大面積混凝土裂縫防治
王京燕
【 摘 要】 所謂大體積混凝土,即為體積較大又就地澆筑、成型和養(yǎng)護(hù)的混凝土。JGJ55- 2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程定義為:“ 混凝土結(jié)實(shí)體最小尺寸等于或大于 1m,或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。大體積混凝土最主要的特點(diǎn)是以大
為單位施工,由于體積厚大,水泥水化時(shí)放出的熱量難以散發(fā),在內(nèi)部蓄積起來,引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高,形成較大的內(nèi)外溫差,導(dǎo)致混凝土結(jié)開裂。由此看來,大體積混凝土工程施工的技術(shù)難題是如何控制混凝土內(nèi)部的溫升,以防止裂縫的發(fā)生。文中結(jié)合某工程實(shí)際,對大體積混的裂縫問題從設(shè)計(jì)、 施工、 原材料供應(yīng)等方面進(jìn)行控制,提出了一些綜合防止措施。
【 關(guān)鍵詞】 混凝土; 裂縫; 防治措施; 配合比
0.引言
混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象, 是一個(gè)長期困擾著建筑工程技術(shù)人員的技術(shù)難題。由于荷載裂縫的分布規(guī)律性強(qiáng), 試驗(yàn)工作容易開展, 國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究。然而對于大體積混凝土等危害較大的間接作用裂縫, 由于影響因素和分布規(guī)律的復(fù)雜性, 對它們的研究工作卻開展得較少, 控制方法也不夠明確具體。 大體積混凝土與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比, 具有結(jié)構(gòu)厚、 體形大、 混凝土用途多, 工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高等特點(diǎn)。除了必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、 剛度、 整體性和耐久性等要求之外, 其主要問題就是如何控制溫度裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。因此, 本文將系統(tǒng)地介紹大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原因及其基本控制措施, 為實(shí)際中的應(yīng)用提供一個(gè)參考。
1.體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原因
體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生有水泥水化熱、外界氣溫的變化、 約束條件的變化, 和混凝土的收縮變形等因素。水泥水化過程中產(chǎn)生一定的熱量, 而大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般斷面較厚, 水化熱聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失, 引起急劇升溫, 在建筑工程中一般為 20℃一 30℃甚至更
高。水泥水化熱引起絕熱溫升, 與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān), 并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長, 一般在 10 天一 12 天接近于最終絕熱溫升。由于結(jié)構(gòu)物在一個(gè)自然散熱條件中, 實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初 3 天一 5 天。 隨著混凝土齡期的增長, 彈性模量的增高, 對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來愈大, 以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力, 當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種應(yīng)力時(shí), 開始出現(xiàn)溫度裂縫。 大體積混凝土在施工期間, 外界氣溫變化的影響很大。混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度、 水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的要加之和, 外界氣溫愈高, 混凝土的結(jié)構(gòu)溫度也愈高, 如外界溫度下降, 會(huì)增加混凝土的降溫幅度, 特別是在外界氣溫驟降時(shí), 會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形造成的, 溫差愈大, 溫度應(yīng)力也愈大。 在高溫條件下, 大體積混凝土不易散熱, 混凝土內(nèi)部的最高溫度可達(dá) 60℃一 65℃, 并且有較大的延續(xù)時(shí)間。在這種情況下研究合理的溫度控制措施, 防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過大溫度應(yīng)力顯得更為重要。結(jié)構(gòu)在變形變化時(shí), 必然受到外界條件阻礙其變形, 即約束條件。
