期强度就增长缓慢,这是由于高温条件下水化作用迅速,随着混凝土的龄期增长,水化作用慢慢停止的缘故。掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度,但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。

3 粗细骨料选择

为了达到预定的要求,同时又要发挥水泥最有效的作用,粗骨料应达到最佳的最大粒径。对于土建工程的大体积钢筋混凝土,粗骨料的规格往往与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等因素有关,宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。因为用连续级配粗骨料配制的混凝上具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。在石子规格上可根据施工条件,尽量选用粒径较大、级配良好的石子。因为增大骨料粒径,可减少用水量,而使混凝土的收缩和泌水随之减少。同时亦可减少水泥用量,从而使水泥水化热减小,最终降低混凝土的温升。当骨料粒径增大后,容易引起混凝土的离析,因此必须优化级配设计,施工时加强搅拌、浇筑和振捣工作。

根据有关试验结果表明,采用5 mm~25 mm石子,1 m3混凝土可减少用水量15 kg左右,在相同水灰比的情况下,水泥用量可减少20 kg左右。粗骨料颗粒的形状对混凝上的和易性和用水量也有较大的影响。因此,粗骨料中的针、片状颗粒按重量计应不大于15%,细骨料以采用中、粗砂为宜。根据有关试验资料表明,当采用细度模数为2.79、平均粒径为0.38的中、粗砂,它比采用细度模数为2.12、平均粒径为0.336的细砂,1 m3混凝土可减少用水量20 kg~2 kg,水泥用量可相应减少28 kg~35 kg。这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。泵送混凝上的输送管道除直管外,还有锥形管、弯管和软管等。当混凝土通过锥形管和弯管时,混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化,此时如混凝上的砂浆量不足,便会严生堵管现象。所以在级配设计时适当提高一些砂率是完全必要的,但是砂率过大,将对混凝土的强度产生不利影响。因此在满足可泵性的前提下应尽可能使砂率降低。

另外,砂、石的含泥量必须严格控制。根据国内经验,砂、石的含泥量超过规定,不仅会增加混凝土的收缩,同时也会引起混凝土抗拉强度的降低,对混凝土的抗裂是十分不利的。因此,在大体积混凝土施工中建议将石子的含泥量控制在小于1%,砂的含泥量控制在小于2%。

4 控制混凝土的出机温度和浇筑温度

为了减低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差,控制出机温度和浇筑温度同样重要。对于出机温度的控制,根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理,得到的混凝土出机温度的理论计算公式可以得知,混凝土的原材料中石子的比热较小,但其在1 m3混凝上中所占的重量较大;水的比热最大,但它的重量在1 m3混凝土中只占一小部分。因此,对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度,砂的温度次之,水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度,其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时,为防止太阳的直接照射,可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置,必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后,经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。关于浇筑温度的控制,我国有些规范提出不得超过25℃,否则必须采取特殊的技术措施。在土建工程的大体积钢筋混凝土施工中,浇筑温度对结构物的内外温差影响不大,因此对主要受早期温度应力影响的结构物,没有必要对浇筑温度控制过严,但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响,适当限制浇筑温度是合理的。建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜,这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间,完善浇筑工艺以及加强养护工作。

大体积混凝土浇筑后,对混凝土进行保湿和保温养护是重要的,进行蓄水养护也是一种很好的方法,混凝土终凝后,在其表面蓄存一定深度的水,具有一定的隔热保温效果,这样可延缓混凝土内部水化热的降温速率,缩小混凝土中心和混凝土表面的温差值,从而可控制混凝土的裂缝开展。此外,在大体积混凝土结构拆模后,宜尽快回填土,用土体保温避免气温骤变时产生有害影响,亦可延缓降温速率,避免产生裂缝。为了进一步了解大体积混凝土水化热的大小以及不同深度处温度场升降的变化规律,可在混凝土内不同部位埋设钢热传感器,用混凝土温度测定记录仪,进行施工全过程的跟踪和监测,这样在施工过程中,对大体积混凝土内部各部位的温度变化可跟踪监测,做到信息化施工确保工程质量。

Construction of Mass Concrete Temperature Control Measures

Song Jianjun

Abstract:For mass concrete construction, cement caused by hydration heat of concrete pouring temperature and internal stress of dramatic changes in temperature, is the main reason for cracks in concrete occur. According to the structure of mass concrete construction experience, in order to prevent temperature cracks in the concrete should be focused on in the control of temperature rise. Slow cooling rate of concrete. To reduce shrinkage. To enhance the value of ultimate tensile concrete. To improve the binding and improve the structure design, so as to take measures to , and the concrete temperature control is particularly important, the paper highlights the covenant.

