大体积高危（精选8篇）
大体积高危 篇1
近年来, 城市的高层建筑越来越多, 其结构形式多采用箱型基础、筏板基础。大体积砼多用于地下结构。虽然受外界温度变化影响较小, 但要求抗渗性较高。因此, 控制砼的内外温差和温度变形而造成的裂缝, 提高砼的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能, 是大体积砼施工的一个关键问题。以下分析了大体积砼施工裂缝的产生原因和预防措施。
1 裂缝产生的原因
大体积砼产生裂缝的主要原因是由于结构断面大水泥用量大, 水泥水化时释放水化热会产生较大温度变化和收缩作用, 由此形成的温度收缩应力, 导致钢筋砼产生裂缝。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于砼表面和内部的散热条件不同, 温度外低内高, 形成了温度梯度, 使砼内部产生压应力, 表面产生拉应力, 表面的拉应力超过了砼抗拉强度引起的。
贯通裂缝是由于大体积砼在强度发展到一定程度, 砼逐渐降温, 此温差引起的变形加上砼失水引起的体积收缩变形, 受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力, 超过砼抗拉强度时产生的贯通整个截面的裂缝。从控制裂缝的观点来说, 表面裂缝的危害较小, 而贯通裂缝则会影响结构物的整体性、耐久性和防水性, 影响结构的正常使用。因此, 重点在于控制贯通裂缝。
2 主要防治措施
2.1 砼原材料和配合比的选用
2.1.1 控制骨料级配和含泥量
根据结构断面最小尺寸和泵送管道内径, 选择合理的最大粒径。选用天然连续级配的粗集料, 使砼具有较好的可泵性, 减少用水量、水泥用量, 进而减少水化热, 以采用级配良好的中砂为宜, 通过试验证明, 采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂, 可减少用水量20~25/m3, 可降低水泥用量28~35kg/m3。因而降低了水泥水化热, 砼温度升高和收缩, 选用合理砂率对砼的可泵性是有所提高的。
2.1.2 减少水泥用量
选用水化热较低的32.5号矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化与同龄期的普通硅酸盐水泥相比, 3d的水化热约低30%。大体积砼引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚, 使砼早期升温和后期降温产生内部和表面温差。合理的选用水泥是控制温度裂缝有效措施。水泥选用不当, 水化热过高, 水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化热过程中产生大量热量, 每克水泥水化热量达120cal/g.砼内部升温约在30度以上。
2.1.3 控制水灰比
选用优质外加剂。砼中掺人一定数量优质粉煤灰, 不但能代替部分水泥, 而且粉煤灰颗粒呈球状具有滚动效应, 起到润滑作用, 可改善砼拌和物的流动性、粘聚性、保水性, 并且能够补充泵送砼中粒径在0.315mm以下的细集料达到占15%的要求, 从而改善了可泵性。掺优质粉煤灰砼后期强度高, 在一定范围内60d强度比28d强度均可增长20%左右。如果充分利用后期强度, 可使每立方砼的水泥用量减少40~70kg左右, 则砼水化热过程中的温度相应降低4~7℃左右。
2.2 延缓砼降温速度
2.2.1 选择较适宜的气温浇筑大体积砼, 尽量避开在炎热天气浇筑。
2.2.2 掺加相应的缓凝型减水剂。
2.2.3 大体积砼浇筑后为了减少升温阶段
内外温差, 防止产生裂缝, 应给予正当的保温养护和潮湿养护。对砼进行保温、保湿养护, 可使砼水化热降温速度延缓, 减少结构内外温差, 防止产生过大的温度应力和温度裂缝。
2.2.4 采用长时间的养护, 规定合理的拆模时间, 延缓降温时间和速度, 充分发挥砼的“应力松弛效应”。
2.2.5 合理安排施工工序, 控制砼在浇筑过
程中均匀上升, 避免砼拌合物堆积过大。在结构完成后及时回填土, 避免其侧面长期暴露。
2.2.6 加强测温和温度监测与管理, 实行信
息化控制, 随时控制砼内的温度变化, 内外温差控制在25℃以内, 基础表面温度与底面温度均控制在20℃以内, 及时调整保温及养护措施, 使砼的温度梯度和湿度不至过大。
2.3 改进泵送砼施工工艺
2.3.1 原材料降温
根据砼搅拌前后总热量相等原理, 砼的出机温度与原材料的温度成正比, 为此对原材料采用降温措施十分必要且效果明显, 为了防止太阳直接照射, 在砂石堆场搭设遮阳棚。将矿场石子利用井水连续浇水, 可大大降低石子温度且可预先吸收水分, 减少砼坍落度损失, 降低了出机温度从而使得入模温度人为降低。
2.3.2 控制砼浇筑温度
紧密配合施工进度, 确保砼连续均匀供应砼输送管外壁四周用麻袋包裹, 并在其上覆盖草包并淋水、降温, 防止砼在输送过程中引起温度升高。采取分层均匀浇筑, 错开层与层之间浇筑推进时间以利下层砼散热。由于泵送砼浆体相对较多, 在浇筑乎后用直尺刮均匀, 避免浆体集中积聚。
2.3.3 浇捣
浇筑采用”一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的方针。根据泵送时形成的坡度, 在上层与下层布置两道振点。第一点布置在砼卸料点, 主要解决上部振实。第二道布置在砼坡角处, 确保深层砼的密实。先振捣料口处砼, 以形成自然流淌坡度, 然后全面振捣, 为提高砼的极限抗拉强度, 防止砼沉落而出现裂缝, 减少内部微裂, 提高砼密度, 还采取砼密实度二次振捣法, 在振捣棒拨出时砼仍能自行闭合而不会在砼中留孔洞, 此时是施加二次振捣的合适时机。由于泵送砼坍落度大、水灰比大, 振捣后表面水泥浆较厚, 先用长刮尺排除面上的泌水与实际标高刮平, 在浇筑2小时至4小时后, 用木蟹抹两遍, 使其表面密实, 在砼初凝前作二次光面, 排除砼因泌水形成水分、空隙, 提高握裹力, 增强砼的抗裂性能。
