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摘 要:随着建筑水平和技术的提高,大体积混凝土已广泛的应用在建筑工程之中,成为当前建筑施工中的重要施工手段。本文笔者结合实际工作经验,从大体积混凝土产生裂缝的主要原因入手,分析了大体积混凝土裂缝种类,提出了具体的裂缝温控措施,供大家参考。
关键词:大体积混凝土;裂缝温控;措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
1大体积混凝土产生裂缝的主要原因
1.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
1.2外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
1.3混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的,而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
2大体积混凝土裂缝种类
2.1沉缩裂缝
混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土施工中也是非常多的。主要原因是振捣不密实,沉实不足,或者骨料下沉,表层浮浆过多,且表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土甲,期强度义低,不能抵抗这种变形而导致开裂。在施工中采用缓凝型泵送剂,延缓混凝土的凝结硬化速度,充分利用外加剂的特性,适时增压抹加次数,消除表面裂缝。
2.2温度裂缝
一是由于温差较大引起的,混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大,混凝土内部膨胀高于外部,此时混凝土表面将受到很大的拉戍力,向混凝土的早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此裂缝只在接近表面的范围内发生,表面层以下结构仍保持完整。二是由结构温差较大,受到外界的约束引起的,当人体积混凝土浇筑在约束地基上时,又没有采取特殊措施降低,放松或取消约束,或根本无法消除约束,易发生深进,直至贯穿的温度裂缝。
3大体积混凝土裂缝温控措施
3.1 水泥品种和骨料的选用
充分利用混凝土的后期强度,混凝土的导热性能较差,水泥水化热的积聚使混凝土出现早期温升和后期降温现象。合理选择混凝土原材料、优化混凝土配合比能够控制水泥水化热引起的温升,使混凝土具有较大的抗裂能力。
混凝土的导热性能较差,水泥水化热的积聚使混凝土出现早期温升和后期降温现象。合理选择混凝土原材料、优化混凝土配合比能够控制水泥水化热引起的温升,使混凝土具有较大的抗裂能力。
(1)水泥品种的选择:混凝土升温的主要热源是水泥在水化反应中产生的水化热。因此选择中热和低热水泥品种是控制混凝土温升的最根本方法。
(2)骨料的选择:首先应选择自然连续级配的粗骨料配制。它具有较好的和易性、较少的用水量、节约水泥用量、较高的抗压强度等优点,其后根据施工条件和工艺以及配合比设计选用一个最佳的粗骨料最大粒径。对于细骨料应采用优质的中、粗砂为宜。细度模数宜在2.6—2.9范围内。在满足和易性的前提下尽可能选用较小的砂率。
3.2掺加粉煤灰及其他外加剂
实践表明,在混凝土内掺入粉煤灰,可以改善混凝土黏塑性,因为粉煤灰具有一定活性,可替代部分水泥,另外粉煤灰颗粒呈球形,能发挥"滚珠效应"起到润滑的作用,该措施能增加泵送混凝土施工要求的0.315 mm以下的细粒含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。为满足送到现场的混凝土具有一定坍落度,仅依靠增加单位水泥用量,会浪费水泥,加剧混凝土的收缩,会使水化热增大,引发混凝土开裂。必须选择适当的外加剂。木质素磺酸钙是一种阴离子表面活性剂,对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低而引起加气作用。
3.3 控制混凝土的出机温度和浇筑温度
为了进一步降低混凝土的出机温度,其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时,为防止太阳的间接照射,可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置,必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后,经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。关于浇筑温度的控制,我固有些规范提出不得超过25℃,否则必须采取特殊的技术措施。在土建工程的人体积钢筋混凝土施工中,浇筑温度对结构物的内外温差影响不大,因此对主要受早期温度应力影响的结构物,没有必要对浇筑温度控制过严,但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响,适当限制浇筑温度足合理的。建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜,这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间,完善浇筑工艺以及加强养护工作。