大体积混凝土裂缝的防治 篇7

关键词：大体积混凝土,裂缝,原因,防治措施

随着现代建筑科技的快速发展, 现浇混凝土和机械化施工水平不断提高, 大流动性、预拌混凝土被广泛应用于民用高层及超高建筑物基础、大型设备基础等大体积混凝土结构工程中。而大体积混凝土在硬化过程中, 较普通混凝土而言, 容易产生各种裂缝, 直接影响到混凝土的强度和耐久性。大体积混凝土在设计和施工中主要考虑的问题为:其一, 由于水泥水化热引起混凝土浇筑过程中, 其内部温度剧烈变化, 导致混凝土表面出现拉应力而破坏;其二, 混凝土早期塑性收缩和混凝土硬化过程中的收缩增大, 产生收缩应力。这两种应力均会导致混凝土体积变形而出现裂缝。目前, 我国在科学实验的基础上, 不断地总结工程实践经验与教训, 逐步形成了一整套大体积混凝土防裂的措施和方法, 确保了大体积混凝土的施工质量。

1 大体积混凝土裂缝形成的原因

1.1 原材料的影响

1.1.1 水泥

1) 水化热

对于配制大体积混凝土所用的水泥, 应选择早期水化速度慢、水化热小的水泥品种, 否则由于水泥水化热较大而导致混凝土出现温度裂缝, 严重影响混凝土质量。为此国家标准作出规定, 大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240k J/kg, 7d的水化热不宜大于270k J/kg。

2) 水泥的细度

水泥的颗粒越细, 则总的表面积越大, 与水接触的面积越大, 一方面使得水化反应速度加快, 水化热增大, 导致混凝土出现温度裂缝;另一方面, 拌合时需水量增大, 在混凝土硬化过程中收缩增大, 易出现收缩裂缝。因此, 水泥的细度应适当, 以满足现行国家标准为准。

1.1.2 骨料的影响

在混凝土的组成材料中, 粗、细骨料的体积占混凝土总体积的70%~80%, 因此, 骨料的质量对于大体积混凝土亦有着较大的影响。

1) 骨料的颗粒级配

采用级配良好、粗细适宜的骨料, 可以减小骨料的总表面积, 节约水泥用量, 从而减少拌合用水量, 以减少混凝土硬化过程中的收缩裂缝。

2) 骨料的种类

质地密实, 强度高, 弹性模量大的骨料, 干缩率就越小。而轻质骨料, 由于具有较强的吸水能力, 导致混凝土在硬化过程中收缩率增大。

3) 含泥量和泥块含量

当骨料中的含泥量和泥块含量较大时, 就会增大拌合用水量, 加剧了混凝土硬化过程中的体积收缩。试验表明, 砂、石含泥量每增加2%~3%, 水泥浆体的收缩率增加10%~20%, 同时降低水泥石与骨料的粘接强度, 不仅产生塑性收缩裂缝, 且易发展为贯通性有害裂缝。

4) 石粉含量

少量的石粉含量, 可以改善砂的颗粒级配, 提高混凝土的密实度和强度, 但过多的石粉含量, 则会对混凝土的性能造成负面影响。研究显示[1], 机制砂混凝土的干缩随石粉含量的增大而增大, 当0.16mm以下颗粒含量大于12%时, 干缩率显著增大, 主要是由于小于75m的石粉颗粒在混凝土拌合物中起到增加水泥浆含量的作用, 单位体积水泥浆越多, 则混凝土的干缩率越大。

1.2 配合比的影响

1.2.1 水胶比和用水量

大量试验证明, 水胶比越大, 水泥石中的毛细孔越多, 混凝土硬化过程中的干缩率越大。在水胶比一定的条件下, 用水量越多, 即水泥浆含量越多, 则干缩越大。平均用水量每增加1%, 干缩率约增大2%~3%。

1.2.2 坍落度

混凝土的坍落度如果越大, 易造成混凝土内部不均匀, 致使混凝土在硬化过程中容易出现塑性收缩而开裂, 大流动性混凝土的塑性收缩较低流动性混凝土大。

1.3 温度的影响

温度变形对大体积混凝土极为不利。在混凝土硬化初期, 放出较多的水化热, 当混凝土较厚时, 由于散热缓慢, 大量热量积聚在混凝土内部, 使混凝土内部温度升高, 而温度升高进一步加速了水泥的水化, 使混凝土内外温差过大而产生温度应力, 从而导致混凝土表面受拉而开裂破坏。因此, 在计算大体积混凝土的温度应力及结构伸缩缝时, 均需考虑温度膨胀系数。

资料表明[2], 混凝土的温度膨胀系数随骨料种类和配合比不同而有差别, 但变化幅度不大, 一般在0.6×10-5~1.3×10-5℃-1之间。当缺乏资料时, 温度膨胀系数常取=1.0×10-5℃-1, 即温度升降1℃, 每米缩胀0.01mm。

