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      試論大體積混凝土施工裂縫控制措施

      2016-04-12 00:00:00廖榮

      【摘要】大體積砼具有形體龐大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)和質(zhì)量要求高、混凝土絕熱溫升高和收縮的特性。為控制大體積混凝土裂縫,提高施工質(zhì)量,應(yīng)從大體積砼的特性出發(fā),控制溫升、減慢降溫速率、減少混凝土收縮、改善約束條件,科學(xué)配置,減少裂縫現(xiàn)象的發(fā)生,從而達到預(yù)期的施工目標(biāo)。

      【關(guān)鍵詞】大體積混凝土;裂縫;控制

      伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展,我國工程建設(shè)進入新的發(fā)展階段。在國家節(jié)能減排的號召下,大體積混凝土的施工日益增多。而大體積混凝土的施工涉及設(shè)計、材料、機械、施工環(huán)境等多個因素,難度較大,為減少裂縫現(xiàn)象的發(fā)生,我們應(yīng)結(jié)合實際情況、統(tǒng)籌全局、科學(xué)試配、合理選擇混凝土澆灌時機,嚴(yán)格按照施工規(guī)范進行施工,實現(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)。

      1、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

      1.1內(nèi)部和表面溫差

      在混凝土凝結(jié)硬化的過程中,因為水泥水化作用,會出現(xiàn)升溫現(xiàn)象,而混凝土的導(dǎo)熱性能較差,外部的水化熱量快速散失,而結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱不易散失,各部位產(chǎn)生溫度差。在混凝土內(nèi)部和外部產(chǎn)生較大的溫差時,會產(chǎn)生溫度變形。溫度應(yīng)力和溫差呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,溫度應(yīng)力伴隨著溫差的增大而增大,當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的結(jié)構(gòu)約束力時,裂縫現(xiàn)象發(fā)生。因為大體積混凝土形體龐大需要的水泥量巨大,尺寸愈大,溫度應(yīng)力越大,導(dǎo)致大體積混凝土常常發(fā)生裂縫。

      1.2抗拉能力低

      混凝土作為一種脆性材料,抗壓能力較強,而抗拉能力較差??估瓘姸葍H為抗壓強度的1/10左右;極限拉伸也很小,通常不足1×10-4。因為大體積混凝土易產(chǎn)生溫度變形,如果大體積混凝土在溫度變形時受約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫。雖然在設(shè)計時要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力和出現(xiàn)在極限拉伸程度下的拉應(yīng)力,但是在具體的施工設(shè)計時,由于溫度變化而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,而把溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力控制在極限拉伸下又是極為困難的,因而大體積混凝土常常發(fā)生裂縫。

      1.3約束影響

      體積變化受約束會產(chǎn)生拉應(yīng)力。約束分為外約束和內(nèi)約束。外約束是指基礎(chǔ)或其他外界因素對結(jié)構(gòu)物的約束;內(nèi)約束是因為表面體積收縮,受內(nèi)部約束。外約束和內(nèi)約束都會產(chǎn)生拉應(yīng)力。而產(chǎn)生的原因均來自水泥水化產(chǎn)生的熱量,在表面易于散失而在內(nèi)部不易散失。內(nèi)約束在受到氣溫驟降會產(chǎn)生溫度變形而產(chǎn)生拉應(yīng)力,由此產(chǎn)生的裂縫主要是表面裂縫。

      2、大體積混凝土裂縫的控制

      2.1大體積混凝土的原材料選擇和質(zhì)量要求

      大體積混凝土的原材料料選擇主要包括水泥、粗細(xì)骨料、混合料和外加劑。水泥作為混凝土的主要材料,應(yīng)選用水化熱較低的水泥來盡量降低單位水泥用量,因為裂縫產(chǎn)生的主要原因在于水泥水化產(chǎn)生的熱量,在內(nèi)部和外部產(chǎn)生溫度應(yīng)力而發(fā)生裂縫;粗細(xì)骨料的選擇應(yīng)符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》,骨料的選用應(yīng)級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅固,巖石的抗壓強度與混凝土的等級之比不應(yīng)小于1.5,同時降低溫凝土的干縮;混合料和外加劑作為重要的輔助材料,在混凝土中如加入水泥重量0.25%木質(zhì)素磺酸鈣就能減少10%的拌合用水,從而降低水化熱,并延緩水化熱的釋放速度,減緩水化熱峰值的出現(xiàn);在混凝土中摻入適量的煤粉灰可以代替部分水泥,減少混凝土的用水量,即減少了水化熱,減少泌水和離析現(xiàn)象的發(fā)生。在混凝土中摻入混合料的主要目的在于減少水泥或者用水,減少水化熱延緩水化熱的釋放速度。而在混凝土中摻入外加劑,能夠增加混凝土的結(jié)構(gòu)密實性,補償混凝土的干縮冷縮提高防滲能力,如加入UEA膨脹劑。

