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摘要:大体积砼结构存在裂缝将直接关系到建筑的使用性能,在施工过程中,优化原材料和施工配合比、采用切实可行的混凝土浇筑方案、做好混凝土养护和测温等方面工作,完全可以让施工裂缝等有效的控制。本文对大体积砼施工裂缝的成因与控制对策进行了具体的分析,望对大体积砼施工有所帮助。
关键词:大体积砼;施工裂缝;控制对策
中图分类号:TQ178 文献标识码:A
一、大体积砼裂缝
大体积混凝土是指厚度大于或等于1.5,长、宽较大,施工时水化热引起混凝土内的最高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土結构。一般多为建筑物、构筑物的基础,如工业建筑中的设备基础;高层建筑中地下室底板、结构转换层;各类结构的厚大桩承台或基础底板以及桥梁的墩台等。
大体积混凝土结构的施工特点:一是整体性要求高,一般要求混凝土连续浇筑,不允许留施工缝;二是结构的体量较大,浇筑后的混凝土产生的水化热较大;由于结构的体量较大,一方面聚积在结构内部水化热很难散发出来,浇筑混凝土初期内部温度升高很快,另一方面结构表面散热面积较大,散热很快,这就形成里表温差较大。表面产生拉应力,而混凝土内部产生压应力。若温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土在硬化过程中会出现体积收缩现象,并且在混凝土浇筑后期,混凝土结构内部的逐渐冷却也会产生收缩。由于新浇筑的混凝土受到基底或其他构件的约束,接触面产生了较大的剪切应力,并在混凝土正截面处形成拉应力。当混凝土正截面处形成拉应力超过了混凝土当时龄期极限抗拉强度时,就会产生裂缝,甚至会贯穿整个混凝土断面,由此带来严重的危害。
二、大体积砼裂缝形成的施工原因
(一)材料因素
粗骨料的用量少,水和水泥用量多这三种因素加到一起又增加了大体积砼的收缩量,使裂缝产生;不能科学的控制外加剂的加入,会在一些部位形成薄弱环节,在外力的作用下很容易产生裂缝;骨料中的含泥量如果大了,泥就会弱化骨料与水泥石之间的粘结面,降低了界面的粘结度,也降低了大体积砼的抗拉强度,导致大体积砼容易开裂。
(二)浇筑因素
混凝土在浇筑过程中由于施工方法不当,没有进行分层浇筑或在太阳辐射较高的时段进行浇筑,就会造成温度失控现象,在内部形成膨胀变形现象,膨胀造成地基内部的应力增大,致使混凝土结构变形问题更加严重,导致混凝土内部承载过大而引起裂缝。
(三)养护因素
砼浇筑成型后,养护工作不到位,没有及时地进行表面履盖,表面水份散失过快,导致砼内部与外部不均匀收缩。
三、大体积砼施工裂缝控制对策
(一)通过材料控制降低水泥水化热和变形
1、选用低水化热或中水化热的水泥品种配置混凝土,如:矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关,用水量多,泌水性大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。
2、充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据实验,每增加10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。所以,大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
3、使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗细骨料,控制砂石含泥量,掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂,缓凝剂,改善和易性,降低水化比,以达到减少水泥用量,降低水化热的目的。尤其是砂石中的含泥量,若骨料中含泥量偏多,不仅增加了混凝土的收缩变形,又严重降低了混凝土的抗拉强度,对抗裂的危害性很大。
4、加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会,外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响:
(1)减水剂对混凝土开裂的影响
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量,而水灰比的降低,水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
(2)缓凝剂对混凝土开裂的影响
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间,由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大,所以等放热峰值出现时,混凝土强度也增大了,从而减小裂缝出现的机率,二是改善和易性,减少运输过程中的塌落度损失。
(3)引气剂对混凝土开裂的影响
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
在这里值得注意的是:外加剂不能掺量过大,否则会产生负面影响,在GB8076~1977中规定,掺有外加剂的混凝土,28d的收缩比不得大于135%,即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
(二)浇筑控制
在混凝土浇筑前,应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求;检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度,并将检查结果填入隐蔽工程记录表;清除模板内的杂物和钢筋的油污;对模板的缝隙和孔洞应堵严;对木模板清水湿润,但不得有积水。混凝土的浇筑,应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实、结构的配筋情况等因素确定。混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度。具体做法如下:
1、在浇筑竖向结构混凝土前,应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。
2、浇筑中不得发生离析现象,当浇筑高度超过3m时,应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。
3、在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况,当发现有变形、移位时,应及时采取措施进行处理。
4、混凝土浇筑后,必须保证混凝土均匀密实,充满整个模板空间,新旧混凝土结合良好,拆模后,混凝土表面平整光洁。为保证混凝土的整体性,浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时,其间歇时间宜缩短,并应在前层混凝土凝 结前将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
5、根据施工的季节,采取不同的温控措施,如在夏季施工,尽可能在早、晚或夜间浇筑,根据浇筑温度的要求,可加冰拌和,冷却骨料,布置水管通水冷却,国外也有用液氮冷却混凝土的实例,但成本过高,一般不采用;如在冬季施工,尽量避开冬季最低温度时施工,可采用蓄热法和暖棚法浇筑。
6、冬季进行施工,因为要防止早期混凝土初凝过程中被冻问题,进而导致混凝土质量下降,所以要求混凝土浇筑时应该具有一定的浇筑温度,最好高于外界气候温度。混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以10℃左右为宜,在浇筑混凝土以前还应该对基础及浇筑混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥,最高温度不应超过75℃,混凝土搅拌过程中尽量使用加热后的水,以保证混凝土的浇筑温度。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。
(三)养护控制
施工过程中应注意保温保湿,采取蓄水法和覆盖法来减小内外温差,夏季着重蓄水养护,但蓄水时间要长。由于夏季温度较高,突然脱离蓄水状态,加上高温,会导致混凝土产生更为严重的裂缝;冬季则着重保温养护,一般采用保温模板,也可以利用砂层保温和积水保温,砂层厚度要在0.5m以上才能起到保温作用,而积水保温是作为浇后临时保温措施,且必须保证积水深度必须大于可能结冰的厚度。
参考文献
[1]陈永宏.大体积混凝土施工技术探讨[J].中国城市经济,2011.(15).
[2]李一芸.大体积砼裂缝成因及控制技术措施[J].安徽冶金科技职业学院学报.2010(03).
关键词:大体积砼;施工裂缝;控制对策
中图分类号:TQ178 文献标识码:A
一、大体积砼裂缝
大体积混凝土是指厚度大于或等于1.5,长、宽较大,施工时水化热引起混凝土内的最高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土結构。一般多为建筑物、构筑物的基础,如工业建筑中的设备基础;高层建筑中地下室底板、结构转换层;各类结构的厚大桩承台或基础底板以及桥梁的墩台等。
大体积混凝土结构的施工特点:一是整体性要求高,一般要求混凝土连续浇筑,不允许留施工缝;二是结构的体量较大,浇筑后的混凝土产生的水化热较大;由于结构的体量较大,一方面聚积在结构内部水化热很难散发出来,浇筑混凝土初期内部温度升高很快,另一方面结构表面散热面积较大,散热很快,这就形成里表温差较大。表面产生拉应力,而混凝土内部产生压应力。若温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土在硬化过程中会出现体积收缩现象,并且在混凝土浇筑后期,混凝土结构内部的逐渐冷却也会产生收缩。由于新浇筑的混凝土受到基底或其他构件的约束,接触面产生了较大的剪切应力,并在混凝土正截面处形成拉应力。当混凝土正截面处形成拉应力超过了混凝土当时龄期极限抗拉强度时,就会产生裂缝,甚至会贯穿整个混凝土断面,由此带来严重的危害。
二、大体积砼裂缝形成的施工原因
(一)材料因素
粗骨料的用量少,水和水泥用量多这三种因素加到一起又增加了大体积砼的收缩量,使裂缝产生;不能科学的控制外加剂的加入,会在一些部位形成薄弱环节,在外力的作用下很容易产生裂缝;骨料中的含泥量如果大了,泥就会弱化骨料与水泥石之间的粘结面,降低了界面的粘结度,也降低了大体积砼的抗拉强度,导致大体积砼容易开裂。
(二)浇筑因素
混凝土在浇筑过程中由于施工方法不当,没有进行分层浇筑或在太阳辐射较高的时段进行浇筑,就会造成温度失控现象,在内部形成膨胀变形现象,膨胀造成地基内部的应力增大,致使混凝土结构变形问题更加严重,导致混凝土内部承载过大而引起裂缝。
(三)养护因素
砼浇筑成型后,养护工作不到位,没有及时地进行表面履盖,表面水份散失过快,导致砼内部与外部不均匀收缩。
三、大体积砼施工裂缝控制对策
(一)通过材料控制降低水泥水化热和变形
1、选用低水化热或中水化热的水泥品种配置混凝土,如:矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象,不仅影响施工速度,同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间,使混凝土水灰比改变,而在掏水时又带走了一些砂浆,这样便形成了一层含水量多的夹层,破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关,用水量多,泌水性大;且与温度高低有关,水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外,还与水泥的成分和细度有关。所以,在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种,并应在混凝土中掺入减水剂,以降低用水量。