1.4 湿度的影响

水分是保证水泥水化的必要条件。混凝土浇筑完毕后, 如果环境过于干燥, 混凝土中的水分从表面蒸发, 在表面上形成干缩裂缝。

2. 大体积混凝土裂缝的预防措施

2.1 合理选择原材料

2.1.1 水泥品种

大体积混凝土工程中, 应优先选择中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。在众多的水泥品种中, 最适合的是粉煤灰硅酸盐水泥。由于该水泥中掺加了大量的粉煤灰, 使硅酸盐水泥熟料的含量降低, 使得水泥中水化速度快、早期放热量大的组分C3S、C3A含量降低, 从而使得水泥早期水化速度减慢, 水化热降低, 且常温下“二次水化反应”的速度更加缓慢, 可避免出现温度裂缝。粉煤灰硅酸盐水泥的拌合用水量较少, 因此水泥浆体的干缩性小, 且后期强度可以赶上甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 特别适用于大体积混凝土工程。

2.1.2 选择品质优良的骨料

当骨料粗细适宜、级配良好, 表面洁净时, 一方面能够形成比较密实的骨架, 另一方面可以节约水泥用量, 降低水化热, 减少混凝土硬化过程中的收缩。

通常情况下, 细骨料宜采用中砂, 其细度模数宜大于2.3;粗骨料宜选用粒径5~31.5mm, 并应连续级配。为避免因含泥量过大而引起的开裂, 要求砂中的含泥量不应大于3%, 石子中的含泥量不应大于1%。

2.1.3 掺加外加剂和掺合料

1) 外加剂

大体积混凝土内部热量不易散发时温度升高, 造成内外温差加大, 混凝土因而开裂。因此, 大体积混凝土中掺加缓凝剂或缓凝减水剂, 不仅可以延迟水泥浆的凝结时间, 而且可以延缓和降低水泥水化时的放热速度和热量, 从而使混凝土避免了温度应力引发的裂缝。各种缓凝剂和缓凝减水剂的主要作用是延缓、抑制C3A矿物和C3S矿物组分的水化, 对C2S影响相对小得多, 因此不影响对水泥浆的后期水化和长龄期强度的增长。

资料表明[3], 缓凝剂和多元醇类缓凝剂有时会引起混凝土假凝现象, 因此要注意水泥适应性试验, 合格后方可使用。若试验结果使水泥假凝, 可以试用先加水拌合混凝土, 稍后 (1.5~2min) 再加入缓凝剂的措施, 则可避免假凝的发生。

2) 掺合料

降低大体积混凝土中的水泥用量, 提高掺合料的用量, 以降低大体积混凝土的水化温升。同时可以使浇筑后的混凝土内外温差减小, 降温速度控制的难度降低, 并进一步降低了养护费用。如掺加粉煤灰, 可获得三方面的技术效果, 其一, 部分粉煤灰代替部分水泥用量, 有效降低了水泥的水化热, 其二, 粉煤灰颗粒大多数呈球形颗粒, 粒形好, 在混凝土拌合过程中, 如同滚珠一样, 有利于改善混凝土拌合物的和易性, 硬化后水泥石内部结构比较密实。其三, 粉煤灰颗粒细小, 表面致密, 内比表面积小, 降低了水泥的需水量, 早期不易水化, 其活性主要在后期发挥。因此, 在避免产生温度裂缝的同时, 不会影响混凝土后期强度的发展。

2.2 合理设计混凝土配合比

大体积混凝土配合比设计[4], 除应符合国家现行标准《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55的有关规定外, 尚应符合下列规定:

1) 采用混凝土60d或90d强度作指标时, 应将其作为混凝土配合比的设计依据。

2) 所配制的混凝土拌合物, 到浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。

3) 粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土胶凝材料用量的50%。

4) 拌合用水量不宜大于175 kg/m3;水胶比不宜大于0.50;砂率宜为35%~42%。

5) 在混凝土制备前, 应进行常规配合比试验, 并应进行水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的试验;必要时其配合比设计应当通过试泵送。

6) 在确定混凝土配合比时, 应根据混凝土的绝热温升、温控施工方案的要求等, 提出混凝土制备时粗细骨料和拌合用水及入模温度控制的技术措施。

2.3 施工措施

2.3.1 降低混凝土入模温度

大体积混凝土施工时应避开最炎热的气候浇筑混凝土, 或用冰水搅拌混凝土, 也可采取骨料和运输工具搭棚避晒的方法。

2.3.2 消减温度应力

在浇筑过程中, 应分层、分块浇筑, 或设置后浇带, 避免拌合物局部堆积过高形成温升中心。

2.3.3 加强施工中的温度控制

大体积混凝土在施工过程中, 不急于拆模, 充分发挥“应力松弛”效应。在此基础上, 加强测温, 及时采取措施, 使混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃, 当模板作为保温养护措施的一部分时, 其拆模时间应根据国标《大体积混凝土施工规范》GB50496规定的温控要求确定。

