大體積混凝土裂縫的控制

邢 勇;符 敏;李 戈

摘要: 本文介紹了大體積混凝土概念,并對(duì)其溫度裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析并針對(duì)其開裂原因,提出了防止的具體措施。

Abstract: The thesis introduces the concept of the mass concrete, and analyzes the causes of the crack. At last, the preventive measures are given.

關(guān)鍵詞:大體積混凝土;溫度裂縫;裂縫控制

Key words: mass concrete; temperature cracking; control of the crack

中圖分類號(hào):TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)04-0244-01

1大體積混凝土的基本定義

大體積混凝土的定義各國(guó)規(guī)定不同,我國(guó)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》定義為:凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸大于或等于1m時(shí)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。日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JASSA規(guī)定:結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上,水化熱引起的混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差,預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)ACI定義為:任意體量混凝土,其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫。從以上定義可得出,大體積混凝土?xí)蛩療彷^高,施工中采取不當(dāng)措施易產(chǎn)生溫度裂縫和結(jié)構(gòu)收縮裂縫。

2大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的機(jī)理分析

混凝土裂縫一種稱為表面裂縫,有表面深裂縫和表面淺裂縫之分;表面深裂縫是混凝土內(nèi)外溫差大于標(biāo)準(zhǔn)控制值而導(dǎo)致,比較有規(guī)則,縫較長(zhǎng)且深.表面淺裂縫是混凝土在硬化過程中因混凝土表面失水過快,混凝土內(nèi)外收縮不一致產(chǎn)生,無(wú)規(guī)則、較短而淺。另一種因混凝土溫度應(yīng)力、約束條件、外界氣溫等綜合因素產(chǎn)生的裂縫稱之貫穿裂縫,有較大危害性,施工過程很難掌握和控制。下面就兩種不同裂縫成因進(jìn)行分析。

2.1 表面裂縫的產(chǎn)生

水泥水化過程中放出大量熱,大體積混凝土比較厚且混凝土導(dǎo)熱系數(shù)比較小,混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同,中心溫度很高,形成溫差,使其內(nèi)部溫度分布不均勻,引起質(zhì)點(diǎn)發(fā)生變形不一致,產(chǎn)生內(nèi)約束?；炷林行挠捎跍囟容^高,產(chǎn)生的熱膨脹也較表面大,因而在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)在其外表面產(chǎn)生裂縫,比較分散、裂縫寬度小、深度很小,俗稱“表面裂縫”。一般發(fā)生在澆筑后溫度上升階段,由于混凝土體積發(fā)生膨脹所形成。

2.2 貫穿裂縫的產(chǎn)生

大體積混凝土澆筑后數(shù)日,水泥水化熱基本上釋放完畢,由于環(huán)境溫度較低就會(huì)逐漸降溫,多余水分也隨之蒸發(fā),引起混凝土體積出現(xiàn)不同程度收縮。而地基、其他結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其進(jìn)行約束,讓其不能自由變形,在這種外部約束作用下,混凝土內(nèi)外溫差會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力,一般是拉應(yīng)力,當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),會(huì)從約束面開始向上出現(xiàn)開裂形成溫度裂縫。

3大體積混凝土裂縫的控制

3.1 設(shè)計(jì)措施

(1)精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土有良好工作性下降低混凝土單位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑、高性能引氣劑)一高 (高粉煤灰摻量)”設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,生產(chǎn)出“高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱、高抗拉值”抗裂混凝土。(2)增配構(gòu)造筋,提高抗裂性能。采用小直徑、小間距配筋方式,全截面配筋率應(yīng)在0.3%-0.5%之間。(3)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中,在易產(chǎn)生應(yīng)力集中薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。(4)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁,提高該部位配筋率,提高混凝土極限抗拉強(qiáng)度。(5)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)氣候特征,合理設(shè)置后澆縫,在正常施工條件下,后澆縫間距20-30米,保留時(shí)間一般不小于60天。

3.2 原材料控制措施

(1)選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、后期強(qiáng)度高水泥,不選用水化熱高硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,條件許可優(yōu)先選用收縮性小或微膨脹性水泥。(2)摻入適當(dāng)粉煤灰能顯著降低水泥用量。雖然粉煤灰作為活性材料也會(huì)釋放水化熱,但放出水化熱較低,能起到降低水化熱和延長(zhǎng)溫升時(shí)間作用,還可減少砂子對(duì)砼泌水作用并改善細(xì)骨料級(jí)配。(3)選擇級(jí)配良好骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對(duì)體積80%-83%,選線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無(wú)弱包裹層、級(jí)配良好骨料。選用粒徑4-40mm粗骨粒,盡量采用中砂,嚴(yán)格控制砂、石子含泥量?？刂扑冶仍?.6以下;可在混凝土中摻緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱;可考慮摻加堅(jiān)實(shí)無(wú)裂縫、沖洗干凈、規(guī)格為150-300mm的大塊石,減少混凝土總用量,降低水化熱。(4)適當(dāng)選用高效減水劑和引氣劑,這對(duì)減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量,改善新拌混凝土工作度,提高硬化混凝土力學(xué)、熱學(xué)、變形等性能起著重要作用。

3.3 裂縫控制的施工措施

3.3.1 混凝土的澆筑

混凝土拌合物可采取的降溫措施:一是預(yù)冷骨料,二是加冰拌合。澆筑時(shí)間最好安排在低溫季節(jié)或夜間,若在高溫季節(jié)施工,則采取減小混凝土溫度回升措施。對(duì)于泵送混凝土輸送管道,應(yīng)全程覆蓋并灑以冷水。

(1)為有效降低大體積混凝土內(nèi)外溫差,在其施工過程中采用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑,其層間時(shí)間間隔應(yīng)盡量縮短,必須在前層混凝土初凝前將其次層澆筑完畢。在施工中,還遵循其施工中已形成“分段定點(diǎn),一個(gè)坡度,薄層澆筑,循序漸進(jìn),一次到頂”原則。(2)混凝土澆筑過程除進(jìn)行正常振搗外,在混凝土初凝前宜進(jìn)行二次振搗,排除大粒徑骨料和鋼筋下空氣,增強(qiáng)混凝土密實(shí)性,進(jìn)行二次抹壓消除混凝土干縮裂縫。在振搗過程中,要注意全面振搗;在振搗時(shí)間上,以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)。

3.3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)

保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工關(guān)鍵環(huán)節(jié),不僅要滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)需要且要降低其澆筑塊體內(nèi)外溫差值,降低混凝土塊體自約束應(yīng)力,澆筑塊體降溫速度,充分利用混凝土抗拉強(qiáng)度,提高其塊體承受外約束應(yīng)力時(shí)抗裂能力,達(dá)到防止或控制溫度裂縫目的。一般在澆注完畢后12-18h內(nèi)開始養(yǎng)護(hù)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上,雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫,但大量科學(xué)研究及工程實(shí)例表明,只要在設(shè)計(jì)、施工工藝、材料選擇及后期養(yǎng)護(hù)過程中充分考慮各種因素影響,完全可避免危害結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

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