2、充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据实验,每增加10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。所以,大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,应提高掺合料及骨料的含量,以降低单方混凝土的水泥用量。
3、使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗细骨料,控制砂石含泥量,掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂,缓凝剂,改善和易性,降低水化比,以达到减少水泥用量,降低水化热的目的。尤其是砂石中的含泥量,若骨料中含泥量偏多,不仅增加了混凝土的收缩变形,又严重降低了混凝土的抗拉强度,对抗裂的危害性很大。
4、加入外加剂
加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会,外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响:
(1)减水剂对混凝土开裂的影响
减水剂的主要作用改善混凝土的和易性,降低水灰比,提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量,而水灰比的降低,水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。
(2)缓凝剂对混凝土开裂的影响
缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间,由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大,所以等放热峰值出现时,混凝土强度也增大了,从而减小裂缝出现的机率,二是改善和易性,减少运输过程中的塌落度损失。
(3)引气剂对混凝土开裂的影响
引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
在这里值得注意的是:外加剂不能掺量过大,否则会产生负面影响,在GB8076~1977中规定,掺有外加剂的混凝土,28d的收缩比不得大于135%,即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。
(二)浇筑控制
在混凝土浇筑前,应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求;检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度,并将检查结果填入隐蔽工程记录表;清除模板内的杂物和钢筋的油污;对模板的缝隙和孔洞应堵严;对木模板清水湿润,但不得有积水。混凝土的浇筑,应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实、结构的配筋情况等因素确定。混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度。具体做法如下:
1、在浇筑竖向结构混凝土前,应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。
2、浇筑中不得发生离析现象,当浇筑高度超过3m时,应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。
3、在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况,当发现有变形、移位时,应及时采取措施进行处理。
4、混凝土浇筑后,必须保证混凝土均匀密实,充满整个模板空间,新旧混凝土结合良好,拆模后,混凝土表面平整光洁。为保证混凝土的整体性,浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时,其间歇时间宜缩短,并应在前层混凝土凝 结前将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
5、根据施工的季节,采取不同的温控措施,如在夏季施工,尽可能在早、晚或夜间浇筑,根据浇筑温度的要求,可加冰拌和,冷却骨料,布置水管通水冷却,国外也有用液氮冷却混凝土的实例,但成本过高,一般不采用;如在冬季施工,尽量避开冬季最低温度时施工,可采用蓄热法和暖棚法浇筑。
6、冬季进行施工,因为要防止早期混凝土初凝过程中被冻问题,进而导致混凝土质量下降,所以要求混凝土浇筑时应该具有一定的浇筑温度,最好高于外界气候温度。混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以10℃左右为宜,在浇筑混凝土以前还应该对基础及浇筑混凝土接触的冷壁用蒸汽预热,对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥,最高温度不应超过75℃,混凝土搅拌过程中尽量使用加热后的水,以保证混凝土的浇筑温度。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。
(三)养护控制
施工过程中应注意保温保湿,采取蓄水法和覆盖法来减小内外温差,夏季着重蓄水养护,但蓄水时间要长。由于夏季温度较高,突然脱离蓄水状态,加上高温,会导致混凝土产生更为严重的裂缝;冬季则着重保温养护,一般采用保温模板,也可以利用砂层保温和积水保温,砂层厚度要在0.5m以上才能起到保温作用,而积水保温是作为浇后临时保温措施,且必须保证积水深度必须大于可能结冰的厚度。
参考文献
[1]陈永宏.大体积混凝土施工技术探讨[J].中国城市经济,2011.(15).
[2]李一芸.大体积砼裂缝成因及控制技术措施[J].安徽冶金科技职业学院学报.2010(03).