2.3.4 加强养护

混凝土浇筑完成后, 应及时进行保温保湿养护, 在每次混凝土浇筑完毕后, 除应按普通混凝土进行常规养护外, 尚应及时按温控技术措施的要求进行保温保湿养护。保湿养护的持续时间不得少于14d, 并应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况, 保持混凝土表面润湿。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行, 当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时, 可全部拆除, 以减小收缩变形。

3 结语

大体积混凝土在施工过程中, 虽然较易产生裂缝, 但大量的工程实践表明, 只要在设计、施工工艺、原材料选择、配合比设计及施工过程中能够充分考虑各种因素的影响, 并结合多种预防措施, 科学合理的确定施工工期, 精心组织施工, 就可以避免出现有害的温度裂缝, 保证混凝土的质量。

参考文献

[1]李兴贵.高石粉含量人工砂在混凝土中的应用研究[J].建筑材料学报, 2004.

[2]王世芳.建筑材料.武汉:武汉大学出版社, 2000.

[3]冯浩, 朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.

大体积混凝土裂缝的控制 篇8

大体积混凝土概念分为两个标准, 即原有国家的标准以及施工规范 (《混凝土结构工程施工规范》简称为施工规范) 标准。国家标准, 即在《大体积混凝土施工规范》所阐述的:大体积混凝土即为结构物实体最小几何尺寸不可小于一米的混凝土结构物, 或已经预料到会因为混凝土中所使用的胶凝材料水化而引起温度变化从而导致裂缝产生的混凝土。即使国家已经对大体积混凝土的概念进行了明确定义, 但因不小于一米的尺量量化指标从具体施工来看并不是很合理, 故在施工规范内对大体积混凝土的阐述将几何体上不小于一米改为体量较大。

施工规范中省去了‘几何体尺寸不小于一米’使得大体积混凝土有更好的实际意义, 然而两者都明确指出大体积混凝土, 是会因为内外温差过大而导致裂缝的混凝土, 而这正是大体积混凝土裂缝出现的原因。

2 大体积混凝土裂缝的产生原因

正如其在大体积混凝土概念中所阐述的, 大体积混凝土裂缝产生的主要原因既为内外温差。而根据混凝土温差产生的时间可大致分为两个阶段, 第一阶段的混凝土浇筑初期升温阶段以及第二阶段的混凝土硬化后期降温阶段。

简单来说, 第一阶段的产生原因是外表温度较低内部温度却保持持续升高所引起的混凝土表面开裂 (常被误认为是因为混凝土表面泌水或养护不好等原因而造成的龟裂) 。第二阶段的产生原因为在核心混凝土进入降温阶段后, 外部温度下降程度较内部温度小, 因此会在混凝土的内部形成拉应力, 而当拉应力过大超过混凝土的坚固度时, 混凝土就出现了裂缝。

当一二阶段的混凝土因内外温差大, 或体结构物体形而产生贯通, 严重危害了结构物的整体性以及其安全性。而当两阶段的拉压区重合时, 一些受拉裂缝可能会产生闭合, 这样一来在检测与鉴定温度裂缝时, 将会很难明确鉴定, 从而进一步加大了安全隐患。

3 控制大体积混凝土裂缝的重要性

如今我国加强各项基础设施建设、发展城市建设、重视农村建设, 与此同时, 人口的递增和对建筑物一味地追求高大, 这使得建筑物规模越做越大, 高度越做越高。因此大体积混凝土的运用也愈来愈广泛。大体积混凝土虽对强度的要求并不太大, 但与此同时, 对其的耐磨性、整体性、抗渗性的要求就相应有所增加。而正是因为大提琴混凝土相应增加的这些特性, 它们大多都用于结构物的基础, 从而履行分布不均匀的沉降和协调上部结构工作的功能。综上所述, 大体积混凝土在目前的建筑方面起着举足轻重的作用。因此, 对其技术方面的要求也越来越严格, 防止其因技术方面或在施工阶段不合理而产生的工程事故。

4 控制大体积混凝土裂缝的方法

正如上述所论述大体积混凝土, 因内外部温度有差所产生温度应力, 使裂缝应运而生。由此可见, 如何更好的控制混凝土的内外温度差, 也就成为了如何更有效控制从而减少温度应力的关键。当设计有要求时, 大体积混凝土的内外温度差应遵循要求来, 当设计无要求时, 大体积混凝土的内外温度差不应超过25℃, 《混凝土结构工程施工及验收规范》对此如是说, 浇注温度也不宜超过28℃。

由此可见, 为了防止裂缝的产生我们应降低内外部温差, 而降低内外部温差又可以通过改善混凝土自身条件或控制外部环境来达到。

4.1 改善混凝土自身条件

所谓改善混凝土自身条件, 即可以通过控制混凝土的绝对发热量或采取有效的措施, 以达到降低混凝土内外温差的目的。控制混凝土的绝对发热量可以通过选择, 合适的原材料, 并, 进行科学的配合完成。降低混凝土内外温度差则可以通过选择合适的施工方法, 采取温度监控措施, 选择性的采用个龄期强度的混凝土。

