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摘要:随着城市土地资源的日渐紧张,地下室的层数逐渐增加,在杭州城区地下室2~3层已非常常见。地下室大体积混凝土施工时,由于水泥水化过程中释放大量的水化热,使混凝土结构的温度梯度过大,从而导致混凝土结构出现温度裂缝,往往导致地下室渗漏水,严重影响了地下室的使用功能,地下室大体积混凝土的裂缝已引起了工程人员的高度重视。地下室大体积混凝土的裂缝控制措施是保证大体积混凝土质量的重要措施。
关键词:大体积; 混凝土; 裂缝; 控制;
1、地下室大体积混凝土裂缝产生的原因
水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的7d左右,从而使混凝土内部升高。(可达70℃左右,甚至更高)。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,地下室大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋。因此,拉应力要由混凝土来承担,而混凝土抗拉的能力较差,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝,所以地下室大体积混凝土易出现裂缝。
2、地下室大体积混凝土裂缝的常用控制措施
2.1优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土;理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。混凝土的热量主要来自水泥水化热,因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好; 对于大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A),其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)。
2.2在保证混凝土设计强度等级的前提下,适当降低水灰比,减少水泥用量,并适当使用缓凝减水剂;精心设计混凝土配合比,采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术,减少每立方米混凝土中的水泥用量,以达到降低水化热的目的;如技术条件允许,可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。应该充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长,不可能28d向混凝土施加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的28d龄期向后推迟至56d 或者90d 是合理的[3]。国内外很多专家均提出类似的建议,充分利用后期强度每m3混凝土则可以减少水泥40 Kg~70 Kg左右,混凝土内部的温度相应降低4℃~7℃。缓凝减水剂,可以保证一定的坍落度,这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性,降低水灰比以达到减少水化热的目的。
2.3降低混凝土的入模温度;浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温,夏季施工时尽量避开正午高温,最好安排在傍晚、夜间、凌晨施工;夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土,或在混凝土拌和水中加入冰屑,同时对骨料进行遮阳、用水冲洗降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施,以降低混凝土拌和物的入模温度;掺加相应的缓凝型减水剂;在混凝土入模时,现场还可以采用排风扇强制通风,加速混凝土的热量散发。
2.4及时对混凝土覆盖保温、保湿材料,控制混凝土内外温差(当设计无要求时,控制在25℃)。混凝土养护是关键的环节,混凝土采用保温保湿法养护。缓慢降温预防剧烈温度变化,对防裂十分有利,用墙体上支模螺杆挂设贴紧麻袋二层,外面用彩条布包封保温保湿防风覆盖养护,达到缓慢降温,降温速率1℃/d,为混凝土创造充分应力松驰条件,混凝土在降温阶段更宜产生裂缝,现场使用便携式电子测温仪跟踪监测,及时调整养护方法,养护时间不小于14天。
2.5可在基础内预埋冷却水管,通入循环水,强制降低混凝土水化热产生的温度。夏季施工时,在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。在混凝土的内部通入冷却循环水,以便加快混凝土内部的热量散发。混凝土内部埋冷却水管。一般混凝土内部埋冷却水管通水降温方案较少采用,只在混凝土厚度较大(≥2.5mm),内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下,才有必要采用。
2.6在拌合混凝土时,还可参入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力;
2.7:振动棒振捣;( 1)收缩裂缝。混凝土的收缩引起收縮裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。( 2) 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素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。( 3) 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。( 4) 改善约束条件,削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层, 如技术条件许可, 施工时宜采用刷热沥青作为滑动层, 以消除嵌固作用, 释放约束应力。( 5) 提高混凝土的抗拉强度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量过大, 不仅增加混凝土的收缩, 而且降低混凝土的抗拉强度, 对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下, 中砂含泥量控制在2%以下, 减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响; 改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法; 加强早期养护, 提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量; 在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋, 以改善应力分布, 防止裂缝的出现。
三 做好成品保护(夏天盖薄膜防止水分快速散失,冬天盖草帘防冻等)
3.1 混凝土的收缩。混凝土在空气中硬化时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土硬化受到外部约束时(支承条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
3.2外界气温湿度变化的影响。大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。
3.3 掺加外加料和外加剂。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后,可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值,减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升,防止结构出现温度裂缝,利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。
3.4 大体积混凝土的骨料控制。在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。
3.5 优化大体积混凝土的设计。可以在裂缝易发生的应力集中部位(如孔洞周围以及转角处)布置一些放射筋,从而让钢筋代替混凝土承担拉应力,可以有效的控制裂缝的发展。还可以充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。
3.6 大体积混凝土的施工。混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护,是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。
参考文献:
[1]郭丽强.浅谈建筑工程施工中混凝土质量控制[J].城市建设理论研究(电子版),2012(11).
[2]郑创辉.探析房屋建筑现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因与控制措施[J].中华民居,2012,12(1):84-86.
[3]袁湘.房屋建筑现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因与措施[J].中华民居,2012,5(2):44-46.
