大體積砼的裂縫控制

王躍翰　謝倫武

摘要:鋼筋砼是建筑中廣泛應(yīng)用的主要材料,特別是隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑大體積砼基礎(chǔ)的應(yīng)用日益廣泛,大體積砼的裂縫控制問題成為當(dāng)前的一個(gè)重要課題。鋼筋砼結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的,但其有害程度卻是可以控制的。大體積砼因比表面積較小,水化熱散發(fā)困難,導(dǎo)致內(nèi)外溫差大,易引起砼出現(xiàn)裂縫,文章主要討論大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因,以及通過設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞:大體積砼;裂縫控制;砼;施工

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C文章編號(hào):1006-8937(2009)10-0117-02

綜合美國砼學(xué)會(huì)和日本建筑學(xué)會(huì)對(duì)大體積砼的定義,大體積砼是指:現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)的幾何尺寸較大(約80cm以上),且必須采取技術(shù)措施以解決水泥水化熱引起砼內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差超過25℃及隨之引起體積變化問題,以最大限度減少開裂影響的,這類結(jié)構(gòu)稱為大體積砼。

1大體積砼裂縫產(chǎn)生原因

大體積砼裂縫,主要是由內(nèi)部溫度應(yīng)力造成的。因?yàn)樵谥亓κ浇Y(jié)構(gòu)中,大體積砼凝結(jié)和硬化過程中,水泥與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),釋放出大量的水化熱。大體積砼由于體積大,相對(duì)散熱面積較小,砼結(jié)構(gòu)外部熱量迅速散發(fā),而內(nèi)部熱量不易散發(fā),在砼內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差。內(nèi)部溫度高,結(jié)構(gòu)膨脹變形大,就在砼表面產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。表面的膨脹拉力超過砼的極限抗拉強(qiáng)度,砼表面就會(huì)裂縫。后期,水泥水化熱減少,散發(fā)熱量大于水化熱量,溫度降低,體積收縮,受地基或基礎(chǔ)的約束,砼內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過此時(shí)砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)在基礎(chǔ)內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。內(nèi)外疊加,可能貫通結(jié)構(gòu)截面造成嚴(yán)重危害。

2大體積砼裂縫的控制

2.1材料選用方面的控制

2.1.1水泥的選擇

由前面分析可以看出,溫度應(yīng)力是產(chǎn)生前期裂縫的主要原因。所以在選用材料時(shí),首先應(yīng)考慮降低水化熱的峰值。

鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的,水化熱較高;混合材摻量多的水泥水化熱較低。大體積砼一般不宜使用水化熱高的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,應(yīng)使用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥;更不宜使用早強(qiáng)型水泥。

2.1.2減少水泥用量

水泥水化熱是大體積砼發(fā)生溫度變化,導(dǎo)致體積變化的主要根源。因此,除采用水化熱低的水泥外,要減少溫度變形,還應(yīng)盡量降低水泥用量。

工程實(shí)踐證明,適當(dāng)?shù)負(fù)郊訙p水劑和粉煤灰,可減少有效水泥的用量。摻減水劑可在保證砼強(qiáng)度的前提下有效降低單位用水量以降低水灰比,從而降低水泥用量。在砼配制過程摻入粉煤灰,不僅可改善砼和易性和可泵性,節(jié)約水泥,降低水化熱。

2.1.3嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和含泥量

粗、細(xì)骨料含泥量過大、骨料粒徑過細(xì)以及顆粒級(jí)配不良均會(huì)造成砼單方水泥和水用量增多,使砼收縮增大,導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。所以在實(shí)際工程中應(yīng)盡可能采用粒徑大的骨料,選擇合理的砂石級(jí)配,合理控制砂石含泥量,并不得混有有機(jī)物等雜質(zhì),有利于減少裂縫的出現(xiàn)。

2.2合理管理,嚴(yán)格施工

2.2.1合理組織施工計(jì)劃

在施工過程中精心安排砼施工時(shí)間。在高溫季節(jié)施工時(shí),砼澆筑時(shí)間盡量安排在16時(shí)至翌日上午10時(shí)前進(jìn)行,以減少砼溫度回升。新舊砼澆筑間隔時(shí)間為5～7d,相鄰澆筑壩塊高差控制在8 m以內(nèi)。

2.2.2適當(dāng)控制入模溫度。

砼入模溫度盡量控制在28℃左右。因此,大體積砼最好選在春秋季施工。在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度。澆筑砼時(shí)最好不要讓砼在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)對(duì)碎石灑水降溫, 保證水泥庫通風(fēng)良好,自來水可先放入地下蓄水池中降溫。另外,澆筑前底部墊層用草簾覆蓋防曬,現(xiàn)場周圍和基坑壁灑水降溫。

2.2.3采用先進(jìn)的施工方法

由于大體積砼的體積異常龐大,施工中可以用縱橫截縫將其分割成許多塊體,并以水平縫將每一塊砼分成許多澆筑層。分縫分塊一方面便于施工,將龐大的砼逐塊逐層地進(jìn)行澆筑;另一方面,減小砼塊的尺寸,增加散熱面,從而降低施工期間的溫度應(yīng)力,以減小產(chǎn)生裂縫的可能性。施工時(shí)砼先從底層開始澆筑,進(jìn)行至一定距離后澆筑其他各層,

2.2.4加強(qiáng)溫度管理,減少砼內(nèi)外溫差

砼裂縫主要是由于溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力引起的,有效地控制內(nèi)外溫差才是控制裂縫的最好辦法。砼拌制溫度要低于25℃;澆注時(shí)要低于30℃,澆注后控制砼與大氣溫度差不大于25℃,砼本身內(nèi)外溫度差在25℃以內(nèi)。

在實(shí)際工程中,可以采用外部保溫養(yǎng)護(hù)與內(nèi)部通水冷卻相結(jié)合的辦法。在大體積砼內(nèi)布設(shè)冷卻管網(wǎng), 通循環(huán)低溫水, 帶走基礎(chǔ)內(nèi)部的熱量, 使砼溫度降低到要求的限度。

2.2.5減輕地基對(duì)澆筑體的約束

如前所述,后期砼的降溫收縮,由于受地基或基礎(chǔ)的約束而在砼內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過此時(shí)砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)在基礎(chǔ)內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。

根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),可以在墊層上按4~6m方格留伸縮縫,在伸縮縫中加入聚苯乙烯泡沫板,減少地基對(duì)砼的約束力;同時(shí)大體積砼底部應(yīng)配置抗裂鋼筋抵抗拉應(yīng)力,使砼抗拉強(qiáng)度提高,裂縫分布均勻、細(xì)小,防止裂縫集中出現(xiàn)。

2.3加強(qiáng)砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)階段砼水化作用的降溫過程(差) 已基本確定, 溫度的控制轉(zhuǎn)為降溫速度和內(nèi)表溫差的控制,可通過給澆筑體表面覆蓋保溫材料進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)來實(shí)現(xiàn)。在砼澆筑后,可盡快回填土,土是砼最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是砼保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法, 對(duì)預(yù)防裂縫是非常有益的。

3結(jié) 語

以上對(duì)砼的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討, 對(duì)于應(yīng)用日益廣泛的大體積砼工程,需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),完善技術(shù)措施,使大體積砼的施工走上成熟和規(guī)范化的道路。特別是在具體施工中要靠我們多觀察、多比較,出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié), 結(jié)合多種預(yù)防處理措施, 砼的裂縫是完全可以控制在充許的范圍內(nèi)。

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