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一、大體積混凝土產生裂縫的種類
從混凝土表面延伸至混凝土內部的現象稱為混凝土裂縫。常見的裂縫有貫通性裂縫、表面裂縫。
1、貫通性裂縫:該裂縫產生在混凝土降溫階段,大體積混凝土構件呈現降漸收縮狀態,降溫收縮受到模板約束和自身約束作用,會產生較大的收縮應力,若收縮應力大于當時混凝土的極限抗拉強度,在混凝土中就會產生收縮裂縫。該收縮裂縫會貫通構件全斷面,形成結構裂縫。模板與基底和自身構造的約束力愈大,平均溫升值越高,貫通裂縫形成的可能性就愈大。其降溫階段持續的時間較長,從3d ~ 5d 起始,持續至1 個月或者更長時間。混凝土硬化收縮與降溫收縮呈現疊加之態勢,硬化收縮將會加劇裂縫出現的可能性。
2、表面出現的裂縫:此裂縫處于混凝土升溫階段與降溫階段均有可能產生,混凝土的水化熱量通過構件表面向四周圍散發過程中,其體表溫度遠低于其內部溫度,這就形成了里表溫度差。當這種溫差沿著厚度方向呈現出非線性分布時,就會引起混凝土的非均勻性變形。初始澆筑的混凝土呈塑性狀態,其在凝結硬化過程之中,彈性模量隨著強度的增長而不斷增長;若溫差所產生的拉應力大于當時混凝土的極限抗拉強度時,在混凝土構件表面就會產生裂縫。
3、深層裂縫深層裂縫部分地切斷了結構斷面,也有一定危害性。
二、導致大體積混凝土產生裂縫的原因
1、水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形;
2、內外約束條件的影響,主要會對結構的外觀、正常使用和耐久性產生影響;
3、外界氣溫變化的影響,
4、混凝土的收縮變形。
5、混凝土勻質性的影響
三、質量控制要點
施工方案的編制應做到科學合理,內容包括以下六個方面措施。
1、材料要求和配合比設計;
2、分層分塊澆搗措施;
3、混凝土的攪拌、運輸和澆筑方案;
4、混凝土降溫措施;
5、混凝土的測溫措施;
6、養護方案與養護時間:為保證混凝土在適宜的硬化條件下,防止在早期由于干縮而產生裂縫,在大體積混凝土澆筑完畢初凝后立即鋪一層塑料膜并用30mm 厚草簾加以覆蓋,養護時間不少于14 天。
四、質量控制
應采取的措施:要預防大體積混凝土澆筑后產生裂縫,關鍵在于降低混凝土的溫度應力,必須采取相應措施以減少混凝土澆筑后的里表溫差。因此應選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,大體積混凝土施工所用水泥其3d 天的水化熱不宜大于240kJ /kg,7d 天的水化熱不宜大于270kJ/kg;并降低混凝土單位體積中的水泥用量;摻緩凝劑或緩凝型減水劑;選擇適宜的砂石級配;摻入適量的粉煤灰;盡量降低每立方米混凝土的用水量;降低混凝土的入模溫度;擴大澆筑面和散熱面,降低澆筑速度和減小澆筑層厚度,澆筑后在混凝土表層以及內部設置若干個溫度觀測點進行測溫,一旦出現溫差大的情況,便于及時處理。采取蓄水法或覆蓋法進行降溫或進行人工降溫( 噴霧降溫)措施;加強混凝土保溫、保濕養護,嚴格控制大體積混凝土的里表溫差(設計無要求時,溫差不宜超過25℃),必要時,采用人工導熱法,在混凝土內部埋設冷卻水管,用循環水來降低混凝土溫度。如要保證混凝土的整體性,則要求保證使每一澆筑層在初凝前就被上一層混凝土覆蓋并搗實成為整體。
1、原材料選用。
1水泥的選用:所用水泥應符合現行國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175 的有關規定,當采用其他品種時,其性能指標必須符合國家現行有關標準的規定;