[4]苏赴升.钢筋混凝土的裂缝控制防止措施[J].黑龙江科技信息,2011,3(7):190-192.
关键词:大体积; 混凝土; 裂缝; 控制;
1、地下室大体积混凝土裂缝产生的原因
水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的7d左右,从而使混凝土内部升高。(可达70℃左右,甚至更高)。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,地下室大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋。因此,拉应力要由混凝土来承担,而混凝土抗拉的能力较差,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝,所以地下室大体积混凝土易出现裂缝。
2、地下室大体积混凝土裂缝的常用控制措施
2.1优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土;理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。混凝土的热量主要来自水泥水化热,因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好; 对于大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A),其他成分依次为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)。
2.2在保证混凝土设计强度等级的前提下,适当降低水灰比,减少水泥用量,并适当使用缓凝减水剂;精心设计混凝土配合比,采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术,减少每立方米混凝土中的水泥用量,以达到降低水化热的目的;如技术条件允许,可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。应该充分利用混凝土的后期强度,以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长,不可能28d向混凝土施加设计荷载,因此将试验混凝土标准强度的28d龄期向后推迟至56d 或者90d 是合理的[3]。国内外很多专家均提出类似的建议,充分利用后期强度每m3混凝土则可以减少水泥40 Kg~70 Kg左右,混凝土内部的温度相应降低4℃~7℃。缓凝减水剂,可以保证一定的坍落度,这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性,降低水灰比以达到减少水化热的目的。
2.3降低混凝土的入模温度;浇筑大体积混凝土时应选择较适宜的气温,夏季施工时尽量避开正午高温,最好安排在傍晚、夜间、凌晨施工;夏季可采用温度较低的地下水搅拌混凝土,或在混凝土拌和水中加入冰屑,同时对骨料进行遮阳、用水冲洗降温,在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、洒水降温等措施,以降低混凝土拌和物的入模温度;掺加相应的缓凝型减水剂;在混凝土入模时,现场还可以采用排风扇强制通风,加速混凝土的热量散发。
2.4及时对混凝土覆盖保温、保湿材料,控制混凝土内外温差(当设计无要求时,控制在25℃)。混凝土养护是关键的环节,混凝土采用保温保湿法养护。缓慢降温预防剧烈温度变化,对防裂十分有利,用墙体上支模螺杆挂设贴紧麻袋二层,外面用彩条布包封保温保湿防风覆盖养护,达到缓慢降温,降温速率1℃/d,为混凝土创造充分应力松驰条件,混凝土在降温阶段更宜产生裂缝,现场使用便携式电子测温仪跟踪监测,及时调整养护方法,养护时间不小于14天。
2.5可在基础内预埋冷却水管,通入循环水,强制降低混凝土水化热产生的温度。夏季施工时,在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。在混凝土的内部通入冷却循环水,以便加快混凝土内部的热量散发。混凝土内部埋冷却水管。一般混凝土内部埋冷却水管通水降温方案较少采用,只在混凝土厚度较大(≥2.5mm),内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下,才有必要采用。
2.6在拌合混凝土时,还可参入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力;
2.7:振动棒振捣;( 1)收缩裂缝。混凝土的收缩引起收縮裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。( 2) 温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素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。( 3) 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。( 4) 改善约束条件,削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层, 如技术条件许可, 施工时宜采用刷热沥青作为滑动层, 以消除嵌固作用, 释放约束应力。( 5) 提高混凝土的抗拉强度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量过大, 不仅增加混凝土的收缩, 而且降低混凝土的抗拉强度, 对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下, 中砂含泥量控制在2%以下, 减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响; 改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法; 加强早期养护, 提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量; 在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋, 以改善应力分布, 防止裂缝的出现。
三 做好成品保护(夏天盖薄膜防止水分快速散失,冬天盖草帘防冻等)
3.1 混凝土的收缩。混凝土在空气中硬化时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土硬化受到外部约束时(支承条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
3.2外界气温湿度变化的影响。大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。
3.3 掺加外加料和外加剂。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后,可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值,减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升,防止结构出现温度裂缝,利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。
3.4 大体积混凝土的骨料控制。在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。
3.5 优化大体积混凝土的设计。可以在裂缝易发生的应力集中部位(如孔洞周围以及转角处)布置一些放射筋,从而让钢筋代替混凝土承担拉应力,可以有效的控制裂缝的发展。还可以充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。
3.6 大体积混凝土的施工。混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护,是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。
参考文献:
[1]郭丽强.浅谈建筑工程施工中混凝土质量控制[J].城市建设理论研究(电子版),2012(11).
[2]郑创辉.探析房屋建筑现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因与控制措施[J].中华民居,2012,12(1):84-86.
[3]袁湘.房屋建筑现浇钢筋混凝土楼板裂缝原因与措施[J].中华民居,2012,5(2):44-46.
[4]苏赴升.钢筋混凝土的裂缝控制防止措施[J].黑龙江科技信息,2011,3(7):190-192.