2.3.4 养护方法
为了严格控制大体积砼内外温度差, 确保砼质量。减少裂缝, 养护是十分重要和关键的工序。砼的早期养护, 主要在于保持适宜温湿条件, 以达到两个方面的效果, 一方面使砼免受温度变形的侵袭。防止有害的冷缩和千缩。另一方面使水泥水化作用顺利进行。从而达到设计要求和抗裂拉力。采用“蓄热法”进行早期养护是一种好的方法。用塑料膜作为密封层。塑料布间用5cra宽胶带封口, 搭接严密, 防止砼热量散发, 封住水分, 保证塑料布内有凝结水。中间铺设两层土工布, 洒水浸透, 最上一层用塑料薄膜覆盖压住。在砼的终凝前利用砼的水化蒸发水达到养护目的。砼浇筑5~7天后, 砼处于开始降温状态, 揭去薄膜层, 仅留一层土工布。在砼结构上侧两边缘采用25mm塑料管, 再隔20~30cra钻lmm左右水孔, 临时挂在外露拉条筋上, 在砼浇筑前, 合理设置冷却水管, 冷却水管采用直径25mm塑料管。自来水通过孔口砼壁面进行养护, 养护不得少于14天。
3 结论
大体积砼的裂缝产生原因复杂, 在施工中要采用多种措施联合作用。才可以有效地降低裂缝的产生, 工程技术人员和管理部门要提高认识, 确保工程的安全。
大体积高危 篇2
大体积混凝土施工其实离我们建筑行业的人员来说并不陌生，在基础施工过程中一些比较大的承台，或者是整体筏板基础施工，都会出现大体积混凝土施工的情况。因此，对大体积混凝土的施工工艺有必要进行一些了解。
1、控制混凝土温度
大体积砼浇捣时要控制混凝土入模温度控制在30℃以内，如果是在高温季节施工，要对混凝土的原材料采取一定的降温措施，防止现场混凝土的温度过高。混凝土内部和表面的.温差在25℃以内，混凝土表面和大气的温差在20℃以内；控制混凝土温度降低的速率在6d内不大于1.5℃／d，以后每天降温不大于2℃／d，避免由于温差过大和降温过快产生的强度应力超过混凝土的抗拉强度，造成混凝土开裂。
2、浇筑方法
底板混凝土浇筑应横向浇注、纵向推进，一个坡度、分层浇注、一次到顶，混凝土形成的坡度以1：10到1：15，每层浇注厚度以不大于500mm为宜。混凝土斜面分层浇注见下图：
混凝土分层浇筑时间须严格控制，下层混凝土初凝前要浇捣上层混凝土，防止出现冷缝现象。现场要配备发电机等应急设备，一旦出现突发现象要有相应的应急预案进行处理。
本工程底板砼采用外加剂控制混凝土缓凝时间，最长缓凝时间为20h。混凝土浇筑过程中及时调整混凝土缓凝时间，将大体积砼浇筑量等分为3份，前期1/3缓凝时间控制在20h左右，中期1/3浇筑缓凝时间控制在15h左右，余下1/3浇筑缓凝时间控制在10h左右。
3、混凝土振捣
大体积砼振捣采用“二次振捣工艺”即在下层砼初凝前进行上层砼浇筑并对下层砼再次进行振捣。混凝土振捣要分层、定距、快插慢拔。振动棒要分三点布置，一点置于浆头，一点置于泵口，一点置于中间，振捣到浮浆不下沉，气泡不上浮。上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土100―200mm，振捣时间一般以15s为宜。
本工程集水坑、电梯井底板在底板混凝土浇筑之前先完成浇筑。浇捣时先将集水坑及电梯井底板上返500mm砼浇注并振捣密实，集水坑及电梯井侧壁暂不浇注，待集水坑及电梯井底板达到快初凝时再浇注侧壁混凝土，并振捣密实。混凝土泌水量≤10L/m，对浇筑过程中泌出来的水集中处理，及时抽出基坑。
4、二次抹压
大体积混凝土浇筑面应在2小时以内进行二次抹压处理，避免出现裂缝。这道工序很多的单位都会忽略，导致后期混凝土表面出现很多的裂缝。
5、大体积混凝土养护
大体积砼养护采用保温保湿养护。在砼浇筑完成后，先用木抹子收毛面，再用铁抹子进行收光，之后立即在基础筏板砼表面铺一层塑料薄膜，上面覆盖一层草帘被，相邻草帘被搭接200cm，并采取防风措施，比如压盖跳板，红砖等。待混凝土可以上人后进行洒水养护，若出现内外温差超过25℃，可再增加保温材料。
养护时间原则上不少于14天，现场可根据混凝土测温结果增减养护频率，前3天的养护对大体积砼质量影响最大，要落到实处。在养护期间每天检查塑料薄膜的完整情况，保持砼表面湿润。
保温覆盖层根据现场测温情况决定，当砼表面温度与环境最大温差小于20℃时，可不进行覆盖；当砼内外温差有大于25℃时，需要加盖覆盖厚度。
6、大体积混凝土测温
测温点布置
地下室底板的一个自然浇筑区段为一个测试区，根据对称性以及最长边选择了两个具有代表性的基础半个竖向剖面进行测温点设置，每个竖向位置设置的测温点不少于3处，间距不应小于0.5m且不应大于1m，每个横向设置的测温点不少于4处，间距不应小于0.5m且不应大于10m，具体见后附的《温度监测点布置图》。
使用电子测温仪进行测温，在钢筋绑扎阶段预埋测温引线，监测探头布置上下距底板上下边缘各80mm，引线用定位钢筋进行固定，具体详见各栋号《温度监测点布置图》。大体积混凝土入模温度的测量每台班不少于2次。
7、现场试块制作
为了解混凝土强度增长情况，除预拌混凝土搅拌站内按规定留置试块外，混凝土运到现场，还要根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204―）规定检验取样制作试块。
对现场每车商品混凝土的质量均要进行塌落度检验，检测不合格的要退回搅拌站进行处理，合格后才能使用在施工部位。每块底板浇筑时，现场须留置三组同条件实体检验试块。抽样试件时，要记录好车号、塌落度及抽检时间等情况。
