论述大体积混凝土施工的裂缝控制措施

摘要: 大体积混凝土具有结构厚、体积大、混凝土数量多的特点, 由于混凝土的水泥在水化过程中释放出的大量水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和收缩应力是混凝土产生裂缝的主要原因, 这些裂缝会给工程带来不同程度的危害。文章分析了大体积混凝土施工中因温度变化和混凝土收缩产生的裂缝的形成机理。

关键词: 大体积混凝土; 裂缝; 质量控制

0 前言

在现代工业与民用建筑中, 混凝土工程规模越来越大, 结构形式也越来越复杂, 大体积混凝土具有结构厚、体积大、混凝土数量多、质量控制难的特点。这类结构, 由外部荷载引起裂缝的可能性较小, 其产生裂缝的主要原因有2 种: ①水泥在水化过程中释放出的大量水化热引起的温度变化而产生的温度应力; ②混凝土收缩而产生的收缩应力。这2 种原因而产生的裂缝约占80%～85%, 这些裂缝给工程带来不同程度的危害, 因此, 大体积混凝土施工中必须注意控制好温度应力和收缩应力, 采取措施防止混凝土结构裂缝的产生。

1 大体积混凝土温度及收缩应力产生的原因

1.1 水泥水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量, 是大体积混凝土内部热量的主要来源, 由于大体积混凝土内部热量不易散失, 内外温差过大时, 就会产生温度应力, 若温度应力大于混凝土的抗拉强度, 就会产生温度裂缝, 这是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。

1.2 约束条件

大体积混凝土与地基浇在一起, 早期混凝土温度上升时,混凝土膨胀受到地基约束会产生压应力; 当后期温度下降时,混凝土收缩时受到地基的约束便会产生拉应力。由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能, 所以在受压时一般不会出现裂缝, 而在受拉时, 当拉应力大于混凝土的抗拉强度时, 就会在混凝土中出现垂直的裂缝。

1.3 外界气温变化

大体积混凝土在施工期间, 外界温度变化对混凝土的开裂有很大影响。大体积混凝土内部温度取决于浇筑温度、水泥水化温度和散热温度三者的叠加, 当外界温度骤然变化, 特别是骤然下降时, 就会大大增加大体积混凝土内外温差, 产生较大的温度应力, 造成大体积混凝土出现裂缝。

1.4 混凝土的收缩变形

混凝土的拌合水中, 只有约20%是水泥水化所需要的, 其余80%都要被蒸发, 这部分水的蒸发是引起混凝土收缩的主要原因之一, 当收缩变形受到约束时, 就会因收缩应力而产生收缩裂缝。

2 大体积混凝土裂缝控制措施

2.1 原材料质量的控制

2.1.1 水泥

要降低混凝土的水化热, 就要降低水泥本身的水化热, 并且尽量降低单方混凝土中的水泥用量。因此, 工程施工应采用水化热较低的水泥, 并且要尽量降低单方混凝土中的水泥用量。资料表明, 1m3 混凝土中的水泥用量每减少10kg, 混凝土内部温度可降低1℃, 减少水泥用量可以减少总的水化放热量, 从而可以降低混凝土内外温差。

2.1.2 外掺料

掺用粉煤灰可以取代部分水泥用量, 从而降低混凝土的水化热, 同时利用粉煤灰的活性效应, 使混凝土更加致密, 提高抗渗性能; 由于掺加粉煤灰后使混凝土中的浆量增多, 减少了混凝土拌合物的离析和泌水现象, 改善了混凝土的和易性, 提高了混凝土的均质性。

2.1.3 外加剂

采用高效缓凝减水剂, 一方面可相应地减少用水量和水泥用量, 降低了混凝土的水化热; 另一方面可延缓混凝土的凝结时间, 减少浇筑过程中出现施工缝的可能性。还可通过掺加膨胀剂, 使混凝土产生体积微膨胀, 在混凝土中建立预压应力, 利用补偿收缩性能抵抗混凝土的干缩, 抵制裂缝产生, 提高混凝土的抗裂抗渗性能。

2.2 大体积混凝土施工过程质量控制

①施工前应周密计划, 保证混凝土的供应, 搅拌站和施工现场要密切配合, 以保证有足够的混凝土供应量, 确保大体积混凝土的顺利施工。

②对现场混凝土泵车进行合理安排和调度, 安排好施工顺序, 以使混凝土结构一次浇筑成型, 避免出现施工缝。

③混凝土浇筑时采用\"分区定点、一个坡度、循序推进、一次到位\"的浇筑工艺。根据混凝土泵车布料杆的长度, 划定浇筑区域, 每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行, 直至达到设计标高。混凝土形成扇形向前流动, 然后在其坡面上连续浇筑, 循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺, 便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上, 确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题, 也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。

④混凝土浇筑应连续进行, 间歇时间不超过6h, 如遇特殊情况, 混凝土在4h 仍不能连续浇筑时, 需采取措施。即在已浇筑的混凝土表面上插12 短插筋, 长度1m, 间距50mm, 呈梅花形布置, 同时将混凝土表面用塑料薄膜加草席覆盖保温。

⑤对于泵送混凝土, 其表面水泥浆较厚, 不仅会引起混凝土的表面收缩开裂, 而且会影响混凝土的表面强度, 因此在混凝土浇筑后要进行二次抹面工作。在混凝土浇筑后, 初凝前先初步按设计标高用长刮尺刮平后, 用木抹子抹压, 初凝后终凝前再用水抹子抹压一遍, 以闭合收水裂缝, 避免混凝土收缩裂缝的产生。

3 混凝土浇筑后的温度监测及养护

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