      優(yōu)化混凝土配合比,根據(jù)選用的原料,確定混凝土配合比。根據(jù)施工要求確定混凝土配置強度和施工坍落度;確定單位用水量,選擇水灰比;確定混凝土砂率,計算單位混凝土粗、細(xì)集料用量;在高性價比的原則下,確定混合料和摻加劑的類型和用量;對理論基準(zhǔn)配合比設(shè)計的結(jié)果進行試拌調(diào)整并確定試驗室配合比。

      掌握大體積混凝土的溫度變化規(guī)律,對溫度變化及時進行觀測,在底板混凝土的上、中、下進行布點觀測,及時了解溫差對于混凝土質(zhì)量的影響,便于采取相應(yīng)的技術(shù)措施,防止混凝土開裂現(xiàn)象的發(fā)生。施工中嚴(yán)格執(zhí)行《混凝土工程施工及驗收規(guī)范》,滿足表面和內(nèi)部溫差“不宜超過25℃”的要求。

      2.2大體積混凝土的施工工藝

      對大體積混凝土,采取分層分塊澆筑方式施工,在第一層混凝土還未初凝前,澆筑上一層,振動棒應(yīng)插入下一層50mm-100mm以消除裂縫,同時施工中要嚴(yán)格控制震動時間,防止石子下沉引起的混凝土結(jié)構(gòu)不均勻;施工中注意分散混凝土的放熱峰值。在混凝土初凝時粗抹面一次,在混凝土終凝前,進行第二次抹光,盡量消除混凝土表面的龜裂裂紋,防止建成后出現(xiàn)氣溫驟降而發(fā)生的開裂;施工現(xiàn)場應(yīng)注意遮蔽,防止烈日暴曬混凝土表面;控制澆筑溫度,使新拌混凝土的溫度盡量控制在6℃以下,為達到溫度要求,可采取水中加碎冰的方式;另處施工現(xiàn)場還應(yīng)預(yù)埋冷卻水管,用循環(huán)水進行人工導(dǎo)熱,降低混凝土的內(nèi)部溫度,以減少水化熱的釋放。

      混凝土養(yǎng)護的目的是在適宜的溫度和濕度環(huán)境下使混凝土凝結(jié)硬化,逐漸達到設(shè)計要求的強度。通常情況下可采用自然養(yǎng)護,但注意要用可行的材料覆蓋混凝土表面并適當(dāng)澆水,使混凝土在規(guī)定的時間內(nèi)保持足夠的濕潤狀態(tài)。在條件允許的情況下,可輔助以噴膜養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護等多種方式,控制內(nèi)外溫差防止早期和中期裂縫。

      結(jié)語:

      伴隨我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,工程建設(shè)發(fā)展進入新的時代。在我國節(jié)能減排的號召下,大體積混凝土的發(fā)展日益增多,但由于本身絕熱溫升高和收縮的特性導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象頻繁,我們應(yīng)該通過在符合質(zhì)量要求的前提下選擇合適的材料,提高大型混凝土的施工工藝,減少混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生達到預(yù)期的工程目標(biāo)。

      參考文獻:

      [1]呂斌.大型機械化襯砌渠道混凝土早期裂縫的預(yù)防與控制[J].水利水電技術(shù),2014,45(6):63-64.DOI:

      [2]于挺峰.淺談大型混凝土裂縫與控制措施分析[J].城市建設(shè)理論研究,2011,(31).

      [3]廖宏志.大型重力式沉箱碼頭胸墻混凝土裂縫的認(rèn)識與防治[J].城市建設(shè)理論研究,2012,(13).

      作者簡介:

      廖榮(1964-),女,副教授。

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