(1) 选择合适的原材料。混凝土的主要原材料是水泥, 而水泥的水化热也正主要导致大体积混凝土的内部热量的产生。首先我们可以尽力使用低水化热水泥。其次我们可以采用掺加部分混凝土掺合材料来延长混凝土终凝时间的方法。然而矿渣水泥等收缩量较大, 收缩应力也应在考虑范围内。三我们可以尽力减少水泥的用量, 或增大粉煤灰的掺和量, 使混凝土达到设计强度, 又因水泥价格较高, 故采用此方法可以达到降低成本的目的。

(2) 选择合适的骨料。骨量的优先采用原则应该是热膨胀系数小, 含泥量低, 当然我们也要强调骨料的连续级配。因为通过采用连续级配的骨料, 可以提高骨料在混凝土中的体积, 降低水泥用量, 降低水化热。而在大体积混凝土的浇筑过程中, 可按照工程师所设计的购买一些规定粒径的毛石, 或掺加无裂缝的坚固大石块。首先使用石块可以降低水泥的用量从而降低水化热, 其次, 石块也可以吸收热量, 从而使水化热得到进一步的降低。

(3) 添加外加剂并采用科学的适配比。大量实践表示, 正如《混凝土结构工程施工及验收规范》所说, 混凝土内外温差在20到25摄氏度以下时可以确保混凝土不开裂。实际上要达到这一条件非常困难, 所以, 我们就必须选择合适的外加剂, 比如减水剂、膨胀剂以及粉煤灰等等。减水剂是一种在维持混凝土塌落度不变的条件下, 能减少拌合用水量的混凝土外加剂。高效减水剂加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用, 这样能改善其工作性, 减少单位用水量, 降低水化热。膨胀剂是一种化学外加剂, 它可以加在水泥中, 当水泥凝结硬化时, 随水泥体积膨胀, 从而起补偿收缩和张拉钢筋以产生预应力以及填充水泥间隙的作用。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中搜捕下来的细灰, 在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨量减少了用水量, 减少水化热和热能膨胀性。虽然水泥的水化热会随着粉煤灰量的增加而减少, 粉煤灰量的大量运用会降低混凝土的早期强度, 因此在参加粉煤灰的时候, 还是应采用科学的适合配比。

4.2 降低混凝土的内外温差

(1) 分块法浇筑。为了可以充分降低大体积混凝土的内外温差, 从而在大体积混凝土施工过程中。经常采用分块浇筑的方案。分块浇筑分为分层浇筑法 (分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种) 和分段跳仓浇筑法。但分层浇筑法因为对时间要求过长。所以只可在时间充沛的条件下使用, 以使得混凝土内部的水化热可以得到充分散发。然而分层浇筑法仍需注意以下两点:一是分层浇筑法的中途间歇的时间不易过长, 以免延长工程时间, 并可能产生在上下层混凝土中的垂直裂缝;二是分层浇筑法的间歇时间也不易过短, 这样做不利于下层混凝土散热的同时, 也会导致上层混凝土的升温。

(2) 降温措施。 (1) 降低入模温度。夏季施工时采用冰水拌和, 砂石料厂遮阳, 输送管道全程覆盖洒冷水等措施以降低入模温度。降低入模温度可以产生负温差, 形成压应力, 从而抵消内部文章引起的拉应力, 防止产生裂缝; (2) 减少水化热升温。即上述的分块浇筑法可以减少水化热升温, 与此同时, 还有埋水管冷却法。 (3) 调节混凝土的内外温度。可采用外蓄内热的综合养护, 减少混凝土浇筑时的暴露时间等方法。 (4) 降低浇筑温度。通过降低浇注温度, 达到降低温差, 减少温度应力的目的。主要方法有预冷骨料和加冰搅拌的方法。

5 结语

在经济社会大力发展的今天, 建筑安全方面也得到了很高的重视。而大体积混凝土作为建筑的最基本点, 我们需要给予其更多的重视, 其中最主要的就是重视对大体积混凝土裂缝的控制。这从施工规范没有将其作为单独一节进行叙述, 而将如何对大体积混凝土进行控制作为单独的一节进行编写可窥见。但就目前情况而言, 如何控制大体积混凝土的裂缝很多还只是理念, 需要加入实践进行完善, 希望今后有更多的方法可以出现, 使施工可操作性进行明显提高。

摘要：首先明确何为大体积混凝土概念, 其次分析裂缝产生原因, 并在其裂缝产生的机理上, 从内外因两个等角度讨论了大体积混凝土裂缝控制的方法, 通过结合先进的设计理念, 从而减少大体积混凝土裂缝的形成, 增加建筑的安全性与牢固性。

关键词：大体积混凝土,控制裂缝,内外温差

参考文献

[1]胡硕.大体积混凝土温度裂缝控制.西安建筑科技大学硕士论文.2004.

