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摘要:本文详细地介绍了大体积混凝土裂缝产生的机理,分别从大体积混凝土浇筑的事前、事中、事后控制上提出解决裂缝产生的手段。
关键词:大体积混凝土 裂缝 定义 控制手段
近几年随着科技进步,建筑结构形式日益复杂,工业与民用建筑中大体积混凝土结构的应用日益普遍。与普通钢筋混凝土工程相比,大体积混凝土工程具有截面尺寸大、一次性混凝土浇注量大、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。
依照规范定义,大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构,其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。
目前国内定义大体积混凝土一般是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别,一般来说,当其差值小于25℃时,其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度,不会造成混凝土的开裂,当差值大于25℃时,其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度,造成混凝土的开裂,此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
根据大体积混凝土定义可知,裂缝产生是由于大体积混凝土表面系数相对较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升较快。依据热胀冷缩的原理,结构自身约束由伴随温度变化引起的混凝土体积变化产生应力,当拉伸应力大于其抗拉强度则产生裂缝,影响结构安全和正常使用。由此可见控制裂缝产生可从以下四个方面入手:水泥水化热;约束条件;干缩裂缝;温差裂缝。我认为可以借鉴建设工程中对工程质量事前、事中、事后控制的管理方法来达到减少裂缝产生,提高大体积混凝土浇筑质量的目的。以下是我对大体积混凝土浇筑质量控制的一点想法:
■一、浇筑前控制
1.从配合比设计及材料选用、供应商选择、材料检测等方面入手。
(1)配合比设计应尽量降低砂率和塌落度,加大粉煤灰用量以尽量减少水泥用量,采用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土。在试配时不仅要考虑水泥品种、掺合料、外加剂的使用、单位水泥用量等因素。还应通过计算混凝土出机温度、入模温度、水泥最大水化热等具体数值进行控制。并从控制混凝土骨料温度、出机温度、运输过程中吸收外界热量等方面入手降低入模温度。必要时可在设计允许的情况下,采用混凝土60d强度作为设计强度等方法降低水灰比,从而达到减少水泥水化热,推迟放热高峰出现的时间的目的。
(2)选用混凝土供应商时应充分考虑其技术实力、生产能力、运距等问题。并根据现场周边情况,协调相关管理部门关系,必须确保混凝土连续浇注。
(3)混凝土所用粗细骨料严格按标准要求取样以验证具体指标,合格方可使用。应重点检测水泥安定性这一指标。
2.制定切实可行的施工组织设计,结合施工现场实际情况确定浇筑方案以及人员、机械设备、物资的配置。
3.实现测温系统信息化管理,详细规划测温点的布置、测温时间频率、测温工具的选用,提前完成测温准备工作。
4.综合考虑施工中可能遇到的问题,制定应急预案。建立职责明确的组织分工,确保责任落实到人。
■二、 浇筑中控制
1. 在浇注过程中由专人对混凝土拌制、运输、浇注进行监控,协调相关事宜,出现问题及时解决。
2.大体积混凝土的浇筑应结合工程视具体情况合理分段分层进行,使混凝土浇筑沿高度均匀上升。浇筑应在室外气温较低时进行,必要时采用冰水混合搅拌,以降低混凝土入模温度。混凝土浇筑温度不宜超过28℃(规范未明确要求,个别工程混凝土入模温度达到41℃,未出现危害结构安全和影响使用功能问题)。
3.分层振捣密实以使砼的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法,增加砼的密实度,提高抗裂能力,使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
4.对施工人员明确交底,严格按照工艺要求进行施工。避免漏振、沁水等问题,提高混凝土浇筑质量。
5.在混凝土初凝前,应及时收面。为避免非结构性裂纹,混凝土需两次收面。收面后立即采取养护措施。
■三、 浇筑后控制
1.提高养护意识。必须设立专职养护人员,建立严格的混凝土养护制度,养护时间不应少于14d。
2.对大体积混凝土的养护,应根据气候条件按施工技术方案采取控温措施。混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土外表面和环境温度差值均不应超过25℃。
3.如果单靠保温保湿材料覆盖难以达到内外温差平衡的目的,可采用在大体积混凝土内预埋冷凝降温管,通过内循环降温方式达到减少裂缝的目的。但降温速率必须小于规范要求。降温速率可遵循“前期大后期小”的原则。因养护前期混凝土处于升温阶段,弹性模量、温度应力较小,而抗拉强度增长较快,在保证砼表面湿润的基础上应尽量少覆盖,让其充分散热,以降低砼的温度,亦即养护前期降温速率可稍大。养护后期混凝土处于降温阶段,弹性棋量增加较快,温度应力较大,应加强保温,控制降温速率。对于降温速率的选择,目前个别工程选用2～3℃/d,跟踪后未见贯穿裂缝,但是对于大多数施工单位来说,由于没有全面可靠的数据资料,安全起见应采用≤1～1.5℃/d。
4.做好测温工作,随时掌握构件内的温度变化,当温差超过允许范围,应及时调整保温和养护措施。
5.根据混凝土施工方量及浇筑进度计划分阶段进行见证取样,做好混凝土试块留置及质量跟踪工作。
大体积混凝土裂缝控制必须从混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣到养护、测温、保温整个过程实行有效监控,同时严格按照国家相关规范进行施工,并针对影响工程质量因素,采取有效处理措施方可有效的提高工程质量。
参考文献:
[1]《建筑施工手册 缩印版第四版》2003年9月 中国建筑工业出版社
[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB503-2001
[3]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002
[4]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009