3.4 加适当预埋件
在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片,直接测试拉应力,以便更直接控制混凝土阔节保温保湿养护条件,保证温度梯度,确保混凝土不裂缝。在基础面筋上加设铁丝嘲或小直径钢筋嘲,以提高混凝土表面抗裂性,在工期允许的情况下,这种施工方法可降低内部最高温升、加强混凝土的测温工作力、材料及机械设备的投入。
3.5 加强混凝土浇筑后的养护
加强对混凝土表面的养护工作,保持混凝土表面的湿润状态。因为大体积混凝土产生温度裂缝的重要原因是混凝土中产生了温度梯度。当表面混凝土冷却时,表面和内部的温差就会产生温度梯度,从而产生超过未完全凝结的混凝土抗拉强度的拉应力,使混凝土开裂。有资料表明,大体积混凝土内部的最高温度一般发生在混凝土浇筑后的3d~5d。因此,强化对大体积混凝土的养护工作,特别是浇筑后7d内的养护工作至关重要。对于特殊部位的混凝土如溢流面等,还应加盖湿麻袋养护28d以上。
3.6粗细骨料选择
为达到工程要求,充分发挥水泥效用,粗骨料应达到最佳的最大粒径。建筑工程的大体积钢筋混凝土,粗骨料的规格与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等有很大关系,自然连续级配的粗骨料配制混凝土和易性好,经济用量能达到较好抗压强度,可作为首选。要根据施工情况,选用糙径大、级配良好的石子,同时优化级配设计,做好搅拌、浇注以及振捣工作。粗骨科中针、片状颗粒按重量计不超过15%为宜,细骨料采用中、粗砂较好,可降低混凝土温升并减少收缩。泵送混凝土输送过程中,级配设计要考虑砂率大小,砂牢过大对混凝土强度产生影响,满足可泵性的条件下,尽可能的降低砂率。此外,砂、石的含泥茸必须严格控制,砂、石的含泥量若超過规定,不仅会增加混凝土的收缩,同时也会降低混凝土抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利,要不断探索,将石子和砂的含泥量控制在适当的范围内。
结束语
随着当前建筑工程的不断加大,各种施工的过程中混凝土施工量的供给是影响施工正常进行的前提和基础,更是当前建筑施工中不可缺少和不可避免的因素。因此,应根据不同地区气候、不同结构特征等具体情况采用相应的措施,才能减少和控制裂缝的出现,更好地保障建筑工程质量,,给人们的生产生活带来方便。。参考文献
[1]混凝土结构设计规范,GB50010-2002
[2]段峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[M].混凝土,2008
[3]高琛.大体积混凝土裂缝的成因及预防与控制[J].山西建筑,2010
[4]王海英.水工混凝土温度应力与防裂研究[J].中国水运,2010
关键词:大体积混凝土;裂缝温控;措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
1大体积混凝土产生裂缝的主要原因
1.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3~5天。
1.2外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。
温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。
1.3混凝土的收缩
混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的,而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化,这对混凝土是很不利的。
2大体积混凝土裂缝种类
2.1沉缩裂缝
混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土施工中也是非常多的。主要原因是振捣不密实,沉实不足,或者骨料下沉,表层浮浆过多,且表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土甲,期强度义低,不能抵抗这种变形而导致开裂。在施工中采用缓凝型泵送剂,延缓混凝土的凝结硬化速度,充分利用外加剂的特性,适时增压抹加次数,消除表面裂缝。
2.2温度裂缝
一是由于温差较大引起的,混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,使混凝土表面和内部温差较大,混凝土内部膨胀高于外部,此时混凝土表面将受到很大的拉戍力,向混凝土的早期抗拉强度很低,因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大,离开表面就很快减弱,因此裂缝只在接近表面的范围内发生,表面层以下结构仍保持完整。二是由结构温差较大,受到外界的约束引起的,当人体积混凝土浇筑在约束地基上时,又没有采取特殊措施降低,放松或取消约束,或根本无法消除约束,易发生深进,直至贯穿的温度裂缝。
3大体积混凝土裂缝温控措施
3.1 水泥品种和骨料的选用
充分利用混凝土的后期强度,混凝土的导热性能较差,水泥水化热的积聚使混凝土出现早期温升和后期降温现象。合理选择混凝土原材料、优化混凝土配合比能够控制水泥水化热引起的温升,使混凝土具有较大的抗裂能力。