[2]杨俊华.大体积混凝土裂缝控制技术初探.淮海工学院学报, 2002.

[3]冯志龙.大体积混凝土温度裂缝的控制措施.散装水泥, 2007.

大体积混凝土常见裂缝的分析 篇9

大体积混凝土裂缝在建筑中经常可以见到, 而且随着科学技术的发展和实验技术的完善, 特别是有关大体积混凝土的现代实验设备的出现 (如各种实验显微镜、X光照相设备、超声仪器、渗透观测仪等) , 已经证实了大体积混凝土和钢筋混凝土结构中也存在着肉眼不可见的裂缝。

常见裂缝主要有以下三种类型:

⑴粘着裂缝:指钢筋与水泥石粘接面上的裂缝, 主要沿钢筋周围出现;

⑵水泥石裂缝:指水泥浆中的裂缝, 主要出现在钢筋与钢筋之间;

⑶钢筋骨料裂缝:指钢筋或者骨料等本身的裂缝。

这三种裂缝比较, 前两种较多, 大体积混凝土的裂缝主要指前两种, 他们的存在对于大体积混凝土的基本物理力学性质如弹塑性、各种强度、变形、泊松比、结构刚度、化学反应等有着重要的影响。

大体积混凝土裂缝产生的原因可按其构造理论加以解释, 即把混凝土看做是由钢筋、水泥石、气体、水份等组成的非均质材料, 在温度、湿度和其他条件变化下, 混凝土逐步硬化, 同时产生体积变形, 这种变形是不均匀的, 水泥石收缩较大, 钢筋收缩很小, 水泥石热膨胀系数较大, 钢筋热膨胀系数较小, 他们之间的相互变形引起约束应力。在构造理论中提出了一种简单的计算模型, 即假定圆形钢筋不变形且均匀分布于均质弹性水泥石中, 当水泥石产生收缩时引起内应力, 这种应力可引起粘着微裂缝和水泥石裂缝, 混凝土的裂缝肉眼是看不见的, 肉眼可见裂缝范围一般以0.05mm为界。大于等于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝, 它是裂缝扩展的结果。观测证实, 结构物的裂缝是时刻不停的运动着, 这种运动包含两种意思:一是裂缝宽度的扩展与缩小;二是裂缝长度的延伸及裂缝数量的增加。裂缝稳定的运动是正常的, 工程中要防止的是不稳定的裂缝运动。

下面就通过不同的理论基础来分析大体积混凝土温度裂缝产生的机理。

大体积混凝土的破坏机理, 现在国内外学者普遍认为是混凝土在浇筑、形成过程中不可避免存在着毛细孔、空隙及材料的裂隙缺陷, 在外界因素作用下, 这些缺陷部位将产生高度的应力集中, 并逐渐扩展发展, 形成大体积混凝土体中的微裂纹。另一方面, 大体积混凝土体中各相的结合界面是最薄弱的环节, 在外界因素作用下, 将脱开而形成截面裂隙, 并发展成微裂纹。若外界因素继续作用, 混凝土体中的微裂纹经过汇集、贯通的过程而形成宏观裂缝。同时, 宏观裂纹的端部又因应力集中而出现新的微裂纹, 甚至出现微裂纹区, 这又将发展成新的宏观裂缝或体现为原有宏观裂纹的延伸。如此反复交替, 宏观裂缝必将沿着一条最薄弱的路径逐渐扩展, 最后使混凝土完全断开而破坏。因此, 大体积混凝土材料的破坏过程实际上是损伤、损伤积累、宏观裂纹出现、损伤继续积累、宏观裂缝扩展交织发生的过程。

不论外界因素作用引起的效应是拉、压、剪或扭, 大体积混凝土体破坏的过程都是相类似的。如果引起的效应是拉, 则微裂纹或微裂缝将沿与之正交的方向扩展;如为压, 则沿与之平行的方向扩展;如为剪或扭, 则将沿剪应力的方向滑动扩展。显然, 在非均匀应力场的大体积混凝土体中上述微裂纹的萌生与扩展以及宏观裂纹的出现和扩展, 都将首先在高应力区中发生, 甚至只集中发生在高应力区, 因为当高应力区中裂纹或裂缝扩展时, 对相邻的低应力区产生卸载效应, 因此, 该区域内的裂纹和裂缝不可能再继续发育和发展, 甚至会引起逆效应, 如原来已张开的裂缝可能重新闭合。

大体积混凝土结构在施工期经历了升温和降温两个过程。由于水泥砂浆与钢筋热膨胀系数的不同, 在升温过程中温度荷载作用下水泥砂浆与钢筋所形成的界面首先产生损伤, 并随温度增加而发展, 因此形成界面裂纹, 当继续增加的温差达到某一数值后, 界面裂纹便向水泥砂浆中延伸。在以后的降温过程中界面裂纹与水泥砂浆中的微裂纹继续发展, 以致发展成宏观裂缝, 并可能导致混凝土结构发生断裂破坏, 由于损伤是不可恢复的, 故在以后的降温过程中, 所形成的界面裂缝不会消失, 而且降温过程中不仅原有的微裂纹会发展, 同时也会产生新的微裂纹。