8、特殊部位处理
后浇带处理
后浇带侧面模板采用双层附加钢丝网，收口用电焊点焊牢固，每个钢筋交叉点均需要焊接，保证满足刚度要求，防止发生混凝土胀模现象。
施工缝设置与处理
基础底板混凝土施工时，在外墙上留置水平缝，距基础底板顶面500mm。外墙水平施工缝均采用遇水膨胀型橡胶止水条。
大体积砼温控处理方法 篇3
九江年丰厦B栋五层转换层板建筑面积1700m2, 长度61.2m、宽度26.5m, 转换层以1.5m (厚) 板为主, 砼设计要求为强度等级C40, 砼总方量约3000m3多。本工程砼用量大, 且施工中要求无施工缝, 而设计也无后浇带, 故采用商品砼泵送一次性连续浇筑完成。
2 大体积砼温控措施
2.1 降低水泥水化热
(1) 本工程混凝土采用42.5级普通硅酸盐水泥, 按砼配合比及施工规范掺加粉煤灰减少水泥用量, 降低水化热。 (2) 使用粗骨料, 尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料。 (3) 外加剂选用缓凝减水剂和KL-HEA抗裂防水剂, 根据KL-HEA抗裂防水剂的技术指标, 不仅有效补偿混凝土的干缩和冷缩, 还可降低水化热10%以上。
2.2 降低混凝土入模温度
选择较适宜的气混浇筑大体积混凝土, 尽量避开炎热天气以便于混凝土入模通风的气候
2.3 加强施工中的温度控制
(1) 在混凝土浇筑之后, 采用草包辅盖并保持草包湿润, 防止混凝土内外温差偏大。 (2) 采取长时间的养护14天, 延缓降温时间和速度, 充分发挥混凝土的“应力松驰效应”。 (3) 随便时监控混凝土内的温度变化, 内外温差控制在250C以内, 基面温差和基底温差均控制在200C以内, 及时调整保温及养护措施, 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大, 以有效控制有害裂缝的出现。
2.4 改善约束条件, 消减温度应力
采取分层或分块浇筑大体积混凝土, 合理设置水平浇筑层次, 以放松约束程度, 减少每次浇筑长度的蓄热量, 以防止水化热的积聚, 减少温度应力。
2.5 提高混凝土的极限拉伸强度
(1) 选择良好级配的粗骨料, 严格控制其含泥量, 加强混凝土的振捣, 提高混凝土的密实度和抗拉强度, 减少收缩变形, 保证施工质量。 (2) 采取二次振捣法, 浇筑后及时排除表面积水, 加强早期养护, 提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
2.6 测温管的设置及测温和温度控制措施
混凝土测温管深2/3板厚, 以掌控混凝土的内部温度, 测孔垂直于板面。具体测温按表1要求实施:
(注:按上表方式同时进行测冷却管进出水水温, 并根据混凝土内部温度控制水流速度)
2.7 混凝土浇筑后期的温度控制措施:
在1.5米和1米厚板区内部中间水平预先设置冷却管———1寸钢管、1寸半主管, 通入冷却水 (在一楼设置水池泵送) , 强制降低混凝土水化热温度根据混凝土表面温度情况采用塑料刨沫板加盖草包保温
2.8 混凝土温度控制计算
(1) 本工程五层转换层混凝土量大 (约3000多立方) , 且根据设计结构要求, 需一次性浇筑完成, 不留施工缝, 故采用商品混凝土泵送。
(2) 本工程五层转换层板尺寸1.5m (高) ×30m (宽) ×40m (长) , 以1.5米厚板区为主, 12月中旬日间平均气温15度, 属于大体积混凝土施工。本工程采用C40砼配合比为每立方砼中, 42.5R普硅水泥:370g, 粉煤灰:66.6g, KL-HEA:29.6g, 砂:691g, 碎石:1081g, 水:188g。
每立方砼原材料重量、温度、比热及热量如表2:
(3) 砼出罐温度:TB=TA-0.16 (TA-Ta) =15.6-0.16× (15.6-25) =17.1℃;Ta为搅拌台温度
(4) 砼拌合物经运输到浇筑时的温度:
a为散热系数、tt为运输时间、n为倒运次数、Tq为日间平均气温
(5) 砼绝热温升 (因普硅水泥砼1~3d为砼内部温度应力破坏最高时, 所以计算3d龄期)
mc为每立方砼水泥用量、Q为每千克水泥水化热、C为砼比热、P为砼密度、K为掺合料拆减系数、F混凝土活性掺合料用量。且外加剂KL-HEA技术参数可降低水化热10%以上, 故可不计算其他因素。
(6) 砼内部温度:Tmax=Tc+Th﹒ξ (t) =16.77+52.15×0.68=52.2℃
ξ (t) 为降温系数3d-取0.68 (根据地下室承台砼浇筑时大气均温度25℃, 砼内部温度70℃)
2.9 砼表面温度
根据工程情况采用盖0.012m厚黑心棉保温
(1) 保温层传热系数:B=1[Σδiλi+1/Bq]=1/[Σ0.012/0.14+1/23]=7.7;δi保温层厚度、λi保温材料传热系数、Bq空气传热系数。
(2) 砼虚厚度:h'=K.λ/B=2/3×2.33/7.7=0.2m;
(3) 砼计算厚度:H=h+2h'=1.5+2×0.2=1.9m
(4) 砼表面温度:Tb (t) =Tq+4h' (H-h') [ΣTmax (t) -Tq]/H2=15+4×0.2× (1.9-0.2) (52.15-15) /1.862=29.6℃
此时, 砼内部温度与砼表面温度之差 (Tmax-Tb) 为22.550C, 未超过25℃。砼表面温度与12月中旬最低大气温度之差 (Tb-Tq) 为29.6-10=19.60C, 未超过20C°, 满足要求。
2.1 0 安全措施