[5]《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
(责任编辑:刘璐)
关键词:大体积混凝土 裂缝 定义 控制手段
近几年随着科技进步,建筑结构形式日益复杂,工业与民用建筑中大体积混凝土结构的应用日益普遍。与普通钢筋混凝土工程相比,大体积混凝土工程具有截面尺寸大、一次性混凝土浇注量大、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。
依照规范定义,大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构,其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值,合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。
目前国内定义大体积混凝土一般是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别,一般来说,当其差值小于25℃时,其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度,不会造成混凝土的开裂,当差值大于25℃时,其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度,造成混凝土的开裂,此时就可判定该混凝土属大体积混凝土。
根据大体积混凝土定义可知,裂缝产生是由于大体积混凝土表面系数相对较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升较快。依据热胀冷缩的原理,结构自身约束由伴随温度变化引起的混凝土体积变化产生应力,当拉伸应力大于其抗拉强度则产生裂缝,影响结构安全和正常使用。由此可见控制裂缝产生可从以下四个方面入手:水泥水化热;约束条件;干缩裂缝;温差裂缝。我认为可以借鉴建设工程中对工程质量事前、事中、事后控制的管理方法来达到减少裂缝产生,提高大体积混凝土浇筑质量的目的。以下是我对大体积混凝土浇筑质量控制的一点想法:
■一、浇筑前控制
1.从配合比设计及材料选用、供应商选择、材料检测等方面入手。
(1)配合比设计应尽量降低砂率和塌落度,加大粉煤灰用量以尽量减少水泥用量,采用低水化热或中水化热的水泥配制混凝土。在试配时不仅要考虑水泥品种、掺合料、外加剂的使用、单位水泥用量等因素。还应通过计算混凝土出机温度、入模温度、水泥最大水化热等具体数值进行控制。并从控制混凝土骨料温度、出机温度、运输过程中吸收外界热量等方面入手降低入模温度。必要时可在设计允许的情况下,采用混凝土60d强度作为设计强度等方法降低水灰比,从而达到减少水泥水化热,推迟放热高峰出现的时间的目的。
(2)选用混凝土供应商时应充分考虑其技术实力、生产能力、运距等问题。并根据现场周边情况,协调相关管理部门关系,必须确保混凝土连续浇注。
(3)混凝土所用粗细骨料严格按标准要求取样以验证具体指标,合格方可使用。应重点检测水泥安定性这一指标。
2.制定切实可行的施工组织设计,结合施工现场实际情况确定浇筑方案以及人员、机械设备、物资的配置。
3.实现测温系统信息化管理,详细规划测温点的布置、测温时间频率、测温工具的选用,提前完成测温准备工作。
4.综合考虑施工中可能遇到的问题,制定应急预案。建立职责明确的组织分工,确保责任落实到人。
■二、 浇筑中控制
1. 在浇注过程中由专人对混凝土拌制、运输、浇注进行监控,协调相关事宜,出现问题及时解决。
2.大体积混凝土的浇筑应结合工程视具体情况合理分段分层进行,使混凝土浇筑沿高度均匀上升。浇筑应在室外气温较低时进行,必要时采用冰水混合搅拌,以降低混凝土入模温度。混凝土浇筑温度不宜超过28℃(规范未明确要求,个别工程混凝土入模温度达到41℃,未出现危害结构安全和影响使用功能问题)。
3.分层振捣密实以使砼的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法,增加砼的密实度,提高抗裂能力,使上下两层混凝土在初凝前结合良好。
4.对施工人员明确交底,严格按照工艺要求进行施工。避免漏振、沁水等问题,提高混凝土浇筑质量。
5.在混凝土初凝前,应及时收面。为避免非结构性裂纹,混凝土需两次收面。收面后立即采取养护措施。
■三、 浇筑后控制
1.提高养护意识。必须设立专职养护人员,建立严格的混凝土养护制度,养护时间不应少于14d。
2.对大体积混凝土的养护,应根据气候条件按施工技术方案采取控温措施。混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土外表面和环境温度差值均不应超过25℃。
3.如果单靠保温保湿材料覆盖难以达到内外温差平衡的目的,可采用在大体积混凝土内预埋冷凝降温管,通过内循环降温方式达到减少裂缝的目的。但降温速率必须小于规范要求。降温速率可遵循“前期大后期小”的原则。因养护前期混凝土处于升温阶段,弹性模量、温度应力较小,而抗拉强度增长较快,在保证砼表面湿润的基础上应尽量少覆盖,让其充分散热,以降低砼的温度,亦即养护前期降温速率可稍大。养护后期混凝土处于降温阶段,弹性棋量增加较快,温度应力较大,应加强保温,控制降温速率。对于降温速率的选择,目前个别工程选用2～3℃/d,跟踪后未见贯穿裂缝,但是对于大多数施工单位来说,由于没有全面可靠的数据资料,安全起见应采用≤1～1.5℃/d。
4.做好测温工作,随时掌握构件内的温度变化,当温差超过允许范围,应及时调整保温和养护措施。
5.根据混凝土施工方量及浇筑进度计划分阶段进行见证取样,做好混凝土试块留置及质量跟踪工作。
大体积混凝土裂缝控制必须从混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣到养护、测温、保温整个过程实行有效监控,同时严格按照国家相关规范进行施工,并针对影响工程质量因素,采取有效处理措施方可有效的提高工程质量。
参考文献:
[1]《建筑施工手册 缩印版第四版》2003年9月 中国建筑工业出版社
[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB503-2001
[3]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002
[4]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009
[5]《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
(责任编辑:刘璐)