2 大体积混凝土裂缝产生的主要影响因素

大体积混凝土由于截面大, 水泥用量大, 水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化, 由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。这种裂缝分为两种:

⑴大体积混凝土浇筑初期, 水泥水化产生大量水化热, 使大体积混凝土的温度很快上升。但由于大体积混凝土表面散热条件较好, 热量可以向大气中散发, 因而温度上升较少;而大体积混凝土内部由于散热条件较差, 热量散发少, 因而温度上升较多, 内外形成温度梯度, 形成内外约束。结果大体积混凝土内部产生压应力, 面层产生拉应力, 当该拉应力超过大体积混凝土的抗拉强度时, 大体积混凝土表面就产生裂缝。

⑵大体积混凝土浇筑后数日, 水泥水化热基本上已释放, 大体积混凝土从最高温逐渐降温, 降温的结果引起大体积混凝土收缩, 再加上由于大体积混凝土中多余水份蒸发、碳化等引起的体积收缩变形, 受到地基和结构边界条件的约束 (外约束) , 不能自由变形, 导致产生温度应力 (拉应力) , 当该温度应力超过大体积混凝土抗拉强度时, 则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。如果该温度应力足够大, 严重时可能产生贯穿裂缝。

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝, 是其内部矛盾发展的结果。一方面是大体积混凝土由于内外温差产生应力和应变, 另一方面是结构的外约束和大体积混凝土各质点间的约束 (内约束) 阻止这种应变。一旦温度应力超过大体积混凝土能承受的抗拉强度, 就会产生裂缝。上述大体积混凝土温度应力的大小取决于水泥、水化热、拌合浇筑温度、大气温度、收缩变形及当量温度等因素, 同时它与大体积混凝土的降温散热条件和硅升降温速密切相关的, 而大体积混凝土抗拉强度的提高与大体积混凝土本身材料性能有关, 此外还与施工方案及配筋等因素有关。

2.1 水泥水化热

水泥在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, 水化热聚集在结构内部不易散失, 所以会引起急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升, 与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关, 并随混凝土的龄期按指数关系增长, 一般在10d左右达到最终绝热温升, 但由于结构自然散热, 实际上混凝土内部的最高温度, 大多发生在混凝土浇筑后的3～5d。

2.2 大体积混凝土的导热性能

热量在大体积混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。大体积混凝土的导热系数越大, 热量传递率就越大, 则其与外界热交换的效率也越高, 从而使大体积混凝土内最高温升降低。同时也减小了大体积混凝土的内外温差。可以预计, 导热性能越好, 热峰值出现的时间也相应提前。中部最高温度的热峰值及热峰值出现的时间与板厚密切有关。显见, 板越厚, 中部点散热较少, 热峰值也越高, 中部受外界温降影响所需时间就越长, 峰值出现的时间也要晚一些。

大体积混凝土的导热性能较差, 浇筑初期, 混凝土的弹性模量和强度都很低, 对水化热急剧温升引起的变形约束不大, 温度应力较小。随着混凝土龄期的增长, 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, 即产生很大的温度应力, 当大体积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。

2.3 外界气温变化

大体积混凝土结构施工期间, 外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。大体积混凝土的内部温度是浇筑温度 (既大体积混凝土的入模温度, 它是大体积混凝土水化热温升的基础, 可以预见, 大体积混凝土的入模温度越高, 它的热峰值也必然越高。工程实践中在高温季节浇筑常采用钢筋预冷, 加冰拌和等措施来降低浇筑温度, 控制大体积混凝土最高温升, 原因在此) 。水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高, 大体积混凝土的浇筑温度也愈高;若外界温度下降, 会增加大体积混凝土的降温幅度, 特别在外界气温骤降时, 会增加外层大体积混凝土与内部大体积混凝土的温度梯度, 这对大体积混凝土极为不利。

3 工程实例

3.1 工程概况

中远大厦28层主体塔楼采用筏形基础。筏基面积为2060m2, 板厚2.2m。混凝土为泵送商品混凝土, 强度等级为C35, 抗渗等级S8, 筏板混凝土浇筑量超过3000m3。

3.2 保温养护措施分析

根据有关公式, 分别求取在养护措施下大体积混凝土的表面温度和混凝土内表最大温差, 大体积混凝土内表温差控制在规定值范围内, 不会产生裂缝, 保温措施的方案可行。

3.3 筏基结构计算温差

筏基结构计算温差, 水化热最高温度只发生在筏基截面的中下部, 全截面的平均温度略低于水化热最高温度, 控制贯穿性裂缝的温差应该是平均最高温度与稳定温度之差。

按浇筑混凝土30d的总降温差, 结构计算温差T=Tm+TY。

3.4 施工技术综合措施

通过采取合理研配混凝土配合比、斜面分层一次浇筑施工方法、浇筑混凝土后的收头处理措施、混凝土表面贮水蓄热保温保湿养护等措施以及测温控制, 施工实践表明:选择大体积混凝土表面贮水热保温保湿养护方式、同时采用综合的施工技术措施, 非常成功。