(1) 设置冷却管———1寸钢管、1寸半主管, 通入循环冷却水 (利用地下室周边地表水) , 强制降低混凝土水化热温度, 从源头上减少混凝土温差过大———通过控制水流量在一定程度上来控制混凝土内部温度 (3天时在53℃以内) 。
(2) 冷却管铺设方式:冷却管水平铺设在板中 (安板厚) , 安S型800CM一档 (1.5M、1.0M厚板区) , 铺设详附图。
3 效果分析
本工程大体积砼温控措施落实到位, 且根据现场砼完成后天气突变下雪的情况, 及时采取改变冷却管出水方向 (现场冷却管出水口见温水冒出白雾) , 由直接向地下室周边排发改为经过转换层楼板后自由外流到地下室周边, 很好解决冬季大体积砼内外表面与大气直接的温差及砼养护, 砼内外未见任何裂纹。
4 总结
大体积承台施工技术 篇4
彭市汉江特大桥全长8 060.805 m,共有墩台235个,主桥为118号～125号墩,其中119号和120号墩承台尺寸最大为26.9 m×21.1 m×5.0 m,承台四角为1.85 m圆弧倒角,C30混凝土共计2 823.2 m3,承台顶部设有补块18.4 m×12.7 m×2.5 m,C30混凝土共计584.2 m3。主墩承台属大体积混凝土,二级钢筋共计302.76 t。承台位于江面施工水位以下12.514 m(施工水位为26.5 m,承台底标高13.986 m),由于主桥承台全部为水中作业,承台埋置又较深,施工难度很大。
2 施工总体计划
根据设计提供地质及水文资料,主墩承台采用钢套箱围堰进行施工,但根据施工时的现场实际水文和地质情况,经过方案优化比选改为筑岛法和钢板桩围堰施工。钢板桩围堰应做好支护,定时进行变形观测,以及基坑内防水、集水、排水工作。承台模板均采用大块定型钢模,钢筋由钢筋加工厂加工成型,运至现场进行绑扎安装,混凝土由拌和站集中搅拌,混凝土罐车运至现场,泵送入模。
3 承台施工方法及工艺
3.1 承台施工准备
1)测量定位。使用全站仪精确定出承台位置,水平仪测出承台底标高,并在围堰上做出标记。2)承台基底处理。检查围堰内是否有渗水漏水现象,采用棉絮和木楔填塞,承台四周设排水沟及集水井排除渗水,保证承台范围内无明显径流,将承台底部找平和清理干净后即可进行承台施工。
3.2 承台钢筋加工及安装
1)钢筋加工。
承台钢筋在加工厂加工,钢筋加工时,当接长后的钢筋长度小于15 m时,直接在钢筋厂焊接连接;当接长后的钢筋长度大于15 m时,为了便于运输,要求在现场安装时焊接接长(或可拉至墩位双面焊接完成吊装绑扎)。同时,钢筋加工要满足以下各项要求:a.钢筋存放时在地面上垫枕木,编型号分批存放,上盖彩条布防雨生锈。b.钢筋锈蚀或污染要清除干净,带有颗粒状或片状老锈不得使用加工。c.钢筋在切割时,用钢筋切割机切割,不准使用氧炔焰或电焊条切割。钢筋的弯制和末端弯钩应符合设计图纸及规范要求。在常温状态下,钢筋的弯曲用钢筋弯曲机一次冷弯成型,严禁将钢筋加热后弯曲。d.加工成型后的钢筋按图纸编号做标识牌、垫枕木,分别整体存放。e.钢筋加工时,尺寸允许偏差必须符合设计及规范要求。对搭接焊接的钢筋接头应逐个进行检查,焊渣敲干净,焊缝表面应平顺,无缺口、裂纹和较大的焊瘤。f.钢筋的接头应设置在钢筋承受力最小处,并分散布置。配置在“同一截面”(同一截面是指35d长度范围,但不得小于0.5 m)内受力钢筋接头的截面积,占受力钢筋总截面面积的百分率应小于50%。在同一根钢筋上应尽量少设接头。钢筋接头距离弯折点不得小于10倍钢筋直径。
2)钢筋安装。
按设计及规范要求将下好料的钢筋绑扎到位,钢筋接头Φ28和Φ20全部采用机械连接(滚轧直螺纹套筒连接)。施工工序:首先,在承台底面上准确放样,测出钢筋布设位置,结合各种钢筋的相对位置,分清各结构钢筋的先后顺序,自下而上、由内到外进行安装。同时,要及时安装各桩头伸入承台部分的钢筋、接地钢筋。当承台钢筋安装到位后,测量放样,定出补块位置,按其预埋钢筋的设计间距和保护层厚度安装钢筋(本主墩墩身部分主筋穿过补块伸入承台内),注意为了避免主筋在浇筑承台混凝土时发生位移,影响其保护层,埋设主筋时应对原保护层放大2 cm～3 cm,并将主筋和承台钢筋点焊牢固,按墩身坡比设置,必要时可安装一部分补块或墩身钢筋的箍筋,以便保证钢筋的准确位置。同时考虑到补块立模时支撑的方便,在补块周围承台表面每隔1.0 m埋设一根ϕ25 mm,长0.5 m的钢筋下脚料,每根预埋钢筋离开补块0.5 m,在承台表面外露0.2 m。注意,补块和墩身主筋预埋时一定要先找到设计承台混凝土顶面,作为参考面确定其钢筋的埋设深度,决不能误把承台顶层钢筋顶面当成承台混凝土顶面。钢筋安装过程中,预埋钢筋与承台钢筋发生相碰时,可适当挪动承台钢筋,但钢筋数量不变。墩身预埋钢筋安装到位后,必须再次复测检查补块和墩身钢筋预埋的位置,确保预埋钢筋的准确位置。
3.3 模板安装
考虑到作业空间和围堰内支撑体系的影响,在承台钢筋绑扎前先将承台模板分块吊入围堰内,在承台范围外倚靠于钢板桩内壁上。
1)测量放出承台边线,并定出承台模板底标高,用混凝土和砂浆找平,要求承台底标高与设计一致,墩身立模位置承台顶标高可低2 cm以内,施工墩身时砂浆找平到设计标高(因墩身底部3 m为坡墩,标高变化直接影响模板配置及截面尺寸)。
2)根据施工技术要求,承台模板采用大块定型钢模板。承台钢模的结构尺寸及拼装见模板拼装图。
3)依据承台结构尺寸结合拼装图选用模板,按照模板编号分层安装,使用顶托和拉杆以及型钢分层加固。调拼安装完成并支撑牢固后,测量检查轴线、标高、尺寸及钢筋保护层厚度,并保证在浇筑过程中不变形、不移动。
3.4 接地装置安装
根据承台接地线的设计图,加工并安装承台接地线。承台接地线的材料选用、尺寸规格及其在承台中的相对位置,必须严格按照接地线的设计图施工。
另外,承台接地线安装完毕后,必须测量其电阻,且只有当接地线的电阻符合设计要求时(综合接地电阻值小于1 Ω),才允许浇筑承台混凝土。