2粗骨料的選用:選用粒徑5 ~ 31.5mm,并連續級配,含泥量不大于1%;
3細骨料的選用:采用中砂,其細度模數宜大于2.3,含泥量不大于3%;
4摻合料的選用:粉煤灰摻量不超過膠凝材料用量的40%;礦渣粉的摻量不超過膠凝材料用量的50%;粉煤灰和礦渣粉摻合料的總量不應大于混凝土中膠凝材料用量的50%。
5外加劑的選用:所用外加劑的質量及應用技術,應符合現行國家標準《混凝土外加劑》GB 8076、《混凝土外加劑應用技術規范》GB 50119 和有關環境保護的規定。
6炎熱氣候條件下,沙石骨料應搭棚遮蓋,避免烈日曝曬,以降低骨料本身溫度;攪拌混凝土用水最好采用經冷卻的自來水。從材料方面入手來降低混凝土的入模溫度,從而達到降低混凝土水化熱的目的。
2、優化混凝土配合比。
1所配制的混凝土拌合物,到澆筑工作面的坍落度不低于160mm。
2拌和水用量不大于175kg /m3。
3、澆筑與振搗:根據混凝土澆筑量,計算所需的攪拌機臺數及運輸工具和振動器的數量,并據此擬定澆筑施工方案和進行勞動力組織。大體積混凝土澆筑方案需根據整體性要求、結構大小、鋼筋疏密、混凝土供應等具體情況確定,一般有全面分層、分段分層和斜面分層等三種澆筑方案。
1厚1.0m 內混凝土宜采用平推澆筑法,同一坡度,薄層循序推進依次澆筑到頂,厚1.0m 以上宜分層澆筑,每一澆筑層采用平推澆筑法,厚度超過2.0m 時,可考慮留置水平施工縫。
2設置后澆帶,當大體積混凝土平面尺寸過大時,在征得設計單位同意后,可設置后澆帶,即在大體積混凝土結構中預留一條后澆的施工縫,以有效削減溫度收縮應力;待所澆筑的混凝土經一段時間的養護干縮后,再在預留的后澆帶中澆筑收縮補償混凝土,使分塊的混凝土連成一個整體。在正常施工條件下,后澆帶的間距一般為20~30m,帶寬1.0m 左右,混凝土澆筑30~40d 后用比原結構強度高5~10N/㎜2 的混凝土填筑,并保持不少于15d 的潮濕養護。
4、混凝土養護措施。
1養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。大體積混凝土應進行保溫保濕養護,在每次混凝土澆筑完畢后,除了按照普通混凝土進行常規養護以外,還應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護。
2在混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點
(1)保濕養護持續時間不少于14d,并要經常檢查塑料薄膜和養護劑涂層是否完整,以保證混凝土表面的濕潤。
(2)應分層逐步拆除保溫覆蓋層,若混凝土的表面溫度與環境最大溫差小于20℃時,即可全部拆除保溫覆蓋層。
五、結論
大體積混凝土在施工前要召開圖紙會審會議,并編制出施工過程中的綜合抗裂方案與關鍵部位施工作業指導性文件。大體積混凝土施工抗裂是一項綜合性又具有普遍性工作。實踐證明若僅有好的設計,而得不得施工企業的大力配合,是不能解決問題的;如若設計考慮不周,便會給施工帶來很大難度。所以,設計單位應與施工單位進行通力的配合,在結構的防裂設計、原材料的選用、施工工藝的采用、溫度控制等諸多方面采取綜合技術措施方能有效地解決大體積混凝土裂縫這個問題。
參考文獻
1、周福成.大體積混凝土控制裂縫的措施.魅力中國,2010年第36期
2、魏鳴.水化熱對大體積混凝土裂縫的影響及控制.散裝水泥,2007年第3期