摘要：本文以大体积混凝土施工中经常出现的裂缝为研究对象, 探讨大体积混凝土裂缝出现的机理以及主要的影响因素, 为工程施工提供切实可行的实践经验。

关键词：砖混房屋,墙体,裂缝

参考文献

[1]杨少谋.混凝土的自身收缩及其控制措施.西北水力发电.2007, 3

[2]许文震.大体积混凝土裂缝的实践与控制.引进与咨询.2006, 6

[3]赵如, 张文学, 赵曼.控制大体积被覆混凝土裂缝的措施.铁道建筑技术, 2008, 1

[4]杨红霞, 郑光明.混凝土温度收缩裂缝的产生机理及对策.有色冶金设计与研究, 2007

谈大体积混凝土裂缝的防治 篇10

一、裂缝产生的主要原因及裂缝的形式

产生裂缝的原因很多, 主要包括三类:结构设计不合理引起的裂缝;混凝土自身性能 (力学、变形及热学性能) 引起的裂缝;外部环境因素和约束条件引起的裂缝, 三者既相互关联又相互影响。

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三种。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, 其危害性是较严重的;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。

但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全, 它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。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0.1~0.2mm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0.2~0.3mm, 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0.3mm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。

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:由于内外温差而产生的;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。

大体积混凝土结构, 浇筑后水泥的水化热很大, 由于混凝土体积大, 聚积在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快, 这样形成较大的内外温差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度, 就会引起较大的表面拉应力, 同时, 此时混凝土的龄期很短, 抗拉强度很低, 如果温差产生的表面拉应力, 超过此时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。如果此时混凝土表面不能保持潮湿的养护环境, 则混凝土表面由于水份蒸发较快而使初期的混凝土产生干缩, 将加剧裂缝的产生。

由于温升影响产生的是收缩裂缝。这种裂缝产生在混凝土的降温阶段, 即当混凝土降温时, 逐渐散热而产生收缩;再加上混凝土硬化过程中, 混凝土内部拌合水的水化和蒸发, 以及胶质体的胶凝等作用, 促使混凝土硬化时收缩。

这两种收缩, 在收缩时由于受到基底或结构本身的约束, 会产生很大的收缩应力 (拉应力) , 如果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, 这种收缩裂缝有时会贯穿全断面, 成为结构性裂缝, 带来严重的危害。

总结过去大体积混凝土裂缝产生的情况, 有下述—些规律:

1. 温差和收缩越大、温度变化和收缩的速度越快, 越容易开裂, 裂缝越宽、越密;

2. 基底对结构的约束作用越大, 越容易开裂;

3. 温度梯度越大、承受均匀温差收缩的厚度越小, 越容易开裂;

4. 在一般情况下, 结构的几何尺寸越大, 越容易开裂。

二、裂缝的防治措施

综上分析, 材料型裂缝主要是由温差和收缩引起, 所以为了防止裂缝的产生, 就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩, 具体措施如下:

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, 应尽可能地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、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

2) 增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。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, 提高混凝土的极限拉伸。

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, 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、施工措施

1) 严格控制混凝土原材料质量和技术标准, 选用低水化热水泥, 粗细骨料的含泥量应尽量减少 (1-1.5%以下) 。

优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下, 应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。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%, 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。砂除满足骨料规范要求外, 应适当放宽石粉或细粉含量, 砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当, 烧失量小, 含硫量和含碱量低, 需水量比小, 均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用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, 也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。

2) 细致分析混凝土集料的配比, 控制混凝土的水灰比, 减少混凝土的坍落度, 合理掺加塑化剂和减少剂。

3) 采用综合措施, 控制混凝土初始温度。

4) 根据工程特点, 充分利用混凝土后期强度, 可以减少用水量, 减少水化热和收缩。

5) 加强混凝土的浇灌振捣, 提高密实度。

6) 混凝土尽可能晚拆模, 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上, 混凝土的现场试块强度不低于C5。

7) 采用两次振捣技术, 改善混凝土强度, 提高抗裂性。

8) 根据具体工程特点, 采用UEA补偿收缩混凝土技术。

9) 对于高强混凝土, 应尽量使用中热微膨胀水泥, 掺超细矿粉和膨胀剂, 使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰, 掺量15%-50%

10) 随着温度变化, 混凝土浇筑后能满足规范要求, 需要加强养护, 采用塑料膜覆盖, 塑料薄膜内有凝结水为限, 保持浇筑后的湿润状态。

参考文献