混凝土的导热性能较差,水泥水化热的积聚使混凝土出现早期温升和后期降温现象。合理选择混凝土原材料、优化混凝土配合比能够控制水泥水化热引起的温升,使混凝土具有较大的抗裂能力。
(1)水泥品种的选择:混凝土升温的主要热源是水泥在水化反应中产生的水化热。因此选择中热和低热水泥品种是控制混凝土温升的最根本方法。
(2)骨料的选择:首先应选择自然连续级配的粗骨料配制。它具有较好的和易性、较少的用水量、节约水泥用量、较高的抗压强度等优点,其后根据施工条件和工艺以及配合比设计选用一个最佳的粗骨料最大粒径。对于细骨料应采用优质的中、粗砂为宜。细度模数宜在2.6—2.9范围内。在满足和易性的前提下尽可能选用较小的砂率。
3.2掺加粉煤灰及其他外加剂
实践表明,在混凝土内掺入粉煤灰,可以改善混凝土黏塑性,因为粉煤灰具有一定活性,可替代部分水泥,另外粉煤灰颗粒呈球形,能发挥"滚珠效应"起到润滑的作用,该措施能增加泵送混凝土施工要求的0.315 mm以下的细粒含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。为满足送到现场的混凝土具有一定坍落度,仅依靠增加单位水泥用量,会浪费水泥,加剧混凝土的收缩,会使水化热增大,引发混凝土开裂。必须选择适当的外加剂。木质素磺酸钙是一种阴离子表面活性剂,对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低而引起加气作用。
3.3 控制混凝土的出机温度和浇筑温度
为了进一步降低混凝土的出机温度,其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时,为防止太阳的间接照射,可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置,必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后,经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。关于浇筑温度的控制,我固有些规范提出不得超过25℃,否则必须采取特殊的技术措施。在土建工程的人体积钢筋混凝土施工中,浇筑温度对结构物的内外温差影响不大,因此对主要受早期温度应力影响的结构物,没有必要对浇筑温度控制过严,但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响,适当限制浇筑温度足合理的。建议最高浇筑温度控制在40℃以下为宜,这就要求在常规施工情况下合理选择浇筑时间,完善浇筑工艺以及加强养护工作。
3.4 加适当预埋件
在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片,直接测试拉应力,以便更直接控制混凝土阔节保温保湿养护条件,保证温度梯度,确保混凝土不裂缝。在基础面筋上加设铁丝嘲或小直径钢筋嘲,以提高混凝土表面抗裂性,在工期允许的情况下,这种施工方法可降低内部最高温升、加强混凝土的测温工作力、材料及机械设备的投入。
3.5 加强混凝土浇筑后的养护
加强对混凝土表面的养护工作,保持混凝土表面的湿润状态。因为大体积混凝土产生温度裂缝的重要原因是混凝土中产生了温度梯度。当表面混凝土冷却时,表面和内部的温差就会产生温度梯度,从而产生超过未完全凝结的混凝土抗拉强度的拉应力,使混凝土开裂。有资料表明,大体积混凝土内部的最高温度一般发生在混凝土浇筑后的3d~5d。因此,强化对大体积混凝土的养护工作,特别是浇筑后7d内的养护工作至关重要。对于特殊部位的混凝土如溢流面等,还应加盖湿麻袋养护28d以上。
3.6粗细骨料选择
为达到工程要求,充分发挥水泥效用,粗骨料应达到最佳的最大粒径。建筑工程的大体积钢筋混凝土,粗骨料的规格与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等有很大关系,自然连续级配的粗骨料配制混凝土和易性好,经济用量能达到较好抗压强度,可作为首选。要根据施工情况,选用糙径大、级配良好的石子,同时优化级配设计,做好搅拌、浇注以及振捣工作。粗骨科中针、片状颗粒按重量计不超过15%为宜,细骨料采用中、粗砂较好,可降低混凝土温升并减少收缩。泵送混凝土输送过程中,级配设计要考虑砂率大小,砂牢过大对混凝土强度产生影响,满足可泵性的条件下,尽可能的降低砂率。此外,砂、石的含泥茸必须严格控制,砂、石的含泥量若超過规定,不仅会增加混凝土的收缩,同时也会降低混凝土抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利,要不断探索,将石子和砂的含泥量控制在适当的范围内。
结束语
随着当前建筑工程的不断加大,各种施工的过程中混凝土施工量的供给是影响施工正常进行的前提和基础,更是当前建筑施工中不可缺少和不可避免的因素。因此,应根据不同地区气候、不同结构特征等具体情况采用相应的措施,才能减少和控制裂缝的出现,更好地保障建筑工程质量,,给人们的生产生活带来方便。。参考文献
[1]混凝土结构设计规范,GB50010-2002
[2]段峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[M].混凝土,2008
[3]高琛.大体积混凝土裂缝的成因及预防与控制[J].山西建筑,2010
[4]王海英.水工混凝土温度应力与防裂研究[J].中国水运,2010