3.5 承台冷却管、测温导线及元件的加工和安装
承台冷却管采用ϕ50 mm的薄壁铁管弯制而成;测温导线及元件采用专用的装置。在承台内部共设置5层冷却水管,4层测温导线,每层间距均为1 m,第一层冷却管距承台底0.5 m。冷却管安装时,接头应连接牢靠,中间密封胶条应完整无破损,用防水胶带进行密封处理,并且做灌水试验检查,确保冷却管密封,不漏水。冷却管伸出承台后,进水口一端用橡胶管、水泵和储水罐连接,另一端使用橡胶管接出承台以外。在安装时,都必须保证其准确位置和安装的牢固性。
混凝土浇筑开始根据混凝土面高度,依次在冷却管中连续通水冷却,根据计算,出水口流量不小于0.35 m/s。进水水温与混凝土内部温度差不大于20 ℃,冷却管内进出水温度差不大于10 ℃。在承台内部预埋测温导线,利用测温仪每隔2 h测量记录一次,承台内部和表面的温度差不得大于20 ℃。冷却管停水后仍每隔12 h监测混凝土内温度一次,尽量做到大体积混凝土内外温度差符合设计要求,减少温度梯度,对测温数据进行收集、整理、分析。确认不需要使用冷却管后,将冷却管道用不低于30号水泥砂浆灌满。
注意:测温仪器及冷却用水泵必须接专用电源,使用过程中不得断电,如必须停电时通知现场技术干部重新调试测温仪器,确保测温数据的连续性。
3.6 混凝土施工及措施
1)混凝土拌制。
根据设计要求,承台混凝土为C30,设计方量为2 823.2 m3,按照中心试验室设计的配合比拌制,拌制采用全自动集中拌和机拌和。
2)混凝土运输。
混凝土采用混凝土运输车运至墩位,卸料前加速搅拌后入模。
3)混凝土浇筑。
a.检查模板对中、接缝及钢筋保护层是否满足要求;检查模板加固是否安装牢固。b.机具及设备:安装好振动棒、串筒、串筒长度,要求混凝土面距串筒底口不大于2.0 m;串筒数量以每6 m2安装一个。振动棒的数量以3 m2～4 m2一台。c.施工人员配置:振动棒每台配1人,施工人员10人,泵车放料配合2人,模板支撑检查人员2人。d.混凝土施工设串筒,采用分层水平施工,计算好分层混凝土浇筑时间,保证接头混凝土连接时间符合设计及规范要求。
3.7 承台混凝土的养护
1)混凝土浇筑后,12h内即应覆盖土工布或麻袋片洒水养护(养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15 ℃,直至规定的养护时间)。
2)当日平均气温低于5℃时,应采取保温措施,并不得洒水养护。
3)混凝土的洒水养护时间不得小于7d,洒水次数应以混凝土表面保持湿润状态,并不得有积水。养护用水与拌制用水相同。
4)新浇筑的混凝土强度未达1.2MPa以前,不得在其表面来往行人或架设上层结构用的支撑和模板等设施。
3.8 拆模
1)混凝土强度达到2.5 MPa以上,且其表面及棱角不因拆模而受损时,经现场技术管理人员通知后方可拆模。
2)拆模宜按立模顺序逆向进行,不得损伤混凝土,并减少模板破损。当模板与混凝土脱离后,方可拆卸调运模板。拆模时,不得影响混凝土的养护工作。
3)拆模后应及时回填基坑。
4 结语
因承台混凝土体积大、钢筋布置密,故在施工时必须针对其特点进行综合研究,定出施工方案,保证钢筋混凝土结构质量。做到钢筋加工、运输、安装的方便安全;设计的模板强度合理,便于安装和加固;拌和的混凝土水灰比合理、流动性良好、坍落度适宜,确保混凝土浇筑的连续性、振捣方式正确、养护到位、机械配置合理;混凝土浇筑后,立即在冷却管中连续通水冷却15 d,并每隔2 h测量记录一次,使施工完的混凝土内实外光。
参考文献
谈谈大体积混凝土施工 篇5
大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1米以上, 施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差值, 合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。大体积混凝土结构的施工特点:一是整体性要求较高, 往往不允许留设施工缝, 一般都要求连续浇筑;二是结构的体积较大, 浇筑后混凝土产生的水化热量大, 并积聚在内部不易散发, 从而形成内外较大的温差, 引起较大的温差应力。大体积混凝土的施工尤其在高层和超高层建筑中较为广泛, 其基础工程大多数都属于大体积混凝土工程。例如, 高层建筑的箱形基础、筏板基础、桩基厚大的承台等, 都属于体积较大的混凝土工程。这些大体积混凝土工程具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土量大、施工条件复杂、施工技术要求高等特点, 除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外, 还存在如何防止和控制温度应力和变形裂缝产生等问题。
2 大体积混凝土中外加剂的使用
混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中加入, 用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥重量的5% (特殊情况除外) 。在大体积混凝土施工中掺入混凝土外加剂, 可大大改善混凝土工作性能, 提高混凝土强度, 增强混凝土的密实性, 减少收缩、徐变和提高混凝土抗渗性, 同时由于水泥用量的减少和混凝土微膨胀剂及高效缓凝减水剂的双掺应用, 可推迟或延缓水泥水化热的作用, 增强混凝土的抗裂性能, 防止大体积混凝土出现升温阶段的表面裂缝和降温阶段的收缩裂缝。目前, 商品混凝土中应用的外加剂种类繁多, 主要有:加气剂、塑化剂、高效减水剂、矿物质掺料等。一般在混凝土中加入外加剂后, 可取得以下效果:
