江苏徐州 221000
摘要:混凝土工程是土木建筑施工中重要组成部分,混凝土工程的质量直接影响建筑工程施工技术的成败。因此,保证混凝土浇筑的质量,是促进建筑工程质量提升的关键因素。现如今许多建筑工程的施工,大体积混凝土的浇筑容易出现裂缝现象,如何采取有效措施,已成为提升建筑施工质量的核心问题。土木建筑工程施工人员,在进行大体积混凝土浇筑过程中,应当切实重视混凝土裂缝的有效防治措施,并对混凝土裂缝产生的原因进行分析,及时采取合理的防治方法,使大体积混凝土裂缝问题,从根本上得到防治。
关键词:大体积混凝土;施工裂缝;控制工作
1 大体积混凝土产生裂缝主要原因
1.1 由于混凝土收缩变形造成的裂缝
混凝土收缩裂缝分为干缩裂缝和温缩裂缝两种,干缩裂缝又称干燥收缩裂缝,是指大体积混凝土在凝结过程中发生水化反应产生大量的热量,致使里面的水分大量蒸发,造成混凝土体积缩小,从而产生了裂缝;温缩裂缝主要是由于混凝土在降温过程中,由于内部温度的显著变化,使得混凝土出现胀缩现象,由于受到地基基础的限制而出现大体积混凝土开裂现象。
1.2 由于混凝土中的水泥发生化学反应造成的裂缝
由于混凝土中的水泥和水拌合后会发生相应的化学反应,并向外界放热,这也就形成了第一个发热高峰。由于大体积混凝土的体量大,厚度较大,水泥水化反应产生的热量不易散发,全部积聚在混凝土内部,这样混凝土内部的温度和表面的温度之间就会出现较大的差异,当温差超过25℃时,将会导致裂缝的产生。一般情况下,混凝土在浇筑3天后温度会急剧上升,基本在第五天就会达到最大值,由于混凝土温差作用下产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度,于是就出现了裂缝。
1.3 施工因素
建筑施工大体积混凝土裂缝的产生,有很大一部分是由于施工人员操作不当引起的。施工中由于施工细节不够完善,例如混凝土浇筑过程中振捣不到位,或浇筑完毕后没有及时养护,或养护差等原因,会使混凝土在雨水、日晒等因素影响下,出现收缩、裂缝等现象。施工过程中,当操作人员使用水泥及掺合料用量超过规范、混凝土水灰比坍落度较大,则会导致混凝土和易性较大,从而使应力裂缝出现。
1.4 材料因素
材料因素是影响混凝土强度的重要因素。在许多建筑工程施工过程中,常由于材料原因,使得混凝土强度不足并产生裂缝。这主要体现在施工人员未对混凝土施工材料进行认真检查与复核。没有发现有质量问题的混凝土材料,对有质量问题的混凝土材料,未及时予以退换,导致施工过程混凝土裂缝的产生。
2 大体积混凝土裂缝控制
为了有效地控制裂缝的出现和发展,我们从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面进行了全面的考虑。
2.1 降低水泥水化热
1)优先选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。
2)充分利用混凝土的后期强度,减少水泥的用量。大体积混凝土内部的最高温度, 实际上由浇筑温度、水泥水化热引起的绝热温升和混凝土的散热速率三部分决定。其中,由水泥水化热引起的绝热升温是主要因素(当气温为15~20℃时,在初期升温阶段约占总升温的65﹪~70﹪)。综合大量的工程实测结果可知,当底板厚度小于1m时,混凝土内部温度不会超过60℃; 当底板厚度大于1.5~2m后, 混凝土温度将在浇筑后的2~3d内达到80℃以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如,上海88层的金茂大厦主楼超深基础底板混凝土内部最高温度在浇筑后52h达97.5℃;北京住总大厦1.8m厚时C40混凝土底板浇筑后2d,混凝土内部温度即达82℃; 福州台湾大酒店厚1.8m的基础底板, 浇注3d后实测的中心温度达73.1℃; 上海江苏大厦2.5m厚混凝土中心最高温度达82.2℃ 。可见,一次浇筑的大体积混凝土内部最高温度大于70℃的工程实例相当普遍。
为减少水泥水化热,降低混凝土的温升值,在满足设计和混凝土可泵化的前提下。将425R水泥用量控制在450㎏/m3,525R水泥用量控制在300㎏/m3。
3)尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料,掺加粉煤灰等掺合料,或掺加外加剂,改善和易性、降低水灰比,以达到降低水泥用量 、降低水化热的目的。