2.體積混凝土溫度裂縫的基本控制措施
對于控制混凝土的收縮和提高抗裂性是必要的。 混凝土在水泥水
化過程中產(chǎn)生的體積變形, 多數(shù)是收縮變形, 少數(shù)為膨脹變形。 由于混
凝土收縮變形引起的溫度應(yīng)力是不可忽視的。 影響混凝土收縮的因素
很多, 主要是水泥品種和混和材、 外加劑及施工工藝, 特別是養(yǎng)護(hù)條
件。
2.1 選擇合適的原材料及科學(xué)的配合比
混凝土是由水, 水泥和骨料拌合而成的非均質(zhì)材料, 在進(jìn)行裂縫控制時(shí), 也可以從混凝土的組成成分入手, 達(dá)到控制裂縫的目的, 包括合理地選擇水泥的種類、 合格的骨料及級配和選擇合適的外加劑及其用量。為控制大體積混凝土的內(nèi)部最高溫度, 宜優(yōu)先選用低水化熱水泥, 并最大限度降低水泥用量。與此同時(shí), 摻加必要的混凝土摻合材料, 延緩混凝土終凝時(shí)間, 由此而論, 礦渣水泥應(yīng)成為大體積混凝土選擇時(shí)的首選, 但必須注意礦渣水泥收縮量較大的特性, 應(yīng)考慮到其可能產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。
2.2 選擇合適的施工方法
同的施工方法不僅能降低大體積混凝上內(nèi)的最高溫度, 還能減小混凝土的內(nèi)外溫差, 有效地降低溫度裂縫的產(chǎn)生, 達(dá)到控制裂縫的目的。為了有效降低大體積混凝土的內(nèi)外溫差, 在大體積混凝土施工過程中常采用分塊澆筑。 分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉澆筑法兩種。 分層澆筑法目前有全面分層法、 分段分層法、 斜面分層法 3 種澆筑方案。在時(shí)間允許的條件下, 可將大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用分層多次澆注筑, 施工層之間的結(jié)合按施工縫處理, 即薄層澆注筑技術(shù), 它可以使混凝土內(nèi)部的水化熱得以充分地散發(fā), 但這里應(yīng)該注意的是分層澆筑的間歇時(shí)間。
2.3 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施
適當(dāng)?shù)牡鼗�處理是為了減小地基對混凝土基礎(chǔ)的阻力, 以減小溫度應(yīng)力.避免發(fā)生溫度裂縫。當(dāng)?shù)鼗鶠檐浲翆訒r(shí), 可以優(yōu)先考慮采用砂墊層加固地基, 砂墊層不僅可以提高地基的承載能力, 減小地下水或地表水的影響, 而且還可以減小地基對混凝上基礎(chǔ)產(chǎn)生的約束作用;當(dāng)?shù)鼗鶠閳?jiān)硬的基巖或老混凝土基層時(shí), 可考慮在基礎(chǔ)底部設(shè)里滑動(dòng)層, 例如可以在基礎(chǔ)底部油兩道熱瀝青, 然后再鋪設(shè)一層油氈, 也可以鋪設(shè)砂卵石層、 瀝青砂漿層等。為了控制大體積混凝土的表面收縮裂縫, 可以適當(dāng)采取在承臺(tái)表面合理增加分布增加鋼筋量的措施, 雖然單靠增加分布鋼筋用量能防止裂縫出現(xiàn), 但適當(dāng)增加分布鋼筋用量以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性減小溫度裂縫的寬度。
2.4 做好測溫控制措施
為了做好混凝土的測溫監(jiān)測工作, 盡一步摸清大體積混凝土水化熱的多少, 不同深度處溫度升降變化規(guī)律, 必須有一個(gè)良好的測溫方案。對測溫點(diǎn)的布 t。測溫的延續(xù)時(shí)間和次數(shù), 應(yīng)能概括混凝土內(nèi)部溫度場的變化情況, 應(yīng)在不同的深度下測溫管, 表皮 IOOmm一, 50mm
必須測溫, 否則內(nèi)部易生裂縫, 降低強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)問題便于采取對策措施。
2.5 合理及時(shí)的養(yǎng)護(hù)措施
實(shí)踐證明, 混凝土常見的裂縫, 大多數(shù)是不同深度的表面裂縫, 其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。 因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
3.結(jié)語
大體積混凝土工程施工的關(guān)鍵技術(shù)是控制混凝土內(nèi)部的溫升,以防止裂縫的發(fā)生。應(yīng)從原材料選擇、 混凝土配合比設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工工藝等方面提出相應(yīng)的綜合防止措施。施工實(shí)踐表明,采取系統(tǒng)防止措施,可以有效防止裂縫產(chǎn)生,確保施工質(zhì)量,延長使用壽命。
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