(1) 延缓混凝土的凝结时间和降低水化热;
(2) 减少水泥用量;
(3) 减少水的用量;
(4) 限制混凝土的膨胀率;
因此, 外加剂在大体积混凝土施工中必不可少, 能够充分发挥其自身的优点, 而降低了大体积混凝土的危害。
3 大体积混凝土在施工中易发生的问题
大体积混凝土基础的特点是混凝土浇筑面和浇筑量大, 当混凝土浇筑完毕, 由于水泥水化热的影响, 使混凝土内部最高温度3 d～5 d达到峰值, 此时若混凝土内部最高温度与外界气温之差超过25 ℃, 在升温阶段和降温阶段, 容易发生表面裂缝和收缩裂缝。大体积混凝土的裂缝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, 在工程实践中要绝对避免其发生;而深层裂缝部分地切断了结构断面, 也有一定危害性, 但在工程实践中的危害要比贯穿裂缝小的多;表面裂缝一般危害性较小。
大体积混凝土在施工阶段所产生的裂缝一般为温度裂缝, 一方面是混凝土的内部因素:大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高, 当混凝土表面温度与气温相差过大时, 会产生温度收缩裂缝。混凝土线膨胀系数约为每摄氏度0.000 01, 即温度每升高或降低10 ℃, 混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩。以C30混凝土为例, 其净弹性模量约为30 000MPa, 当混凝土的线收缩为0.01%时, 混凝土的受拉应力将达3MPa, 大约相当于C30混凝土28天的抗拉强度。另一方面是混凝土的外部因素:如大气或环境温度的变化情况等。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。
4 大体积混凝土裂缝的处理方法
明确了混凝土裂缝的成因, 评定了其危害程度, 最重要的任务就是对已经出现的可见具有危害性的裂缝进行处理。首先, 应在原材料的选用方面减少大体积混凝土裂缝的发生概率, 其应注意以下几点要求。
(1) 粗骨料宜采用连续级配, 细骨料宜采用中砂;
(2) 外加剂宜采用缓凝剂、减水剂;
(3) 掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等;
(4) 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;
(5) 降低原材料的温度;
(6) 水泥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。
以上仅就在原材料的选取环节上尽量减小发生裂缝的可能, 但在实际施工中, 大体积混凝土的裂缝根本就难以避免。因此, 在长期的实践经验的基础上探索出了一些具有较强的处理效果的方法, 一般的裂缝处理方法有:
(1) 表面修补。常用的方法有压实抹平, 涂抹环氧胶粘剂, 喷涂水泥砂浆或细石混凝土, 压抹环氧胶泥, 环氧树脂粘贴玻璃丝布, 增加整体面层, 钢锚栓缝合等。此方法仅适用于危害较小的表面缝的裂缝处理工作;
(2) 局部修复法。常用的方法有充填法, 预应力法, 部分凿除重新浇筑混凝土等。此方法宜适用于危害较小的表面缝的裂缝处理工作;
(3) 水泥压力灌浆法。可灌入缝宽大于0.5 mm的裂缝。此方法适用于危害较大的深层和贯穿缝缝的裂缝处理工作;
(4) 化学灌浆法。可灌入缝宽大于0.05 mm的裂缝。此方法适用于危害较大的深层和贯穿缝缝的裂缝处理工作, 同时, 也是最为常见的处理贯穿缝的方法之一;
(5) 减小结构内力。常用的方法有卸载或控制荷载, 设置卸载结构, 增设支点或支撑, 改简支梁为连续梁等;
(6) 结构补强。常用的方法有增加钢筋, 加厚板, 外包钢筋混凝土, 外包钢, 粘贴钢板, 预应力补强体系等;
(7) 改变结构方案, 加强整体刚度。例如:框架裂缝采用增设隔板深梁处理;
(8) 其他方法。常用方法有拆除重做, 改善结构使用条件, 通过实验或分析论证不处理等。不同原理的混凝土裂缝修复技术一般仅使用一定成因的混凝土裂缝, 且需要一定的条件, 因此裂缝处理方法采用时应有一定的选择性, 应根据实际情况合理进行选择。
5 大体积混凝土在工程中应注意的一些问题
首先, 在大体积混凝土的浇筑和振捣过程中, 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, 常采用全面分层、分段分层、斜面分层等方法进行浇筑。
其次, 在大体积混凝土的养护阶段应注意保持适宜的温度和湿度, 以便控制混凝土内表温差, 促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。大体积混凝土的养护, 不仅要满足强度增长的需要, 还应通过伤工的温度控制, 防止因温度变形引起混凝土的开裂。
最后, 大体积混凝土拆模时, 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。
6 结束语
大体积混凝土质量控制 篇6
1 大体积混凝土的施工特点
1) 混凝土强度高结构大, 造成混凝土的用量比较多。2) 施工过程中工程量大, 兼之施工条件复杂, 要求高, 造成对施工质量控制上的难题。3) 由于大体积混凝土的结构复杂体积庞大, 很容易受到热胀冷缩的影响, 使得混凝土中出现裂缝, 大大降低了大体积混凝土的整体性以及严重影响施工的安全质量。4) 大体积混凝土多应用在水工建筑物施工过程中, 因此, 保证质量和稳定之外, 还需要保证混凝土的整体性、防水性等等, 因此, 在使用大体积混凝土的施工过程中, 必须提高对裂缝的控制要求[1]。