选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65﹪左右),细度模数2.80~3.00的中砂(通过0.315n凹筛孔的砂不少于15﹪,砂率控制在40﹪~45﹪)。砂、石含泥量控制在1﹪以下,并不得混有有机质等杂物。杜绝使用海砂。
2.2 加强施工中的温度控制
在基础承台混凝土施工中,控制混凝土中心温度与表面温度之差是非常重要的。采用普通混凝土,温差控制在25°C之内,否则往往因温差应力而产生开裂。而采用膨胀剂补偿收缩混凝土,这个温差可放宽至30~35°C。
由于本工程承台混凝土厚度达到4m,内部水化热不易散发,经测算承台内部混凝土温度将达到90°C,如果仅采用表面覆盖保温材料来控制内表温差,将导致保温时间过长延误工期且控制效果较差,并影响混凝土质量,因此采用“内降外保“方案来控制混凝土的温度,在承台混凝土的内部应预埋冷却水管,然后通水,加快内部热量散发,从而提高面层混凝土的温度,内降外保相结合,即可有效地控制承台混凝土的内表温差,确保混凝土不致产生温度裂缝。本工程在承台范围内共垂直埋设12根测杆,每个测杆沿承台的厚度均设置6个测点,同时在混凝土外部设置气温、水温等辅助测点5个,共58个工作测点,监测结果如下:
(1)混凝土浇筑温度为17~22°C,施工养护期间室外日平均气温18.3~27.5°C。
(2)大承台台h=3.2m区域混凝土内部最高温度为71.7°C,面层混凝土最高温度为65.0°C,底层混凝土最高温度为52.0°C,井坑周边h=6.75m区域混凝土内部最高温度为75.9°C,面层混凝土最温度为61.8°C,底层最高温度为52.0°C。由于本工程采取了在承台百度中央预埋冷却水管的内部降温措施,削减了中心混凝土的温升,混凝土内部的最高温度均出现在”中上部位“。
(3)由于承台厚度较大,在混凝土浇筑期间,受“浇筑时间差”的影响,当面层混凝土的内表温差期内超过25°C。但在面层覆盖保温材料之后,该温差很快便降到25°C以内。在养护期间,承台混凝土的内表温差均控制在25°C以内。
2.3 改善约束条件,削减温度应力
采取分层分块浇筑大体积混凝土,设置后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的2.4 提高混凝土的极限拉仲强度
选择良好级配的粗骨料严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土的密实度和抗拉强度,减少收缩变形,保证施工质量。采取二次投料法,二次振捣,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转角处,a=L,N转角及周边增加斜向构造配筋,2.5 优化配合比设计
适当提高优质粉煤灰的掺量,减少混凝土单方水泥用量,有效降低混凝土水化热。实践资料表明:掺加 40%左右矿渣粉或 30%粉煤灰的混凝土,其水化热量可降低20%左右:考虑到冬季施工要保证一定的前期强度,粉煤灰掺量为20%,同时,调整混凝土凝结时间,控制混凝土的初凝时间在10h以上,减缓水化放热速度,降低混凝土温升:在混凝土中掺入合理掺量的防水剂或膨胀剂,以抵消 混凝土的部分收缩,降低混凝土综合当量温差;降低砂率,降低混凝土坍落度将 极大 的改善混凝土的抗裂性能。由于施工部位属于混凝土超长结构,所以从结构的中间部位往两边浇筑,可避免混凝土浇筑完毕后,中间部位成为最薄弱环节。
结语
大体积混凝土施工条件复杂,技术要求高,主要依靠采取科学设计、合理构造,选择良好的施工方案,严格控制混凝土制备质量,改进施工措施,加强混凝土养护并建立混凝土温度测试系统来控制裂缝产生。
参考文献:
[1] 刘贺全,许东风.大体积混凝土温度裂缝产生的原因,防止办法及质量控制[J],吉林交通科技,2006(03)
[2] 才素平.大体积混凝土施工技术极其应用[D].西安建筑科技大学,2009
论文作者:佘凯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签:混凝土论文; 裂缝论文; 水化论文; 体积论文; 温度论文; 温差论文; 水泥论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;