2 大体积混凝土施工中存在的质量问题
由于大混凝土本身特点以及施工环境等因素的影响, 在施工过程中也存在不少问题:
1) 大体积混凝土浇筑方案的制定不科学, 没有严格按照施工地方的实际情况与环境条件进行设计, 是造成大混凝土质量问题的一个原因。2) 在施工之前忽视了对设备的安检工作, 导致在施工过程中, 因为设备故障而停工, 影响了搅拌或者浇灌等工作的及时进行;此外, 施工人员为综合素质较差, 不能很好地掌握施工技术流程, 从而影响了大体积混凝土的质量。3) 原材料的使用控制不合理。在采购施工原材料的时候, 采购部门责任意识不强, 安全意识欠缺, 不能根据实际动工要求和质量安全标准来采购原材料, 造成原材料种类的缺失, 不能满足施工进程的需要;或者原材料质量差, 根本不能满足安全施工的要求, 此外, 在使用的过程中, 也有着用料不合理的情形存在。4) 在搅拌的过程中, 未能够按照科学合理的比例对原材料进行配比, 造成了施工的过程中, 浪费水泥的使用量, 大大增加了混凝土裂缝的形成。5) 在施工的环节, 施工人员操作不规范, 未能够按照施工计划和国家安全生产操作规范进行施工[2]。6) 忽视混凝土温度的控制及养护工作。不能很好地控制好混凝土内外温度差, 施工完毕后就对工程不管不顾, 疏于对混凝土的养护, 从而大大降低混凝土的使用寿命, 对建筑物的安全也带来了一定的影响。
3 大体积混凝土施工的质量控制措施
在建筑工程施工的过程中, 要做好对大体积混凝土施工质量的控制, 可以从以下几方面进行考虑:
3.1 科学制定大体积混凝土浇筑方案
在进行施工之前, 要严格根据质量安全生产标准, 结合施工工地的具体情况, 制定出科学合理的大体积混凝土浇筑方案, 方案必须经过严格审核通过后, 才能予以施工[3]。
3.2 做好施工之前的人员培训工作以及施工设备的检查工作
“工欲善其事, 必先利其器”。在施工工作开战之前, 要做好对所有施工设备和原材料的检查工作, 检查搅拌站和施工设备的完好, 确保能够满足施工要求正常工作, 检查原材料的贮备情况, 保证原材料能够满足施工过程中连续浇灌的需要。此外, 要加强施工人员的专业性培养, 增强其安全生产的责任意识, 保证施工人员的综合素养能够满足现场施工的要求。
3.3 加强对原材料使用控制
质量合格的原材料是生产合格混凝土的基本要素, 加强对原材料质量的控制至关重要。严格根据质量安全生产的标准, 结合施工工地的实际情况, 科学合理选择符合要求的水化热较低的水泥;根据实际泵输混凝土的实际要求, 合理选择合格的混凝土减水剂, 改善混凝土的形状, 节约水泥[4];混凝土施工之前, 要根据防止堵管、减少砂率、控制水泥用量、增强混凝土强度的原则, 选择合理的石子, 并对石子取样抽检, 确保石子符合大体积混凝土施工的标准;适量添加粉煤灰, 增强对混凝土呢不温度的控制;根据施工设计的实际要求, 适量添加抗裂纤维, 减少混凝土在施工过程中出现裂缝的可能性。
3.4 合理设计各种材料的配合比
由于大体积混凝土体积大, 造成施工困难以及易产生裂缝等特点, 我们在实际材料配比过程中, 既要减少因为混凝土收缩和内部水泥水化产生热量, 还要保证混凝土的强度。因此, 可以在配料中适当增加一些粉煤灰来降低水泥用量, 降低混凝土的收缩性, 此外, 要科学加入混凝土膨胀剂, 可以适当抵消因为混凝土收缩而引起体积减少带来的影响, 从而降低混凝土产生裂缝的可能性[5]。
3.5 加强施工环节的规范性操作
施工环节是极为重要的一个步骤。施工的时候, 要严格按照施工计划来进行施工工作:加强对混凝土运输过程的控制, 对混凝土进行不定期抽检, 保证质量合格后进行搅拌;根据计划方案合理进行浇灌工作, 浇灌过程中, 要注意结合实际施工情况, 作出合理调整;加强泌水处理与表面处理工作, 在泵输送混凝土的时候, 要等到表面水泥浆除此凝固之前将其压光, 增强防水抗裂的效果, 减少混凝土表面裂开的可能性。
3.6 加强对混凝土温度的控制及养护工作
为了减少混凝土的内外温差, 防止混凝土产生裂缝影响施工质量和安全, 控制好混凝土的出机温度和浇筑温度极为必要, 在施工过程中, 可在搅拌机中加入适量冰水, 对砂石原材料进行遮阳覆盖处理工作, 对运送管道用泡沫或者布袋等包裹后再进行洒水降温工作等等, 都有利于减少内外温差。
此外, 在控制好内外温差的情况下, 首先, 尽量往后推迟保温层的开始覆盖时间, 这样一来, 能够减少因为温度的变化对混凝土质量的影响;其次, 要加强对混凝土内外温度以及顶层底层温度的检测, 从而根据检测结果对保养措施进行适时调整。
4 结束语
要增强大体积混凝土的质量控制, 必须要做到:科学制定大体积混凝土浇筑方案、做好施工之前的人员培训工作以及施工设备的检查工作、加强对原材料的使用控制、合理设计各种材料的配合比、加强施工环节的规范性操作和加强对混凝土温度的控制及养护工作。
摘要：随着经济的不断发展, 市政建设以及城镇化进程的不断加快, 人们对于建筑的需求也随之扩大。行业规模化、结构高层化、功用智能化已经成为了当下建筑行业的主要发展态势, 也催生了大体积混凝土的广泛应用。大体积混凝土质量的好坏, 直接决定着整体建筑物质量的好坏。本文通过对大体积混凝土特点功用做初步探讨, 并对其质量的控制提出相应的措施。
关键词：大体积混凝土,质量,控制
参考文献
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[3]黄小波.浅谈市政桥梁工程大体积混凝土质量控制[J].江西建材, 2014.
[4]王常青.市政桥梁工程大体积混凝土质量控制[J].山西建筑, 2009.
浅谈大体积砼温差裂缝 篇7
1 大体积砼温差裂缝分析
大体积砼结构厚, 体积大, 钢筋密, 砼数量多, 工程条件复杂, 施工技术要求高等特点。由于大体积砼截面尺寸较大, 砼导热性能较差, 水泥在水化反应过程中释放的水化热所产生的温差变化和砼收缩性的共同作用会产生较大温度应力和收缩应力。当这些应力在砼内部不平衡分布时, 就要给结构构件带来危害, 充分认识温度应力的重要作用。控制温度应力和温度形变, 最控制构件裂缝的产生是大体积砼结构施工的重点环节。
2 水泥品种选择和用量控制
2.1 选用中热或低热的水泥品种。
砼升温的热源是水泥水化热, 选用中低热的水泥的吕种是控制砼温知的最基本方法。如选用42.5级的矿渣硅酸盐水泥 (其301的水化热为180KJ/kg) 就此选用42.5级的普通砼酸盐水泥 (其中3d的水化热为250 KJ/kg) 的效果好得多。
2.2 充分利用砼的后期强度
试验表明, 每立方米砼的水泥用量, 第增减10 kg, 水化热将使砼的温度相应升降1度。因此在满足砼强度和耐久性的前提下, 尽量减少水泥用量, 严格控制每立方米砼用不超过400 kg, 结构工程中的大体积砼大多采用矿渣硅酸盐水泥, 其混合材料活性氧化硅, 活性氧化铝与氢氧化钙, 石膏的作用在常温下进行缓慢, 早期强度低, 后期由于化砼酸钙凝胶数量增多, 使水泥石强度不断增长, 对利用后期强度非常有利。
3 掺加外加剂
砼中掺入适应的外加剂, 可改善砼的特性。如在砼中掺入一定量的粉煤灰后除了粉煤灰来自的火山灰活性作用。在生产砼酸盐凝胶作为胶凝材料的一部分起增强作用外。砼用水量不变的条件下, 由于粉煤灰颗粒点球状, 并且有滚珠效应。可以起到改善砼和易性能效能。若保持砼拌和物原有流动性不变则可以减少用水量, 起到减少效果。从而提高砼的密实性和强度, 掺入适量的粉煤灰还在大大改善砼的可泵性, 降低砼的水化热。
4 骨料的选择
4.1 粗骨料的选择
大体积砼宜优先采用以自然的粗骨料配制, 这样砼是有较好的和易性, 较少的用水量和水泥用量, 以及较高的抗压强度。根据施工条件, 尽量选用粒径较大, 级配良好的石子, 检测表明采用5—40mm石子, 此采用5—25mm石子, 每立方米砼可减少水量20—25kg砼温升可降低2—3度。但骨料粒径也不可盲目选大的, 否则容易引起砼的离析, 影响砼的质量, 必须遵循优化级配级计, 并在施工中加强搅拌, 浇筑和振捣等工作。
4.2 细骨料的选择
大量实验证明, 采用中粗砂比采用细砂每立米砼可减少水泥用量30kg左右, 减少用水量20kg左右, 这样就控制了水灰比, 从而降低了砼的温升和减少了砼的收缩。
骨料的质量直接关系到砼质量, 所以骨料不应含泥率过大, 骨料含泥率对砼强度、干缩、徐变、抗渗、抗磨和易性等都产生不利影响, 引起砼开裂, 实验数据表明, 石子含泥量控制应不大于1%, 砂的含泥量控制在不大于2%。
5 重视砼养护, 延缓砼降温时间
大体积浇筑后, 要注意砼表面保温, 保温的养护, (1) 可减少砼内外温差, 防止表面裂缝; (2) 防止砼局部 (下转第49页) (上接第60页) 过冷, 避免产生穿性裂缝; (3) 延缓砼的冷却速度, 以减小新老砼的上下层约束。采取砼养护措施, 可减小砼内外温差, 发挥“综变特性”降低温度应力, 防止砼裂缝, 可以使水泥均衡水化, 提高砼自身抗拉能力。
6 改善边界约束, 控制砼裂缝的产生
正常情况下, 在孔洞周围, 变断面转角部位等, 由于砼硬化过程温度会使砼内部应力重分布, 可能产生应力集中而导致砼开裂。因此可设置构造或配设钢筋网片, 加强砼应力集中部位的抗裂能力。
6.1 设置“后浇带”
增设“后浇带”分段浇筑是通常使用的一种施工方法, 将结构施工分成若干段, 在各部砼结构在“后浇带”外受力抗对稳定性时, 再将后浇带浇筑, 规范规定“后浇带”变度800—1000mm, 其砼强度等级不低于原结构, 养护不少于14d。
6.2 用配筋改善砼抗裂能力
当砼墙板厚度为400—600mm时, 采取增加配构造钢筋, 使构造筋起到抵抗温差应力集中, 提高大体积砼面层, 抗表面降温和平缩产生裂缝的能力。
7 加强监测工作
在大体积砼浇捣时, 设置测温点, 用导热性较好的钢筋插入底板测量砼温度时测温表同外界气温隔离, 测温表留在测温孔内时间不少于3mm, 由此控制砼本身内外温度差在25℃以内, 同时在大体积砼内布排栅栏状管网, 用多个进出水阀门控制平衡砼内外温差, 以降低温度应力的影响。
8 结语
大体积混凝土裂缝控制 篇8
大体积混凝土在施工中, 可能因为内部结构、施工工艺、操作不当等原因, 使砼产生裂缝, 因此, 在大体积砼施工过程中, 裂缝控制普遍问题就必须拿到重要的日程上来, 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。
1 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、碳化收缩裂缝等下面就这些裂缝产生的原因进行详细分析, 以便根据这些裂缝的成因采取相应的预防措施。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
2 裂缝的防治措施
2.1 设计措施
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
2.1.4 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。
2.1.5 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。
2.2 原材料控制措施。
2.2.1 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。
2.2.2 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。
2.2.3 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。
2.2.4 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。
2.3 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。
2.4 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。